Startseite » Technik » Entwicklung »

Kreislaufwirtschaft: Pioniere für die Medizintechnik

Nachhaltige Kunststoffverarbeitung
Kreislaufwirtschaft: Was für Medizinprodukte machbar ist

Kreislaufwirtschaft für Medizinprodukte? Ein schwieriges Thema. Aber statt Tonnen von Abfällen, die täglich in Krankenhäusern anfallen, zu verbrennen, lohnt sich das Nachdenken über eine Weiterverwendung – auch wenn der Infusionsbeutel vermutlich nicht wieder zu einem Infusionsbeutel wird. Auf dem Weg dahin ist ungeschöntes Life Cycle Assessment der erste Schritt.

Dr. Birgit Oppermann
birgit.oppermann@konradin.de

Krankenhäuser stehen auf der Rangliste der Abfallproduzenten auf Platz 5. Ein durchschnittliches Krankenhaus verursacht jeden Tag sieben bis acht Tonnen Abfall“, sagt Fridolin Pflüger, Geschäftsführer und einer der Gründer des Dresdener Start-ups Holypoly GmbH. Der größte Teil der Abfälle bestehe aus Kunststoff, der in der Regel verbrannt werde. „Nur drei Prozent dieser Abfälle sind infektiös und damit nicht fürs Recycling geeignet. Aber selbst wenn man eine großzügige Sicherheitsspanne einkalkuliert, bleibt eine Menge Kunststoff übrig, mit dem sich etwas anfangen lässt.“

Um nicht zu verbrennen, muss anders entwickelt werden

Was man mit solchen Kunststoff-Abfällen anderes tun könnte als sie zu verbrennen, ist ein Thema, zu dem Pflüger und seine Mitstreiter Unternehmen aus verschiedenen Branchen beraten. Letztlich läuft das in der Regel auf eine Frage hinaus: Wie lassen sich Prozesse und Produkte stärker an der Wiederverwendung des Rohstoffes orientieren – und zwar von der Entwicklung an?

Die Medizintechnik ist in dieser Hinsicht sicher eine eher harte Nuss. Bisher liegt die Recyclingquote für Kunststoffe in dieser Branche „in etwa bei Null“, wie Pflüger sagt. Es gibt auch Kandidaten, wie ein Implantat aus einem Hightech-Kunststoff, die sicher nicht das beste Beispiel abgeben, wenn es darum geht, die Chancen für Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft zu diskutieren. „Aber es gibt Ansatzpunkte“, sagt Fridolin Pflüger,

Schriftzug No plastic ist fantastic druchgestrichen
No plastic? Nein, das ist nicht die Alternative. Aber besser umgehen könnte man mit dem Material schon (Bild: magele_picture/stock.adobe.com)

Kreislaufwirtschaft heißt nicht, auf Kunststoff zu verzichten

Dabei räumt er als erstes mit einem Missverständnis auf. „Es geht auf keinen Fall darum, auf Kunststoff zu verzichten.“ Wenn er über das Material spricht, das sich so vielfältig formen und eigentlich gut zurückgewinnen lässt, gerät er ins Schwärmen. Um so bedauerlicher sei es, dass große Mengen nur einmal genutzt werden. „In Deutschland machen Rezyklate über alle Branchen betrachtet gerade mal 10 bis 15 Prozent der Kunststoffe aus, die verarbeitet werden“, sagt Pflüger. Für die Niederlande würden immerhin rund 30 % gemeldet – mehr also, aber für Pflüger längst nicht genug.

Doch wo anfangen? Was kann man anders machen? Welche Optionen für Recycling und Nachhaltigkeit gibt es überhaupt? Einen ganz pragmatischen Vorschlag dazu hat Rainer Schweppe vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal. Dort leitet der Chemiker den Produktbereich Umwelt Engineering. Seiner Meinung nach muss der erste Schritt für jedes Unternehmen sein, die eigenen Produkte einem Life Cycle Assessment (LCA) zu unterwerfen.

Life Cycle Assessment zeigt für jedes Produkt die Knackpunkte

Unabhängig von der Branche: Die Ergebnisse solch einer Analyse zeigen, wo bei einem Produkt überhaupt Knackpunkte in Fragen der Nachhaltigkeit liegen und welchen Einfluss sie auf die Gesamtbewertung eines Produktes haben. Was genau treibt denn den CO2-Fußabdruck in die Höhe – Transporte oder Bauteile und deren Herstellung? Wie sieht es mit einer möglicherweise verursachten Ozon-Schädigung durch das Produkt aus? Welche Bauteile verschlechtern die Bilanz, weil sie für den Menschen toxische Substanzen wie giftige Flammschutzmittel enthalten?

