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Im Rahmen des Promotionscluster "Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz", welches an die Ressourcenkommission am Umweltbundesamt (UBA) angegliedert ist, wurden drei Promotionsvorhaben mit Mitteln des Ressortforschungsplans des Bundesumweltministeriums (BMUV) gefördert und durchgeführt: Das Promotionsvorhaben I beschäftigt sich mit dem Thema "Die Gestalt der Nachhaltigkeit" und wurde an der Folkwang Universität in Essen von Herrn Dustin Jessen bearbeitet. Mit dem Promotionsvorhaben II zum Thema "Ressourcenleichter Aufbau der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)-Infrastruktur" befasste sich von 01.07.2018 bis zum 31.08.2019 Herr Florian Fiesinger an der Technischen Universität (TU) Clausthal. Dieses Vorhaben wurde von Frau Charlotte Joachimsthaler an der Technischen Universität (TU) Dortmund fortgeführt und auf den thematischen Schwerpunkt "Ressourcenbedarf der Energiewende" fokussiert. Das Promotionsvorhaben III wurde von Herrn Thomas Kippes an der Universität Augsburg bearbeitet und trägt den Titel "Dissipation von Funktionsmaterialien". Dieser Forschungsbericht fasst die zentralen Ergebnisse der drei Promotionsvorhaben zusammen. Eine Übersicht der drei Projekte sowie Verlinkungen zu bereits erfolgten Veröffentlichungen sind zu Beginn des Berichts kurz dargestellt.

Durch die breite politische Befürwortung der Energiewende und des stetig wachsenden Bestands an Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland und Europa gewinnen auch Fragen des Anlagenrückbaus und Recyclings an Bedeutung. Hierbei bestehen auch jenseits des vielbeachteten Rotorblattrecyclings mit ihren glasfaserverstärkten (GFK) und carbonfaserverstärkten (CFK) Anlagenteilen – welche in der vorliegenden Untersuchung ausgeklammert sind – weitere Herausforderungen, die in diesem Vorhaben betrachtet werden. Zentraler Forschungsgegenstand war dabei die Überprüfung und Bewertung bestehender Ansätze zur Berechnung der Rückstellungsleistungen (§ 35 BauGB) und die Entwicklung von Maßnahmen zur gesicherten Übermittlung von rückbaurelevanten Herstellerinformationen. Grundlage für diese Untersuchungen war dabei die Erfassung der bestehenden gesetzlichen und untergesetzlichen Regelungen sowie Daten, die im Rahmen einer Behörden- und einer Branchenbefragung erhoben wurden. Basierend auf den Untersuchungen werden Empfehlungen ausgesprochen, die einem effizienten behördlichen Vollzug und einer Etablierung einer guten Rückbaupraxis dienen sollen. Ebenfalls wurde untersucht und bewertet, ob sich Elemente der abfallwirtschaftlichen Produktverantwortung auf Rückbau und Recycling von WEA übertragen lassen.

Das durch das Umweltbundesamt geförderte Projekt befasst sich mit der Ressourceneffizienzsteigerung in der Metallindustrie in Hinblick auf die Substitution von Primärrohstoffen, die im Recyclingprozess zur Verdünnung unerwünschter Begleitelemente beim Recycling eine wesentliche Rolle spielen. Das damit einhergehend Downcycling soll mittels innovativer Sortiertechniken (Kamera-/Sensorsysteme) vermindert und der Recyclingprozess von metallischen Legierungen durch eine höhere Trennschärfe deutlich verbessert werden. Der Fokus der Untersuchungen liegt in diesem Projekt auf der Untersuchung eines legierungsspezifischen Recyclings von Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und Zinkschrotten. Hier soll der Vergleich verschiedener Schrottfraktionen vor bzw. nach innovativen Analyse- bzw. Sortier- und Separier-Prozessen neue Erkenntnisse liefern. Darüber hinaus werden definitorische Grundlagen sowie Steuerungsgrößen für Up- und Downcycling und Regeln für sortenarmes Design erarbeitet. Auf Grundlage der Analyseergebnisse werden politische Empfehlungen zur besseren Erschließung bisher nicht genutzter, hochwertiger Metallpotenziale erarbeitet. Zu den Bewertungsmaßstäben gehören die Einsparpotenziale von primären Rohstoffen und damit Treibhausgasemissionen sowie die Kostenstruktur für die Herstellung von möglichst hochwertigen Legierungen aus Rezyklaten. Eine erfolgreiche, das heißt mit minimalen Downcycling-Prozessen "belastete" Bereitstellung von sekundären Rohstoffen erfordert eine umfassende Wissensbasis über die wissenschaftlichen Hintergründe von Downcycling, bestehende Recyclingstrukturen und verwendete Sortiertechniken, technologische Potenziale, metallurgische Prozesssimulationen und Bewertungsansätzen von Recyclingprozessen, die im Rahmen dieses Projektes entwickelt und genutzt werden.