Einblicke in die Kreislaufwirtschaft

1 Einführung

Die Kreislaufwirtschaft ist ein alternatives, nachhaltiges Modell zur Linearwirtschaft. Das Modell ist recht einfach in der Theorie (Bild 1), aber schwer in die Praxis umzusetzen. In dem Modell wird davon ausgegangen, dass die Ressourcen möglichst lange genutzt und wieder verwendet werden, da die Ressourcen bekanntlich endlich sind. Entsprechend sollen die Abfallströme reduziert werden, damit nur so viel neue Ressourcen verbraucht werden, wie für ein Wachstum nötig ist. Das Problem heute ist, dass zahlreiche Ressourcen nur für kurze Zeit genutzt werden, oder sie gehen der Kreislaufwirtschaft verloren, weil sie auf Deponien oder in die Umwelt gelangen oder zu minderwertigen Materialien umgesetzt oder verbrannt werden. Die Verbesserung der Ressourceneffizienz ist daher ein wichtiger Bestandteil einer nachhaltigen Entwicklung.

Circle Economy in Amsterdam hat in 2019 einen zweiten Report mit dem Titel „The Circularity Gap“ herausgegeben [1]. Darin wird der Welt nur eine schlechte Wiedernutzung in Höhe von 9,1 % der verwendeten Ressourcen attestiert. Bild 2 verdeutlicht dazu die Mengenverhältnisse. Weltweit wurde in 2015 eine Summe von 84,4 Mrd. Tonnen (Gt) an natürlichen Ressourcen aus den Bereichen Minerals, Erze, Brennstoffe und Biomasse sowie 8,4 Gt Recyclingmengen gebraucht. Von dieser Gesamtmenge in Höhe von 92,8 Gt geht eine Menge von 36,0 Gt in den Bestand (Gebäude, Maschinen, Anlagen usw.), während 14,5 Gt aus dem Bestand herausgehen (Gebäudeabriss etc.). Die größte Menge der Ressourcen mit 51,9 Gt wird verbraucht (Energieerzeugung, Treibstoffe etc.), während 19,4 Gt Abfall sind.

Von den 19,4 Gt Abfallmengen gehen geschätzte 9,2 Gt verloren, 1,4 Gt gehen auf Deponien, 3,6 Gt werden im Wasserbau und 1,6 Gt für die Landverfüllung eingesetzt (Bild 3). Aber nur 1,4 Gt werden tatsächlich als Ressource für neue Produkte recycelt, 0,3 Gt werden verbrannt, 1,7 Gt werden für die Biogaserzeugung eingesetzt und 0,2 Gt werden kompostiert. Die Wiedernutzung von Ressourcen ohne Verbrennung kommt auf 8,4 Gt, dies entspricht bei 92,8 Gt eingesetzten Ressourcen einer globalen Wiedernutzungsrate von 9,1 %. In Europa liegt diese Rate bei 12 %, in China bei nur 2 %. Für China wird davon ausgegangen, dass dort einschließlich der Importe nur 16,5 % der weltweiten Ressourcen ausgebeutet werden – eine Zahl, die allerdings viel zu klein erscheint.

Für das Jahr 2050 werden von Circle Economy für die Menschheit Ressourcen in Höhe von 177 Gt veranschlagt, falls eine Wiederverwertungsrate von 9 % beibehalten wird. Dass entspricht fast einer Verdopplung der heutigen Mengen (Bild 4). Dieser Prognose liegt die Betrachtung einer steigenden Weltbevölkerung um 2,3 auf 9,8 Mrd. mit einem signifikanten Anwachsen des Mittelstandes zugrunde. Will man dagegen den heutigen Ressourceneinsatz nicht weiter erhöhen, so wäre 2050 eine Wiederverwertungsrate von mehr als 50 % erforderlich. Die EU will beispielsweise in ihrer Abfallwirtschaft im Jahr 2050 eine Recyclingrate von 65 % erzielen [2]. Heute steht der Wert allerdings erst bei etwa 30 %.

2 EU Abfallwirtschaft

Landschaften ohne Müllberge, eine möglichst intakte Natur und sauberes Wasser sind das, wonach wir streben. Aber gleichzeitig ist unser Einkommen und damit unser Lebensstandard gestiegen und infolge der globalen Wirtschaft mit immer kürzeren Produktlebenszyklen leben wir eher in einer Wegwerfgesellschaft als in einer Kreislaufwirtschaft. Bild 5 zeigt eine Korrelation von Pro-Kopf-Müllmengen und Bruttosozialprodukt in Europa. Der BSP-Durchschnittswert in der EU lag 2017 bei 32 462 US$/Kopf, die spezifische Müllmenge lag bei 486 kg. Länder mit hohen BSP wie Norwegen, die Schweiz, Luxemburg, Dänemark und Deutschland kommen auch auf die größten Müllmengen, während Länder wie Ungarn, die Slowakei, Tschechien, Polen und Rumänien die niedrigsten spezifischen Müllmengen aufweisen.

