Unternehmen spielen eine zentrale Rolle bei der Transformation hin zu einer Circular Economy. Immer mehr von ihnen nehmen ihre Verantwortung wahr und erkennen nicht nur die ökologische Notwendigkeit, sondern auch das ökonomische Potenzial eines zirkulären nachhaltigen Geschäftsmodells. Unsere Case-Geber, Unternehmen aus der Region, haben diese Chance erkannt und gemeinsam mit Studierenden zirkuläre Lösungen für ihre Produkte, Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten erarbeitet. Nach dem Motto „Gemeinsam gestalten“ haben die Teilnehmenden in interdisziplinären Teams gebrainstormt, Prototypen gebaut, gebastelt, kreativ und auch mal um die Ecke gedacht. Dabei sind spannende innovative Lösungsideen entstanden, die am Ende präsentiert wurden und nicht nur die Unternehmensvertreter*innen sondern auch unser Expert*innengremium begeistert haben.
Die Cases und Lösungen
Der Case
Die neue zirkuläre Wagenhalle
Erstellt ein Konzept zum Neubau der Wagenhalle in Wuppertal und berücksichtigt dabei den Abbau der alten Halle sowie ein Öko-zirkuläres-Design der neuen Halle, welches zu einer nachhaltigen Quartiersentwicklung im Stadtteil beiträgt!
Zirkuläres Bauen im Herzen Wuppertals – Die Abstell- und Werkstatthalle Vohwinkel befindet sich am Westende der Schwebebahnstrecke und ist mit einer Wendeschleife und Weichen ausgerüstet. Das Gebäude stammt aus der Entstehungszeit der 1901 eingeweihten Strecke und kann den funktionalen Nutzungsanforderungen leider nicht mehr gerecht werden. Daher soll das überwiegend aus Stahl konstruierte Gebäude vollständig rückgebaut werden.
Der Neubau der Wagenhalle Vohwinkel mit der Schwebebahn-Fahrzeugwerkstatt soll bis 2030 im laufenden Schwebebahnbetrieb am Standort der vorhandenen Wagenhalle erfolgen. Die neue Wagenhalle wird wesentlich größer als das Bestandsbauwerk.
Das Bauwerk beinhaltet auf einer Gesamtfläche von über 16.500 qm neben dem Abstellbereich für 25 Schwebebahn-Fahrzeuge und der darunter liegenden Fahrzeugwerkstatt auch rund 3.000 qm Flächen für Büros, Sozial- und Besprechungsräume. In der Planung soll eine nachhaltige Quartiersentwicklung berücksichtigt werden.
Die WSW mobil als Bauherr sieht sich dem ressourcenschonenden Umgang mit Baustoffen und dem nachhaltigen Bauen verpflichtet. Daher stellt sich die Frage, wie der Ansatz „Zirkuläres Bauen“ bei diesem Projekt angewendet werden kann. Der Umgang mit der Abbruchsubstanz spielt dabei ebenso eine wichtige Rolle wie die Frage des „Ökodesigns“ und der „Energieoptimierung“ beim Neubau. Hierbei wird der ganze Lebenszyklus der Halle betrachtet sowie die Gestaltung bzw. Verwendung der Ressourcen nach der langfristigen Nutzungsphase.
Die WSW wünscht sich Denkanstöße und konkrete Ideen für den nachhaltigen Stoffkreislauf, die in die laufende Machbarkeitsphase des Projekts eingebracht werden können.
Die Lösung
Funktionalität und Modulares Design
Die neue Wagenhalle am Endpunkt der Schwebebahn in Vohwinkel soll zu einem zirkuläre Leuchtturmprojekt für Wuppertal als Circular Valley werden. Sie soll sowohl ein sozialer Treffpunkt sein als sich auch selbst versorgen und soll am Ende ihrer Lebensdauer rückführbar sein. Zirkularität wird mit ihr vom Abbruch der alten Wagenhalle, über den Neubau, den Betrieb, bis zum Rückbau der neuen Wagenhalle an ihrem Lebenszyklusende gelebt. Als rahmengebend werden dabei insbesondere einerseits die Gebäudefunktionalität, sowie andererseits dessen modulares Design wahrgenommen. Darin inkludiert die zirkuläre Wagenhalle Themen wie eine Wasser- und Energieoptimierung mithilfe einer Mirkoalgen-Bioenergiefassade, zirkuläre Baumaterialien und soziale Gebäudefeatures, wie zum Beispiel einen Mobilitätshub, einen Dachgarten und flexible wie modulare Arbeitsräume.