Die für solche Bilanzierungen erforderliche Software gebe es in zahlreichen Varianten. Auch wenn es bisher ungewohnt sei, so eine Betrachtung anzustellen, sollten sich Unternehmen schnell damit vertraut machen. „Es wird nur noch wenige Jahre dauern“, sagt Schweppe, „bis so ein Vorgehen für alle Produkte, die in der EU angeboten werden, vorgeschrieben sein wird. Daher ist es um so wichtiger, sich jetzt mit dem Thema zu befassen.“

Nachhaltigkeit soll messbar werden und Anhaltspunkte für Verbesserungen liefern.
Nur wer genau weiß, wo die Knackpunkte bei einem Produkt liegen, kann dieses verbessern – kann es nachhaltiger machen (Bild: Robert Kneschke/stock.adobe.com)

Entspricht das Produkt den Anforderungen an die Nachhaltigkeit?

Das Ziel der Bilanzierungsanstrengungen, heute noch in weiter Ferne: Anhand eines Labels soll erkennbar werden, ob ein Produkt den Anforderungen an die Nachhaltigkeit entspricht. Dieser Nachweis soll dann in jede Kaufentscheidung einfließen können – und könne vielleicht sogar dem Käufer zu Bonuspunkten auf einem individuellen Nachhaltigkeitskonto verhelfen.

Aber woher kommen die Anforderungen? „Es wird EU-weite – und langfristig vermutlich sogar weltweit einheitliche – Standards für die Bilanzierung geben, an denen alle Produkte gemessen werden“, sagt Schweppe. Nicht morgen. Aber wer heute schon wisse, wo es an den eigenen Produkten Optimierungspotenzial in Fragen der Nachhaltigkeit gibt, könne sein weiteres Handeln frühzeitig daran orientieren. Oder bei seinen Zulieferern rechtzeitig den Anstoß liefern, dass diese überhaupt die erforderlichen Daten für eine solche Bilanzierung bereitstellen.

LCA: Alles zählt, vom Zulieferer bis zum Sondermüll

LCA-Ergebnisse zu betrachten, hat weitreichende Konsequenzen, denn es geht darum, wirklich alle Aspekte von der Produktentwicklung bis zum Ende des Gebrauchs zu erfassen. Ein Beispiel ist die Lieferkette: Ein Zulieferteil oder auch ein Werkstoff, der erst einmal um die halbe Erdkugel transportiert werden muss, macht sich in der Gesamtbewertung deutlich negativ bemerkbar – wohingegen ein um wenige Cent teureres Teil mit kürzerer Lieferstrecke unter Umständen in sehr gutem Licht erscheint. Auch wenn das Produkt hergestellt ist, gilt: Je weiter ein Markt entfernt ist von der Produktionsstätte, desto schlechter die Bilanz. Berücksichtigt werden muss auch, was nach allen Nutzungsmöglichkeiten am Ende bleibt. Womöglich Sondermüll? Was sich im Lichte der Nachhaltigkeit lohnt, wird so neu zu bewerten sein.

Ausnahmen von solchen Vorgaben wird es laut Schweppe für Branchen wie die Luftfahrt oder auch die Medizintechnik geben. Schließlich muss hier sichergestellt sein, dass ein Produkt zu 100 Prozent funktioniert. Der Kunststoff, aus dem ein Infusionsbeutel entsteht, darf nicht brüchig werden. Aus Sicherheitsgründen wird es daher wahrscheinlich nicht möglich sein, den Kunststoff für einen Infusionsbeutel so zu recyceln, dass er in der nächsten Runde wieder zu einem Infusionsbeutel wird. Aber man muss ihn deshalb nicht verbrennen. Aus dem Rezyklat könnte sich zum Beispiel eine Verpackung für ein anderes Medizinprodukt herstellen lassen.

Eco-Design: Der erste Schritt zur Kreislaufwirtschaft

Um solche Ideen umzusetzen, müssen viele Voraussetzungen erfüllt sein. Eine ist das so genannte Eco-Design: Nur wenn schon der Entwickler eines Produktes im Hinterkopf hatte, dass sich das verwendete Material eines Tages recyceln lassen soll, wird das auch in der Praxis klappen. Das ist derzeit in der Regel jedoch nicht gegeben: Bei der Produktentwicklung wird meist auf Funktion optimiert, auf geringes Gewicht oder eine besondere Optik geachtet. Um diese Ziele zu erreichen, wird geklebt, beschichtet oder es werden verschiedenste Materialien gemischt.