Bild 6 verdeutlicht die Größe der absoluten Müll- und Recyclingmengen in den wichtigsten Ländern der EU gemäß anfallendem Siedlungsabfall für das Jahr 2017. Deutschland ist führend bei den Abfallmengen, Recyclingmengen mit einem Recyclinganteil von 49,1 %. Hierbei ist zu erwähnen, dass dabei auch das energetische Recycling eingerechnet ist. Auf einen relativ hohen Recyclinganteil von 33,9 % bzw. 31,3 % kommen außerdem Belgien und Schweden. Danach folgen Italien (27,8 %), Polen (26,7 %), die Niederlande (25,9 %), Österreich (25,8 %) und Frankreich (23,9 %). Auf sehr niedrige Recyclingraten kommt Rumänien, aber auch in den Ländern Spanien, Griechenland und Portugal ist das Recycling ausbaubar, wenn man den Durchschnittswert in Höhe von 30 % zugrunde legt. Bis zum Jahr 2025 strebt die EU einen Durchschnittswett von 55 % an, 2030 sollen 60 % erreicht werden.

Um ihrer Vorreiterrolle gerecht zu werden, muss die EU in erster Linie die Deponierung von Siedlungsabfällen eindämmen und in den betroffenen Ländern in Technologien und Anlagen zum Recycling investieren. Bild 7 zeigt für die oben genannten Länder eine Aufteilung der Siedlungsabfallmengen nach Behandlungsarten. Auffallend sind die hohen Deponieanteile in Ländern wie Griechenland, Rumänien, Polen und Portugal und außerdem die Deponieanteile in Spanien, Frankreich und Italien. Auch die Anteile der unbehandelten Abfälle in Italien, Rumänien und Portugal sind alarmierend. Man kann wohl davon ausgehen, dass es sich bei diesen Mengen um illegale Deponien handelt. Die tatsächlichen Recyclingmengen bewegen sich im Vergleich dazu eher auf einem niedrigen Level.

3 Funktionierende Kreislaufwirtschaft

Generell ist festzuhalten, dass die Welt mit einer Verwertungsrate von 9 % noch weit von einer Kreislaufwirtschaft entfernt ist. Es gibt aber auch einige positive Beispiele für funktionierende Lösungen und Strukturen. Diese haben meist damit zu tun, dass entweder die Deponiekosten sehr hoch sind oder die Abfälle einen relativ hohen Verkaufswert erzielen. Aus unserer Sicht ist die Schweiz Weltmeister im Recycling (Bild 8). Bei Wertstoffen werden die höchsten Recyclingraten erzielt. In der Schweiz werden pro Kopf jährlich 160 kg Papier gesammelt. 1,3 Mio. t organische Abfälle werden kompostiert, 128 kt Elektronikschrott werden recycelt sowie 60 kt Textilien und Schuhe. In der Schweiz wird nichts mehr deponiert, 50 % der Siedlungsabfälle werden recycelt und 50 % werden verbrannt bzw. dienen zur Energienutzung.

Laut Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung erzielt die Kreislaufwirtschaft in Deutschland aktuell einen Umsatz von etwa 76 Mrd. € (+ 1,1 % p.a.) und beschäftigt über 290 000 Erwerbstätige (+ 0,8 % p.a.). In der deutschen Kreislaufwirtschaft sind inzwischen genauso viele Personen beschäftigt, wie in der Energiewirtschaft und fast viermal so viele Personen wie in der Wasser- und Abwasserwirtschaft. Mit einer Bruttowertschöpfung von rund 21,5 Mrd. € (+ 3,4 % p.a.) ist die Branche zu einem bedeutenden Wirtschaftsfaktor geworden. Immer weitere Spezialisierungen und verbesserte Standards zur Abfallverwertung und die dafür notwendige Entwicklung von Technologien liefern die Basis für eine dynamische Entwicklung der gesamten Branche.