©Climaid
Der Case
Das neue zirkuläre Produkt
Erweitert unser Angebot um ein nachhaltiges zirkuläres Produkt und überdenkt ein Geschäftsmodell sowie die Wertschöpfungskette, die unsere Unternehmenswerte der Regionalität, Zirkularität und Nachhaltigkeit berücksichtigt und zum Klimaschutz beiträgt!
Wir möchten uns mit ClimAid in Zukunft nicht nur auf die Getränkebranche beschränken. ClimAid soll zukünftig für regionale, nachhaltige und klimafreundliche Produkte stehen. Das Konzept ist unserer Meinung nach auf viele andere Branchen und Produkte übertragbar. Eure Aufgabe ist es, unser Geschäftsmodell weiterzuentwickeln und Empfehlungen auszusprechen, welche Produkte (max. 2) gut zu ClimAid passen würden und mit welchen Produkten sich unser Konzept besonders gut umsetzen lässt.
Dabei steht der Beitrag zum Klimaschutz im Vordergrund. Ihr berücksichtigt bei euren Überlegungen aber auch die Themen Regionalität und Saisonalität von Inhaltsstoffen, Rohstoffen und Materialien, Ressourcenschonung in der Produktion, Lagerung, Vertrieb und Logistik sowie Transparenz bei der Beschaffung von Zutaten/Materialien. Mit den Produkten, die wir in Zukunft vertreiben möchten, sollte zirkuläres Wirtschaften bestmöglich umsetzbar sein. Das heißt, der ganze Lebenszyklus inkl. Herstellung, Nutzung und anschließender Verwertung soll mitgedacht werden.
Wir sind sehr gespannt auf eure Ideen und eure Überlegungen und freuen uns auf die Zusammenarbeit mit euch.
Die Lösung (1)
Zirkuläre Verpackungslösungen
Mit Blick auf die Werte Regionalität, Zirkularität und Nachhaltigkeit möchte das Team den Produktlebenszyklus der Limonade von ClimAid optimieren und mit einer Erweiterung des Produktportfolios verbinden. Die Idee besteht darin, Reststoffe, wie das Flaschenetikett, aus Grasfasern herzustellen und die recycelten Etiketten als Verpackungsmaterial für einen ClimAid-Müsliriegel zu verwenden. Mit Umstellung auf Grasfaser-Etiketten soll eine klimaschonende Alternative genutzt werden, die durch Rückführung in den Altpapier-Zyklus zur Aufbereitung wiederverwendet werden kann. Nachhaltige Eigenschaften der Graspapier-Alternative sind regionale Verfügbarkeit, weniger Energie- und Wasserverbrauch und eine CO2-schonende Herstellung. Mit der Weiterverwendung der Etiketten als Müsliriegelverpackungen werden die Kund*innen aktiv in den Recycling-Prozess eingebunden und können selbst ihren Beitrag zu Einsparung von Ressourcen und Reduktion von Abfall leisten.
Die Lösung (2)
Biologische Kreisläufe schließen
Auch das zweite Team hat eine Lösung zur zirkulären Produktportfolioerweiterung entworfen. Und zwar mit Saft, der aus regionalem und saisonalem Obst hergestellt wird. Aus den Pressrückständen, die dabei anfallen, soll Essig und Biochar entstehen. Aus Apfelmost, Bakterien, Alkohol und Sauerstoff wird Apfelessig gewonnen der regional Vertrieben werden kann. Eine weitere Möglichkeit den Trester gewinnbringend zu verwerten ist die Herstellung von Biochar bzw. Pflanzenkohle. Der aus einem Pyrolyseverfahren gewonnene Biochar kann als Aktivkohle (z.B Kosmetik, Filter) verarbeitet oder in der Landwirtschaft zur Bodenverbesserung verwendet werden und somit wieder in den natürlichen Kreislauf zurückgeführt werden. Zudem ergeben sich Möglichkeiten der Abwärmenutzung bei der Produktion.