Am Ende des Produktlebens wird das für das Recycling gelegentlich zum Albtraum. Denn wer Kunststoffe wiederverwenden will, braucht diese möglichst sortenrein oder zumindest so, dass sich die Bestandteile schnell und einfach voneinander trennen lassen. „Diese so genannte Upstream-Perspektive“, sagt Holypoly-Geschäftsführer Pflüger, „wäre für den Aufbau einer Kreislaufwirtschaft ungemein hilfreich.“ Sie werde bisher jedoch selten verfolgt, sodass die Dresdener Fachleute die Unternehmen mit einem „Downstream“-Ansatz beraten. Sie wollen zeigen, wie sich Kunststoffprodukte am Ende ihres Lebenszyklus verwerten und in einen Kreislauf zurückführen lassen. Positive Beispiele dazu kommen aus verschiedenen Bereichen: Es gibt Blumentöpfe, die zu 100 % aus recyceltem Material bestehen, Autoteile, tragende Teile an Fahrradtaschen – laut Pflüger ein technisch anspruchsvolles Projekt –, Tanks und Fässer für Flüssigkeiten oder Gase, Kabel, PVC-Fenster, Sonnenbrillen, Spielzeug, PET-Flaschen.

Trotz Skepsis: Sammelbehälter für Spritzen mit Rezyklat

Skepsis dieser Idee gegenüber gibt es natürlich, insbesondere im Gesundheitswesen. „Selbst bei Sammelbehältern für benutzte Spritzen, die nur im Krankenhaus bereitstehen und dann mitsamt dem Inhalt verbrannt werden, hieß es anfangs, dass ein Einsatz von Rezyklaten nicht möglich sei“, berichtet Pflüger. Doch schließlich habe sich die Einschätzung gewandelt, und es fanden sich Wege, recycelte Materialien für diese Behälter zu verwenden. Auch Abfälle aus dem Laborbereich wie Aufbewahrungsbehälter für Pipettenspitzen lassen sich inzwischen zu anderen Produkten verarbeiten. Am Anfang solcher Projekte stehe immer ein kleiner Schritt: „Man probiert es für ein Produkt, zunächst mit einzelnen Batches, baut eine Logistik auf, sucht sich Partner und kann dann allmählich die Stoffströme steigern.“

Pipettenspitzen im Halter: Der Kunststoff lässt sich sammeln und wieder verwenden.
Für diagnostische Zwecke setzen Labors sehr viele Pipettenspitzen ein. Die Halterungen aus Kunststoff lassen sich recyceln – zu Produkten für andere Einsatzbereiche (Bild: arcyto/stock.adobe.com)

Wie Schweppe meint auch Pflüger, dass die Zeit reif ist für solche Überlegungen. Die Diskussion um den menschengemachten Klimawandel, den zu hohen CO2-Ausstoß und die nachhaltigere Produktion rutscht auf der Prioritätenliste nach oben. Weltweit wachse das Interesse der Gesellschaft, Politiker kündigten entsprechendes Handeln an. Damit entstünden Rahmenbedingungen, unter denen es ein „Weiter-so“ nicht geben könne. „Bisher ist beim Einsatz von Rezyklaten nicht viel passiert, weil die erprobten Verfahren immer der einfachere Weg waren“, sagt Pflüger. Aber es gebe Unternehmen, die die Zeichen der Zeit erkennen und ihre Prozesse in Angriff nehmen, um sich an die Spitze der Entwicklungen zu setzen.

Kreislaufwirtschaft: Beispiel Einwegmasken

Ein Beispiel dafür ist die Suche nach einer Recycling-Möglichkeit für Einwegmasken, die derzeit in riesigen Mengen gebraucht und weggeworfen werden. In einem Pilotprojekt haben der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE und das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht ein Closed-Loop-Recyclingverfahren für Altkunststoffe entwickelt. Am Pilotprojekt beteiligen sich das Chemieunternehmen Sabic sowie der US-amerikanische Konzern Procter & Gamble (P&G).