3.1 Papierrecycling

Die weltweite Produktion von Papier und Pappe verringerte sich in 2018 um 0,8 %, während die Recyclingraten deutlich zulegten, was somit die Grundzüge einer Kreislaufwirtschaft aufweist. In Europa sind die Recyclingraten bei Altpapier von 40 % in 1991 auf 72,3 % im Jahr 2017 gestiegen. Damit nimmt Europa weltweit die führende Rolle ein. Bild 9 zeigt die Verwertungsraten für Altpapier im Jahr 2016 nach den Weltregionen. Die EU 28+2 (inkl. N und CH) kommen auf 72 %, wobei in Europa 17 Länder eine Recyclingrate > 70 % haben und 9 Länder eine Rate < 60 %. Asien inklusive China kommt auf 52,6 %, Afrika erreicht derzeit erst Verwertungsraten von unter 40 %. Der Weltdurchschnitt lag 2016 laut CEPI (Verband der Europäischen Papierindustrie) bei 58,4 %. Die neuen Recyclingziele in Europa sehen Verwertungsraten von 75 % im Jahr 2025 und von 85 % bis 2030 vor.

Die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile des Altpapierrecyclings sind beträchtlich. Anstelle von 50 l Wasser und etwa 5 kWh Energie für die herkömmliche Produktion aus Holzfasern werden für den Rohstoff Altpapier nur 50 % der Energiemengen und etwa 33 % der Wassermengen benötigt. Für 1 kg Recyclingpapier werden 1,2 kg Altpapier benötigt. Pro kg Sekundärfaserpapier werden bis zu 2,2 kg Holzfaser eingespart. Allerdings muss Altpapier vor der Wiederverwertung entfärbt (deinkt) werden, d.h. von der Druckfarbe befreit werden (Bild 10). Das Deinking erfordert eine Reihe von Chemikalien und Energieaufwand. Theoretisch kann eine Papierfaser fünf- bis siebenmal recycelt werden. Die unvermeidlichen Faserverluste bei der Papierherstellung wird durch die Zuführung von Frischfasern ausgeglichen.

3.2 Glasrecycling

Weltweit werden jährlich derzeit etwa 130 Millionen Tonnen (Mta) Glas produziert. Die größten Mengen mit 63 Mta bzw. 48 % entfallen auf Hohl- bzw. Behälterglas, 54 Mta bzw. 42 % entfallen auf die verschiedenen Flachglas-Produkte (Bau- und Fensterglas, Autoglas usw.). Die weltweiten Recyclingmengen werden derzeit mit etwa 27 Mta abgeschätzt, dies macht nur einen Anteil von 21 % an der produzierten Glasmenge aus. Bei Behälterglas werden mit geschätzten 32 % die höchsten Recyclingmengen erreicht, bei Flachglas kommt man auf Recyclingraten von nur 11 % [2]. In Europa (EU 28) liegt die Glasrecyclingrate für Behälterglas seit Jahren stabil bei 74 %, es gibt aber ein großes Nord-Süd-Gefälle (Bild 11). Mehr als 11,6 Mta Glasflaschen wurden 2015 nach Daten der European Container Glass Federation (FEVE) recycelt [3]. In den USA wurde der Anteil an Recyclingglas bei der Behälterglasherstellung von etwa 25 % in 2008 auf 33,6 % in 2013 gesteigert. Derzeit geht man von einem Anteil von etwa 35 % aus.

Das Glasrecycling unterliegt wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Energieverbrauch bei der Glasherstellung um etwa 3 % sinkt, wenn 10 % der natürlichen Rohstoffe durch Recyclingglas ersetzt werden (Bild 12). Entsprechend kann man bei einem Einsatz von 65 % Glasscherben fast eine Einsparung von 20 % im Energieverbrauch erreichen. Schmelzwannen in Glashütten können je nach Farbtrennung unterschiedliche Anteile von recycelten Glasscherben verwenden. Der bei der Produktion von Grünglas liegt bei 90 %, teilweise werden auch Werte von 95 % erreicht. Bei Braunglas kommt man auf 70 %, Weißglas lässt in der Regel nur einen Anteil von 60 % zu. Allerdings entscheidet der Preis für das Recyclingglas über die Einsatzmengen.