Der Case
Die zirkuläre Smart City
Erarbeitet einen Prozess, um Daten mithilfe eines Sensoriksystems für eine Circular Smart City zu erfassen. Überlegt euch, welche Daten für die Anwendung benötigt werden, wie diese erhoben werden können und in welchen konkreten Anwendungsfällen die Sensorik für eine Circular City genutzt werden kann.
Daten werden zu Informationen – Sensorik als Enabler einer Circular City
Daten werden zu nützlichen Informationen. Dieser eine Satz beschreibt sehr gut die Herausforderungen und Möglichkeiten, die in der heutigen Zeit bestehen. Hier stellen insbesondere Auslastungen im Verkehrsbetrieb, Kundenströme und messbare Zustände wie Temperatur, Feinstaubbelastung, Verkehrsdichte oder Füllstände Indikatoren für eine Circular City dar.
Aktuelle IoT-Infrastruktur der WSW
Die WSW hat für eine zukünftige Circular City in Wuppertal eine LoRaWAN-Infrastruktur errichtet. Vorteil des Systems ist eine einfache, energieeffiziente und reichweitenstarke Datenübertragung. Einschränkungen bestehen beim Sendeintervall, welches nicht in Echtzeit überträgt und der geringen Datenmenge, die übertragen werden kann. Dazu betreibt die WSW mehr als zwanzig sogenannte LoRaWAN-Gateways, die ähnlich funktionieren wie eine Mobilfunkantenne. Die Datenpakete werden erhoben und an die Server der WSW übertragen. Von dort werden die Datenpakete auf der IoT-Plattform der WSW verarbeitet und den Anwendenden zur Verfügung gestellt. Die Plattform ist als Drehscheibe und Ausgangspunkt zu verstehen, auf den Anwendende Zugriff für ihren Nutzungszweck erhalten.
Die Daten werden über Sensoren erhoben, die somit die Verbindung der physischen mit der digitalen Infrastruktur darstellen. Die Idee ist, dass aktuelle „Zustände“ vor Ort erfasst und im Anschluss mit der digitalen Welt verknüpft und verwertet werden. Grundlegend kann jeder Zustand gemessen und übertragen werden. Temperaturen, Geschwindigkeiten von Fahrzeugen, Luftdruck und Fließgeschwindigkeiten oder Füllhöhen können im Stadtgebiet erfasst und die Daten für Anwendungsfälle genutzt werden.
Die Sensorik und das System werden bei der Vorstellung vor Ort ausführlich erklärt und erläutert.
Die Herausforderung liegt darin, die Daten zu generieren und zu übertragen. Anschließend werden die Daten mit weiteren Informationen verknüpft und dem Kontext entsprechend aufbereitet. Die IoT-Sensorik bietet eine Vielzahl an Potenzialen und Möglichkeiten für die Kommune, Bürger*innen und die Wuppertaler Stadtwerke. Die Informationen können zur Prozessoptimierung, zur Beantwortung spezifischer Fragestellungen im Kontext der zirkulären Stadtentwicklung und zur Information der Bürger*innen genutzt werden.
Die Lösung (1)
Zirkuläres Wasser für Wuppertal
Zirkuläres Wasser für Wuppertal. Das möchte das Case-Team mit dem LoRaWan-System der Wuppertaler Stadtwerke erreichen. Denn Wassermanagement ist ein wichtiges und akutes Thema im Hinblick auf die Klimafolgenanpassung. Das LoRaWan-System soll genutzt werden, um den natürlichen Wasserkreislauf in der Stadt wieder in Gang zu bringen. Wasser, das sich auf versiegelten Oberflächen staut, soll in Zisternen gesammelt und anschließend dorthin umverteilt werden, wo es gebraucht wird (z.B. zu Grünflächen, Sanitäranlagen, Brunnen etc.). Die Sensoren werden zur Messung und Übertragung von Daten zu Niederschlägen, Füllständen eingesetzt, sowie zur Ermittlung des Wasserbedarfs über Grundwasserspiegel- und Bodenfeuchtigkeitsmessungen. So kann das Wasser optimal umverteilt werden und Überschwemmungen oder Überhitzungen durch die Versiegelung von Böden vorgebeugt werden.
