Kreislaufwirtschaft
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Nowadays, high expectations are set for a digitally enabled circular economy (CE), to enhance resource efficiency. Tracing, tracking, and storing information is most important for this. In this paper, the application of Internet of Things (IoT) and Distributed Ledger Technology (Blockchain) are hence discussed by presenting the case of professional Electrical and Electronic Equipment (EEE) in Italy. Within the context of CE, prevention of electronic waste (WEEE) is extremely relevant as it is a fast-growing waste stream, and the products contain environmentally damaging substances as well as valuable and rare materials. The use of a proper combination of IoT and blockchain can help the producers to keep control on products until EEE end-of-life, while promoting CE strategies and supporting decision-making. Based on the outcomes of five interviews conducted in 2019 to companies of the EEE sector, potential improvements in the EEE end-of-use management are discussed. After providing the definition of requirements for both the technical solution and its testing are provided, three solution variations and the related business models are created and presented, as well as considerations on their environmental and economic impacts. The study shows how digital technologies can support the appropriate and circular management of EEE products and WEEE.
Supply risks and environmental concerns drive the interest in critical raw material recycling in the European Union. Globally, waste electrical and electronic equipment (WEEE) is projected to increase by almost 40% until 2030. This waste stream can be a source of secondary raw materials. The determination of the economic feasibility of recycling and recovering specific materials is a data-intensive, time-consuming, and case-specific task. This study introduced a two-part evaluation scheme consisting of upper continental crust concentrations and raw material prices as a simple tool to indicate the potential and limitations of critical raw material recycling. It was applied to the case of light-emitting diodes (LED) lamps in the EU. A material flow analysis was conducted, and the projected waste amounts were analyzed using the new scheme. Indium, gallium, and the rare earth elements appeared in low concentrations and low absolute masses and showed only a small revenue potential. Precious metals represented the largest revenue share. Future research should confirm the validity and usefulness of the evaluation scheme.
Artificial intelligence in the sorting of municipal waste as an enabler of the circular economy
(2021)
The recently finalized research project "ZRR for municipal waste" aimed at testing and evaluating the automation of municipal waste sorting plants by supplementing or replacing manual sorting, with sorting by a robot with artificial intelligence (ZRR). The objectives were to increase the current recycling rates and the purity of the recovered materials; to collect additional materials from the current rejected flows; and to improve the working conditions of the workers, who could then concentrate on, among other things, the maintenance of the robots. Based on the empirical results of the project, this paper presents the main results of the training and operation of the robotic sorting system based on artificial intelligence, which, to our knowledge, is the first attempt at an application for the separation of bulky municipal solid waste (MSW) and an installation in a full-scale waste treatment plant. The key questions for the research project included (a) the design of test protocols to assess the quality of the sorting process and (b) the evaluation of the performance quality in the first six months of the training of the underlying artificial intelligence and its database.
Der Begriff "Pfand" umfasst in seinen konkreten Anwendungen ganz unterschiedliche Konzepte, die sich mit unterschiedlichen Zielsetzungen auf verschiedene Produktgruppen beziehen und dabei sehr unterschiedliche Effekte auslösen. Zentrales Ziel dieser Kurzstudie ist es, zu einer etwas differenzierteren Betrachtung von Pfandsystemen beizutragen und auf die Stärken und Schwächen in den verschiedenen Anwendungskontexten hinzuweisen. Mit diesem Ziel werden in Kapitel 2 verschiedene Best-Practice-Beispiele dargestellt, bei denen die Einführung von Pfandsystemen in verschiedenen Formen zur Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft beigetragen haben. Kapitel 3 beschreibt die verschiedenen Kriterien, auf deren Basis sich unterschiedliche Pfandsysteme für konkrete Produktgruppen begründen lassen könnten; ein spezifischer Fokus wird hierbei auf Verpackungssysteme gelegt. Im abschließenden Kapitel 4 werden davon ausgehend Handlungsempfehlungen entwickelt, wie das Instrument Pfand in Deutschland in möglichst effizienter Form genutzt werden könnte.
Electronics containing growing quantities of high value and critical metals are increasingly used in automobiles. The conventional treatment practice for end-of-life vehicles (ELV) is shredding after de-pollution and partial separation of spare parts. Despite opportunities for resource recovery, the selective separation of components containing relevant amounts of critical metals for the purpose of material recycling is not commonly implemented. This article is aimed to contribute to recycling strategies for future critical metal quantities and the role of extended material recovery from ELVs. The study examines the economic feasibility of dismantling electronic components from ELVs for high value metal recycling. The results illustrate the effects of factors as dismantling time, labour costs and logistics on the economic potential of resource recovery from ELVs. Manual dismantling is profitable for only a few components at the higher labour costs in western/northern parts of Europe and applicable material prices, including the inverter for hybrid vehicles, oxygen sensor, side assistant sensor, distance and near distance sensors. Depending on the vehicle model, labour costs and current material prices, manual dismantling can also be cost-efficient for also some other such as the heating blower, generator, starter, engine and transmission control, start/stop motor, drive control, infotainment and chassis control.
