The demand for metals from the entire periodic table is currently increasing due to the ongoing digitalization. However, their use within electrical and electronic equipment (EEE) poses problems as they cannot be recovered sufficiently in the end-of-life (EoL) phase. In this paper, we address the unleashed dissipation of metals caused by the design of EEE for which no globally established recycling technology exists. We describe the European Union's (EU) plan to strive for a circular economy (CE) as a political response to tackle this challenge. However, there is a lack of feedback from a design perspective. It is still unknown what the implications for products would be if politics were to take the path of a CE at the level of metals. To provide clarification in this respect, a case study for indium is presented and linked to its corresponding recycling-metallurgy of zinc and lead. As a result, a first material-specific rule on the design of so-called "anti-dissipative" products is derived, which actually supports designing EEE with recycling in mind and represents an already achieved CE on the material level. In addition, the design of electrotechnical standardization is being introduced. As a promising tool, it addresses the multi-dimensional problems of recovering metals from urban ores and assists in the challenge of enhancing recycling rates. Extending the focus to other recycling-metallurgy besides zinc and lead in further research would enable the scope for material-specific rules to be widened.
Die Kaskadennutzung von hochwertigen Materialien wie hochlegierten Metallen, also die Weiternutzung von Werkstoffen mittels Re-engineering beziehungsweise Reuse oder Re-manufacturing von Bauteilen oder Materialien, birgt in Kombination mit integrierten innovativen Produkt-Dienstleistungsmodellen ein hohes Potenzial für Ressourcenschonung und Klimaschutz. Denn über diesen Ansatz können hochwertige Materialien, die meist energieintensive Fertigungsverfahren unterlaufen, länger in der Nutzung gehalten werden. So kann der Zeitpunkt des Recyclings verzögert werden, welches insbesondere bei hochwertigen Materialien meist zu Qualitätsverlusten führt. Auf diese Weise kann der Bedarf an der Primärproduktion und entsprechend die ökologischen Wirkungen verringert werden. Gerade durch die regional hohe Dichte an produzierendem Gewerbe im metallbe- und -verarbeitenden Bereich bietet sich das Bergische Städtedreieck an für ein regional integriertes Ressourcenmanagement an.
Das Projekt RegRess trägt mit dazu bei, die Hürden zur Etablierung eines entsprechenden Ressourcenmanagements mit dem Fokus auf das Bergische Städtedreieck zu senken, um so ökonomische und ökologische Potenziale für die regionale Wirtschaft und Profilbildung der Unternehmen, insbesondere KMU, zu heben. Dieser Bericht dokumentiert die Ergebnisse einer Stakeholder-/Netzwerkanalyse von der regionalen bis zur nationalen Ebene als Basis für Kooperationen. Die Analyse identifiziert mittels Desktoprecherche 110 Netzwerke, von denen ca. 25 unmittelbar im Bergischen Städtedreieck tätig sind bzw. die Region abdecken. Darüber hinaus wird eine Methodik und deren Anwendung anhand von theoretischen Beispielen vorgestellt, um den ökologisch sinnvollen Einsatz von Kaskadennutzung aufzuzeigen und zu reflektieren. Die Methodik wurde auf die Beispiele der Kaskadennutzung ausgedienter Spiralbohrer sowie Kochtöpfe angewendet, wobei beide Beispiele tendenziell ökologische Einsparpotentiale aufweisen. Unter Vorbehalt einer detaillierteren Lebenszyklusanalyse wurden bei den Spiralbohrern bei einmaliger Kaskadierung Einsparungen in der Größenordnung von maximal 75 % beim Material Footprint und 60 % beim Carbon Footprint abgeschätzt. Aufgrund der aufwändigeren Form und höheren Reinigungsaufwänden liegen die Einsparungen beim Kochtopf geringer und wurden beim Material Footprint auf eine Größenordnung von maximal 26 % und beim Carbon Footprint von 25% geschätzt.
Education for Sustainable Development requires raising individuals' awareness of problems relevant to the environment. We designed a Generative Toolkit that supports industrial design students carrying out a Speculative Design task and through this process initiates greater problem awareness of low metal recycling rates. In this paper we give insights into the Toolkit's theoretical derivation and the design process. Findings from testing suggest that there are several opportunities for improvement, such as considering further content-related competencies in the Toolkit's design.
Project-based learning, with its emphasis on "learning by doing", is the dominant teaching method in industrial design. Learners are supposed to be motivated to tackle complex problems such as those in the dynamic field of sustainability. However, it is still unclear how the process of increasing motivation within projects can be systematically targeted for specific sustainability challenges and directed towards potential later pro-environmental behavior.
The project-based learning method presented in this paper, framed by a normative decision-making model, aims to intrinsically motivate industrial design students to engage in the exemplary circular economy field of metal recycling and at the same time promote necessary professional competencies on the metal, alloy, product and system level. It is demonstrated which specific intervention measures can be suitable to achieve this goal and how they can be methodically employed. Preliminary quantitative evaluation results indicate that the project-based learning method can indeed strongly motivate the target group.