„Wir haben untersucht, wie gebrauchte Gesichtsmasken zurück in die Wertschöpfungskette der Maskenproduktion gelangen könnten“, sagt Dr. Peter Dziezok, Director R&D Open Innovation bei P & G. Doch für eine echte Kreislauflösung, die sowohl nachhaltige als auch wirtschaftliche Kriterien erfüllt, brauchte es Partner. „Deshalb haben wir uns mit den Expertinnen und Experten vom Fraunhofer CCPE und Fraunhofer Umsicht sowie den Technologie- und Innovations-Fachleuten von Sabic zusammengetan.“

Altmasken haben die Forscher in einer speziellen Forschungspyrolyseanlage weiterverarbeitet. „Einmal-Medizinprodukte wie Gesichtsmasken haben hohe Hygieneanforderungen, sowohl in Bezug auf die Entsorgung als auch hinsichtlich der Produktion. Mechanisches Recycling wäre hier keine Lösung“, erklärt Dr. Alexander Hofmann, Abteilungsleiter Kreislaufwirtschaft am Fraunhofer Umsicht. „Unser Konzept sieht zunächst die automatische Zerkleinerung und anschließend die thermochemische Umwandlung in Pyrolyseöl vor.“ Im Anschluss ließen sich daraus neuwertige Rohstoffe gewinnen, die die Anforderungen an Medizinprodukte erfüllen.

Mit Zwischenschritten Richtung Kreislaufwirtschaft

Das Pyrolyseöl nutzte Sabic als Ausgangsmaterial für neuwertiges Polypropylen (PP), das im Produktionsprozess mit fossilen Rohstoffen kombiniert wird. Dieses als Massenbilanz-Prinzip bezeichnete Vorgehen gilt als Brückenlösung zwischen der heutigen Linearwirtschaft und einer nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft der Zukunft.

Aus dem PP-Polymer wiederum hat P&G neue Faservliesstoffe hergestellt. „Durch dieses Pilotprojekt konnten wir besser beurteilen, ob der Kreislaufansatz auch für Kunststoffe, die bei der Herstellung von Hygiene- und Medizinprodukten zum Einsatz kommen, geeignet wäre“, so Hansjörg Reick, Senior Director Open Innovation bei P&G. „Natürlich muss das Verfahren noch verbessert werden. Die bisherigen Ergebnisse sind jedoch durchaus vielversprechend.“ Den Einsatz innovativer Recyclingverfahren beim Verarbeiten anderer Materialien und chemischer Produkte erforschen Mitarbeiter am Fraunhofer CCPE weiterhin.

Pyrolyse-Verfahren sind eine der Möglichkeiten, zu Kreisläufen zu kommen. Wegen ihres Energiebedarfes sind sie laut Holypoly-Geschäftsführer Pflüger am ehesten dann interessant, wenn in großem Maß erneuerbare Energien für solche Anwendungen zur Verfügung stehen.

Kunststoffgranulat: Auch dieser Rohstoff wird knapp. Das macht Rezyklate ebenfalls interessanter
Kunststoffgranulat ist derzeit ein knappes Gut. Rezyklate sind kein billiger Ersatz, aber eventuell Teil einer Lösung (sarikhani/stock.adobe.com)

Rezyklate: kein billiger Ersatz für fehlende Rohstoffe

Eine gelegentlich formulierte Erwartung erfüllen Rezyklate allerdings in der Regel nicht: Sie sind kein billiger Ersatz für den Rohstoff Kunststoff. Die hergestellten Mengen sind laut Pflüger bei weitem noch nicht groß genug. Daher ist das Kilogramm Rezyklat locker 30 % teurer als die gleiche Menge an neuem Kunststoffgranulat. Laut Pflüger habe sich angesichts der Rohstoffknappheit und steigender Preise dennoch schon mancher Hersteller Gedanken darüber gemacht, ob Rezyklate – eventuell auch zu einem gewissen Anteil dem frischen Granulat beigemischt – dazu beitragen können, Preisschwankungen auf dem Weltmarkt auszugleichen.