3.3 Kunststoffrecycling

Die weltweite Kunststoffproduktion (ohne PET- und PA-Fasern) ist um fast 4 % auf 348 Mta in 2017 gestiegen. Europa hat daran einen Anteil von 18,5 % und kommt auf 60,4 Mta (+ 7 %), während China inzwischen auf einen Weltanteil von 29,4 % kommt, das restliche Asien mit Japan erzielt 20,7 % Anteil, die NAFTA kommt auf 17,7 %. 7,1 % entfallen auf Afrika und den Mittleren Osten, 4 % auf Lateinamerika und 2,6 % auf die GUS-Staaten. Über die weltweiten Recyclingmengen gibt es leider keine gesicherten Marktdaten [4; 5]. In Europa (EU 28+2) wurden 2016 insgesamt 27,1 Mta Plastikabfälle gesammelt (Bild 13). 41,6 % (11,3 Mta) davon wurden energetisch genutzt, 31,1 % recycelt, wobei die größte Menge aus Plastikverpackungen stammt und 7,4 Mta gingen auf Deponien. Bei Plastikverpackungen kommen die meisten Ländern in Europa auf Recyclingraten > 35 %, Deutschland erzielt 50 %, wobei zu einem kleinen Teil der Abfall auch als Feedstock für neue Kunststoffprodukte dient.

Als Vorreiter in der nationalen Gesetzgebung gilt Deutschland. Dort wurde 1990 das duale System zur Erfassung und Verwertung von Verkaufsverpackungen im Vorgriff auf die Verpackungsverordnung und die Produzentenverantwortung eingeführt. Dies wird allgemein als Paradigmenwechsel von der Wegwerf- zur Kreislaufwirtschaft gesehen. Im Jahr 2003 wurde das System von einem Monopol zu einem Wettbewerbsmarkt verändert. Seit 2015 sind in Deutschland Kunststoffabfälle getrennt zu sammeln. Das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) legt fest, dass ab 2020 mindestens 65 Gewichts-% des gesamten Siedlungsabfalls für die Wiederverwendung aufbereitet oder recycelt werden sollen (Bild 14). Die Verpackungsverordnung gibt für Kunststoffverpackungen vor, dass diese zu mind. 60 % einer Verwertung und davon wiederum 60 % der werkstofflichen Verwertung zuzuführen sind.

3.4 Metallrecycling

Stahl und Aluminium können praktisch unbegrenzt recycelt werden. In der weltweiten Stahlproduktion von knapp 1700 Mta im Jahr 2017 wurden ca. 670 Mta bzw. 39 % Stahlschrott eingesetzt. In der EU 28 wurde ein Durchschnittswert von 56 % Stahlschrott erzielt (Bild 15). Auf höchste Anteile kommen Italien, die Türkei, Spanien und die USA. Auf niedrigste Anteile kommen Russland und China. In Deutschland ist der Stahlschrotteinsatz seit 2011 mit 43 bis 45 Mta nahezu konstant, wobei daneben 8,2 Mta Stahlschrott exportiert und 4,5 Mta importiert wurden. Der weltweite Handel mit Stahlschrott lag bei 99,1 Mta im Jahr 2017. Für Eisenmetalle strebt die EU bis 2015 Recyclingraten von 70 % und bis 2030 von 80 % an. EUROFER, der europäische Verband der Stahlindustrie moniert, dass bisher keine verbindlichen Definitionen für die Verfolgung der Recyclinganteile existieren.

Die weltweite Produktion von Aluminium lag 2018 bei 64,3 Mta, dies entspricht einem Anstieg um 52 % seit dem Jahr 2010. In Europa (inkl. Russland) ist die Produktion in dem Zeitraum von 8,053 Mta auf 7,781 Mta gefallen. Gemäß den Daten von European Aluminium erzielte die Aluminiumindustrie in der EU 28 + EFTA + Türkei einen Umsatz von 39,5 Mrd. € (2017). 5,1 Mta Primäraluminium wurden produziert, 4,9 Mta wurden recycelt (Bild 16). Die Recyclingrate lag bei 53 %. Bei Alu-Getränkedosen liegt die Recyclingrate sogar bei 73 %. Durch Recycling werden 95 % der Energiemengen gegenüber der Primärproduktion eingespart. In der EU sind Recyclingraten von 50 % bis 2025 und 60 % bis 2030 vorgegeben – Zahlen die teilweise jetzt schon erreicht werden.

3.5 Bauschuttrecycling

Bei der Aufbereitung von Bauschutt entstehen die Recyclingstoffe Betongranulat und Mischabbruchgranulat, die in der Betonherstellung verwendet werden können und dabei natürliche Gesteinskörnungen ersetzen. Japan und Singapur sind bei der Verwertung von Bauschutt und Abbruchabfällen führend mit Verwertungsraten von nahezu 100 % [6]. Bild 17 zeigt für die EU 28 für Beton-Gesteinskörnungen die Recyclingmengen, die aus der Bauschuttaufbereitung stammen. Im Jahr 2016 wurden insgesamt 204 Mta recycelt, was einen Anteil von 7,9 % an der Produktionsmenge von 2590 Mta ausmacht. Damit hat sich eine leicht steigende Tendenz weiter gefestigt. In Deutschland wurden 68,0 Mta recycelt. Auf den anschließenden Plätzen folgen Großbritannien (54,0 Mta), Frankreich (21,8 Mta), die Niederlande (18,6 Mta) und Belgien (15,0 Mta).