Elektro- und Elektronikaltgeräte zählen zu den am schnellsten wachsenden Abfallströmen in Europa. Reparatur und Wiederverwendung können durch eine Verlängerung der Produktnutzungsdauer dazu beitragen, dass weniger Abfall entsorgt werden muss und Ressourcen durch die Vermeidung von Neuproduktion eingespart werden. In der Europäischen Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG) wird der "Vorbereitung zur Wiederverwendung" ein hoher Stellenwert eingeräumt; die Abfallvermeidung hat, gefolgt von der "Vorbereitung zur Wiederverwendung", eindeutig Priorität gegenüber dem Recycling. Die Abfallhierarchie verspricht zwar implizit ökologische Vorteile der "Vorbereitung zur Wiederverwendung", allerdings wurden die institutionell-ökologischen Zusammenhänge des Konzepts in der Forschungsdebatte bislang vernachlässigt. Somit sind die tatsächlichen Ressourceneinsparpotenziale der "Vorbereitung zur Wiederverwendung" noch weitgehend unerforscht. Vor diesem Hintergrund zielt das Dissertationsprojekt darauf ab, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie spezifische Kontexte (beispielsweise die rechtlichen Rahmenbedingungen, ökonomische oder informatorische Aspekte) die "Vorbereitung zur Wiederverwendung" von Produkten aus der Ressourcenperspektive beeinflussen. Dafür wurden die institutionell-ökologischen Zusammenhänge der "Vorbereitung zur Wiederverwendung" integrativ betrachtet, und zwar mit Fokus auf ausgewählte Geräte - Flachbildmonitore (FlaMo's), Kaffeefiltermaschinen (KaFil's), Kaffeepadmaschinen (Ka-Pad's), Lautsprecherboxen (LauS) und Waschmaschinen (WaMa's) - und im Sinne einer vergleichenden Analyse von zwei abfallstrukturell-charakteristischen Regionen - Flandern und Nordrhein-Westfalen. Die interdisziplinäre Fragestellung der Arbeit erforderte die Anwendung qualitativer Methoden für die tiefgründige Untersuchung der "Vorbereitung zur Wiederverwendung" in den verschiedenen institutionellen Systemen, aber auch quantitative Methoden im Hinblick auf die zahlenmäßige Bewertung der Ressourceneinsparpotenziale. Zentrale Datenerhebungsinstrumente waren fallbeispielbezogene öffentliche Dokumente und Webseiten, die Analyse betriebsinterner Dokumentationen, Literaturauswertungen, Stichprobenerhebungen, Beobachtungen und Experteninterviews.
ReUse und Secondhand in Deutschland : Einstellungen zum Thema Abfallvermeidung und Nachhaltigkeit
(2020)
Umweltschutz und Nachhaltigkeit bestimmen seit Jahren die öffentlichen Debatten sowie zunehmend das Handeln privater Haushalte. Eine Mehrheit geht davon aus, dass die Bedeutung nachhaltigen Handelns weiter wachsen wird. Allerdings fällt es vielen anscheinend schwer, nicht nur nachhaltig zu denken, sondern auch zu handeln. Eine Studie des Wuppertal Instituts in Zusammenarbeit mit eBay Kleinanzeigen zeigt diese Diskrepanz. Deutlich werden auch Unterschiede im Konsumverhalten jüngerer und älterer Menschen. Dennoch: Immer mehr Menschen tragen aktiv zum Klimaschutz bei und kaufen oder verkaufen beispielsweise gebrauchte Artikel. Nahezu jeder hat hierzulande bereits einmal etwas Gebrauchtes verkauft. Jeder Zweite hat bereits einmal Gebrauchtes gekauft. Ungeachtet dessen liegen in deutschen Haushalten durchschnittlich rund 1.300 Euro in Form ungenutzter Dinge und verborgener Schätze.
The need for a transition towards a circular economy (CE) is evident, as the current economic model is based on the exploitation of far more resources than the planet can replenish sustainably. A significant part of this economic transition is the inception of new, CE-oriented startups and business activities. While business model frameworks (BMF), such as the Business Model Canvas (BMC), were at the center of discussions about structuring business ideas in the beginning of the millennium, the conversation must now shift towards circular BMFs (CBMF). This paper follows the Design Research Methodology (DRM) for an empirical approach to devising a novel CBMF, including expert interviews as well as a first application of the framework with a startup. Throughout this process, a new and innovative tool called Circular Business Framework (CBF) was created and tested based on CE principles.
