In der Industrie entstehen aufgrund der starken Wettbewerbssituation laufend Innovationen, und zwar sowohl durch Marktdynamiken als auch aufgrund staatlicher Regulierung oder Anreizsetzung. In beiden Fällen können Innovationen einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit leisten, aber auch genau das Gegenteil bewirken. Ein positiver Beitrag kann dabei auf verschiedenen Wegen erreicht werden:
- Digitalisierung: Effizienzsteigerung beim Verbrauch von Energie und Rohstoffen in der Herstellung und geringere körperliche Belastung der Arbeit durch Robotik.
- Werkstoffentwicklung: Werkstoffe mit besseren Eigenschaften wie Haltbarkeit, Energieverbrauch und Recycling .
- Produktdesign: Gestaltung der Produkte bezieht Aspekte wie Langlebigkeit, Reparaturfähigkeit, Austauschbarkeit ein.
- Ganzheitliche Betrachtung: Ein Produkt wird über den gesamten Lebenszyklus von der Planung bis zur Entsorgung betrachtet.
- Globalisierung/Lieferketten: Technologien wie bspw. Blockchain ermöglichen die Beachtung menschenrechtlicher Sorgfaltspflichten entlang der Lieferkette.
- sozio-kulturelle/ökologische/gesellschaftspolitische Orientierungen: Wertschätzung von Nachhaltigkeit als Faktor bei der Kaufentscheidung.
Industrielle Bioökonomie
Die Biologisierung der Wirtschaft bietet enormes Potential nachhaltiges Wirtschaften. Gemeint ist damit die effiziente Nutzung biologischer Ressourcen wie Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen, oder mit anderen Worten: Weg von fossilen Rohstoffen wie bspw. Rohöl, hin zu einer biobasierten Industrie, die nachwachsende Rohstoffe nutzt und kreislauforientiert ist.
Um das ehrgeizige Ziel einer klimaneutralen und nachhaltig produzierenden Industrie bis 2045 zu erreichen, muss die industrielle Bioökonomie in Deutschland gestärkt werden. Mehr als 4.000 Patente werden in Deutschland jährlich im Bereich der industriellen Bioökonomie angemeldet. Die wichtigsten Branchen sind dabei Pharma, Chemie und Maschinenbau, auf die zusammen etwa 85 Prozent aller Patente entfallen.
Das ökologische Potential lässt sich schnell erfassen: Industrielle Bioökonomie erfordert weniger Ressourcen wie Wasser oder Energie und erzeugt weniger klimaschädliche Emissionen. Aber auch ökonomisch ist ein Strukturwandel in der Industrie sinnvoll, bei dem fossile Rohstoffe durch biobasierte ersetzt werden: Innovative Herstellungsverfahren und neue Produkte bieten Wachstumschancen für fast alle Branchen. Die EU-Kommission rechnet daher auch mit einem Umsatzanstieg in der industriellen Bioökonomie bis 2050 auf bis zu 23 Billionen Euro pro Jahr, was fast einer Verdoppelung gegenüber heute entspricht.
Eine Reihe interessanter Projekte ist in der jüngeren Vergangenheit entstanden, häufig erweisen sich jedoch die Marktreife und die Skalierbarkeit von Forschungsideen als Herausforderungen. Hier möchte die Bundesregierung mit entsprechenden Förderprogrammen Schützenhilfe leisten.
Natürliche Dämmstoffe aus Pilzen
Industrie 4.0
Das Konzept Industrie 4.0 hat im Bereich des herstellenden Gewerbes ein hohes Potential, nicht nur ökonomische Mehrwerte zu schaffen, sondern auch für Herausforderungen im Sinne der Nachhaltigkeit innovative Lösungen anzubieten. Der Einsatz der Digitalisierung in allen Prozessphasen – also von der Planung über die Herstellung bis hin zu Logistik und Wartung – ermöglicht Optimierungen, die sich beispielsweise auf den Einsatz von Material, Zeit oder Energie sowohl ökonomisch wie auch ökologisch positiv auswirken können. Eine genauere und flexiblere Anpassung der Bedarfe durch datengestützte und digitalisierte Verfahren wirkt sich nicht allein positiv auf den Verbrauch einzusetzender Mittel und damit den Anteil an Umweltbelastungen aus, sondern kann sich auch positiv auf den gesamten Lebenszyklus der hergestellten Produkte ausweiten und damit ihre Lebenszeit deutlich verlängern. Computergestützte Modellierungen im Planungsprozess, individualisierte Fertigung und bedarfsgerechte Maschinenauslastung im Herstellungsprozess sowie an den realen Verschleiß angepasste Wartungszyklen sind Beispiele, die ein hohes Innovationpotential aufweisen. Sensorik, Vernetzung, lernende Systeme oder 3D-Druck sind Technologien, die bei der Umsetzung von Industrie 4.0 zum Einsatz kommen.
Ersatzteile „on demand“ durch 3D-Druck
Leichtbau
Ziel des Leichtbaus ist es, bei einem Produkt Gewicht einzusparen, ohne die Funktionalität für den Nutzer einzuschränken. Möglich wird dies bspw. durch einen geringeren Werkstoffeinsatz, aber auch durch den Einsatz neuer und leichterer Werkstoffe. Leichtbau leistet somit einen positiven Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit: Es werden nicht nur Rohstoffe eingespart und Herstellungskosten gesenkt, sondern durch die Einsparung auch ein Beitrag für mehr Nachhaltigkeit geleistet. Ein leichteres Produkt führt auch in der Nutzung zu geringeren Kosten und reduziert den CO2-Fußabdruck über den gesamten Lebenszyklus’ des Produkts, indem es bspw. weniger Energieeinsatz erfordert. Da die Materialkosten mit mehr als 40 Prozent den größten Kostenfaktor in der Industrie darstellen, machen sich Einsparungen an dieser Stelle besonders bemerkbar und bieten entsprechend großes Potential. Wichtig ist jedoch, nicht allein auf die Herstellung und Nutzung eines Produktes zu blicken, sondern auch die Recyclingfähigkeit neuer Werkstoffe zu berücksichtigen.
Auch die Bundesregierung hat schon früh die innovations- und industriepolitische Bedeutung des Leichtbaus und seinen Beitrag zu mehr Ressourceneffizienz erkannt und entsprechende Förderkonzepte entwickelt, um Deutschland zum Leitanbieter in diesem Sektor zu entwickeln. Die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie hängt maßgeblich von der erfolgreichen Entwicklung und Nutzung von Innovationen im Bereich des Leichtbaus ab.
Eine breite Anwendung findet der Leichtbau heute schon insbesondere im Automobil- und Flugzeugbau. Weitere Branchen mit großem Wachstumspotential sind der Maschinen- und Anlagenbau sowie die Bauindustrie.