Die hohen Verwertungsraten in Deutschland und Großbritannien kommen durch eine große Zahl von Bauschuttaufbereitungsanlagen zustande. Gemäß den Zahlen des Statistischen Bundesamtes in Deutschland (Destatis) ist die Anzahl der Bauschuttaufbereitungsanlagen in den letzten Jahren gewaltig gewachsen Nach insgesamt 2172 Anlagen im Jahr 2012 ist deren Zahl im Jahr 2014 auf 2579 gestiegen. Den Großteil machen mobile Anlagen aus (Bild 18), deren Zahl von 1393 mit einer Wachstumsrate von 12,7 % auf 1770 geklettert ist. Stationäre Anlagen sind von 779 auf 809 mit nur 1,9 % gewachsen. Die Kapazität der stationären Bauschuttaufbereitungsanlagen ist dagegen von 73,2 Mta auf 83,0 Mta um 65 % gestiegen.

3.6 Hochofen- und Kraftwerks-Nebenprodukte

Im Jahr 2017 wurden weltweit etwa 1180 Mta Roheisen produziert, verglichen mit 1034 Mta im Jahr 2010, was einer Menge ungefähr 350 Mta Hochofenschlacke entspricht. Die Hochofenschlacke wird in der Luft abgekühlt oder mit Wasser granuliert. Granulierte Hochofenschlacke (GBFS) wird fein vermahlen und hat ähnliche Eigenschaften wie Portlandzement. Der Glasgehalt von vermahlener GBFS variiert je nach Granulationsverfahren zwischen 60 % und 100 Vol.-%. Die Praktiken sind von Land zu Land sehr unterschiedlich. Die höchste Granulierungsrate haben Deutschland (87 %) und Japan (84 %). Die USA hat dagegen mit 35 % einen der niedrigsten Werte (Daten für 2017). Die Granulationsrate ist ein Indikator dafür, wie die Schlacke verwendet wird. Während vermahlene GBFS zu fast 100 % als Klinkerersatz in Zement zum Einsatz kommt, wird luftgekühlte Hochofenschlacke als Betonzusatz oder anderweitig verwendet.

Flugasche ist ein Nebenprodukt aus Kohlekraftwerken. Je nach verbrannter Kohle entstehen zwei Arten von Asche. Kieselsäurehaltige Asche wird aus der Verbrennung von Steinkohle gewonnen, kalkhaltige Flugasche entsteht aus der Verbrennung von Braunkohle. Beide Arten von Flugasche haben puzzolanische Eigenschaften und werden in Portlandzementen oder Beton eingesetzt. Nach Angaben der IEA (International Energy Agency) sind weltweit mehr als 675 Mta Flugasche verfügbar. Bild 19 zeigt die Produktion und Nutzung von Flugasche in Europa für das Jahr 2016. Der Großteil der produzierten Flugasche wird zur Rekultivierung und Verfüllung eingesetzt. Tatsächlich recycelt nur werden 42 %, wovon 1,936 Mta oder 7,2 % auf die Zementproduktion entfallen. 4,638 Mta oder 17,3 % sind für die direkte Verwendung in Beton bestimmt.

4 Ausblick

Verordnungen zur Kreislaufwirtschaft sind in einzelnen Weltregionen und Ländern sehr unterschiedlich. Die EU gilt als die Region mit den strengsten Bestimmungen. Die Beispiele dort zeigen aber, dass auch hier die Verwertungspraxis von Land zu Land sehr unterschiedlich ist. In Ländern mit strengen Deponieauflagen bzw. -gesetzen wie in Belgien Deutschland, Dänemark, Finnland, die Niederlande und Österreich werden mit Abstand die höchsten Verwertungsraten bei Siedlungsabfällen und anderen Reststoffen erzielt. Andere EU-Länder mit weniger verbindlichen Bestimmungen hinken deutlich hinterher. Bis 2035 will die EU eine Deponierung von Siedlungsabfällen nur bis maximal 10 % zulassen. Dies ist ein Schritt in die richtige Richtung, aber aus Sicht von Umweltverbänden kommt das Datum zu spät.