Einen guten Ansatz, um in das Thema einzusteigen, sieht Fraunhofer-ICT-Bereichsleiter Schweppe auch darin, vermehrt die Abfälle aus der eigenen Produktion sortenrein zu sammeln, einzuschmelzen und zu Granulat verarbeiten zu lassen, um sie direkt wiederzuverwerten. „Dann ist die Reinheit des Werkstoffes gar kein Thema – und solche Ansätze sehen wir zunehmend im Automobilbereich.“

Klar sei aber auch, dass einzelne Unternehmen für sich allein den Wandel hin zur Kreislaufwirtschaft kaum werden vollziehen können. Erst wenn eine gewisse Nachfrage nach Rezyklaten da sei, lohne sich für Abfallverwerter das Sammeln und Sortieren. Gut dran seien dann diejenigen, die sich frühzeitig und vielleicht auch branchenweit gemeinsam mit dem Thema befasst haben, um Stoffströme entstehen zu lassen. Auch aus der Medizintechnik-Industrie gebe es mittlerweile Rückfragen zum Thema Nachhaltigkeit. Und ICT-Mitarbeiter Schweppe sagt: „Solche Projekte würden mich auf jeden Fall sehr interessieren.“

Gute Ideen zu Nachhaltigkeit sind in Kliniken willkommen

Die Krankenhäuser sind laut Pflüger offen für neue Lösungen. Käme jemand mit einer praktikablen Idee, habe er gute Aussichten, auch im Umfeld der Medizinprodukte Rezyklate einzusetzen. „Wir müssen den Zyklus im Grunde von Anfang an neu denken, beim Design anfangen, neue Geschäftsmodelle und Produkte betrachten und den Kreislauf immer weiter optimieren – das wird uns zu anderen Lösungen führen, als wir sie heute kennen. Die Zeit und die Freiheit sollten wir uns aber nehmen – auch für Branchen wie die Medizintechnik.“

Bewältigen lasse sich so eine Aufgabe sicher nur in Jahren oder Jahrzehnten. Zögern und abwarten könnte aber dazu führen, dass andere Unternehmen sich an die Spitze setzen und die allzu Vorsichtigen abhängen. Der pragmatische Anfang über ein Life Cycle Assessment aber könnte der Schritt sein, um sich dem Thema zu nähern.


Weitere Informationen

Über das Start-up Holypoly:

www.holypoly.com

Über den Bereich Umwelt
Engineering am Fraunhofer ICT:

www.ict.fraunhofer.de/de/komp/ue.html

Über das Fraunhofer Cluster of
Excellence Circular Plastics Economy CCPE

https://ccpe.fraunhofer.de/index.php/de/cluster-circular-plastics-economy-ccpe/


Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit

Als Kreislaufwirtschaft wird die Idee bezeichnet, Produktion und Verbrauch so zu gestalten, dass Materialien und Produkte so lange wie möglich geteilt, geleast, wiederverwendet, repariert, aufgearbeitet und recycelt werden. Der Lebenszyklus eines Produkte soll also möglichst lang sein, um Abfälle zu minimieren. Auch am Ende der Lebensdauer verbleiben die Ressourcen und Materialien so weit wie möglich in der Wirtschaft und werden produktiv weiterverwendet. Die Kreislaufwirtschaft ist also das Gegenteil der Wegwerfwirtschaft, dem traditionellen, linearen Wirtschaftsmodell.

Im März 2020 legte die Europäische Kommission einen Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft vor – als wichtigen Baustein des europäischen Grünen Deals und Teil der neuen EU-Industriestrategie. Die Kunststoffe sind einer der Schwerpunkte bei diesen Überlegungen.

Der Begriff der Nachhaltigkeit bezieht sich darauf, Ressourcen nur so stark zu nutzen, wie sie diese Inanspruchnahme dauerhaft aushalten können, ohne Schaden zu nehmen.

Mehr zu den Plänen der EU:

http://hier.pro/ZIA9n


Workshop und Selbsttest

Beim kostenlosen Online-Workshop des Fraunhofer CCPE dreht sich am 28. Oktober 2021 alles um das Thema Circular Readiness Level (CRL). Mit dem CRL-Selbsttest können Unternehmen prüfen, wie weit Prinzipien der Circular Economy in ihren Produkten und Produktsystemen bereits berücksichtigt sind. Das Ergebnis sind Anregungen im Bereich Produkt-Design, Geschäftsmodell, End-of-Life-Management und Closing-the-Loop. Die erste Version des Selbsttests ist bereits auf dem Markt und bei der virtuellen Veranstaltung ein Thema.

http://hier.pro/xp6w9

Mehr zum Thema Kreislaufwirtschaft

Die Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen ist ein Modell der Produktion und des Verbrauchs

 

Aktuelle Ausgabe
Titelbild medizin technik 5
Ausgabe
5.2021
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Titelthema: Rohstoffknappheit

Wenn der Kunststoff fehlt: Auswirkungen auf die Medizintechnik-Branche

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Aktuelles Webinar

Multiphysik-Simulation

Medizintechnik: Multiphysik-Simulation

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten

Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de