Die Lösung (2)
Smart City für ein sauberes Wuppertal
Das zweite Team möchte das LoRaWan- System der Wuppertaler Stadtwerke als Enabler auf dem Weg zu einem sauberen Wuppertal einsetzen. Die Sensoren sollen in Kombination mit externen Wetterdienstdaten Informationen über die Luftqualität im Stadtgebiet bereitstellen. Diese werden einerseits den Bürger*innen zur Verfügung gestellt (z.B. als Luftqualitätskarte oder in Form von Empfehlungen für Allergiker*innen) und andererseits in die Verkehrsführung miteinbezogen. Mithilfe einer dynamischen Einsatzplanung der Wasserstoffbusse in Wuppertal oder eines variablen Tempolimits kann auf Schwankungen der gemessenen Luftqualität im Stadtgebiet reagiert werden. Somit soll nicht nur die Schadstoffbelastung reduziert, sondern auch die Gesundheitskosten gesenkt und die Lebensqualität der Bürger*innen gesteigert werden.
Der Case
Up- & Recycling – Nutzung von Produktionsabfällen
Erstellt ein Konzept zum Upcycling oder Recycling von Produktionsabfällen aus der Klebeband- und Kabelproduktion.
Die Coroplast Group ist Experte für die Entwicklung und Herstellung von Technischen Klebebändern, Kabeln & Leitungen sowie Leitungssätzen, für die Automobil- und andere bedeutende Industrien. Eine aktuelle Herausforderung, der sich die Coroplast Group stellt, ist die Weiterverarbeitung von Materialabfällen aus der Produktion von Kabelwickelbändern und Hochvoltleitungen.
Die Kabelwickelbänder werden in Fahrzeugen eingesetzt. Sie umwickeln die darin verbauten Kabel und dienen somit beispielsweise als Geräuschdämpfung mechanischen Schutz, Wärmesteuerung. Sie bestehen aus einem Träger wie Polyethylenterephthalat (PE) oder Polyamide (PA) sowie einem Klebstoff auf Acrylat-Basis. Um die Kundenanforderungen zu erfüllen, fällt im Produktionsprozess der sog. Abschnitt an.
Die Hochvoltleitungen werden in der Elektromobilität eingesetzt. Sie bestehen größten Teils aus einem Leiterwerkstoff wie Kupfer oder Aluminium und einem Silicon-Kautschuk. Während die Leiterwerkstoffe heutzutage schon zu 100% recycelt werden können, bestehen beim Recyceln des Silicon-Kautschuks noch keine geeigneten Prozesse.
Beide Produkte beinhalten Anteile von vernetzen chemischen Material, was dazu führt, dass das Lösen und Trennen der einzelnen Produktmaterialien schwer umzusetzen ist.
Gegenwärtig werden die Materialabfälle über den Entsorgungsdienstleister der thermischen Verwertung zugeführt. Diese sollte jedoch idealerweise das letzte Mittel der Wahl darstellen. Mit dem Ziel einer nachhaltigen Produktentwicklung sollen kreislauffähige Lösungsansätze wie Upcycling oder Recycling zur Nutzung dieser Materialrückstände entwickelt werden.
Die Lösung
Aus Abfällen werden Dichtungsringe
Auf der Suche nach einer weiteren Nutzung von Produktionsabfällen, welche bei der Herstellung von Klebebändern, Kabeln und Leitungen anfallen, hat das Team ein ganzheitliches Lösungskonzept verfolgt. Die Reststoffe sollen mehrstufig genutzt werden, um eine hochwertige Wiederverwendung zu realisieren und die zu entsorgenden Anteile auf ein Minimum zu reduzieren. Aus Resten des wasserabweisenden Trägermaterials sollen Stoffe für Markisen gefertigt werden. Der Verschnitt bei der Markisenfertigung wird wiederrum für Regen-Capes verwendet. Vielversprechend ist die Weiterverarbeitung von Leitungsisolation zu Dichtungsringen, da das Material über optimale Eigenschaften verfügt – sowohl langlebig, temperaturbeständig als auch reiß- und rutschfest ist. Dabei kann Coroplast auf vorhandene Produktionsmittel sowie gewohnte Kunden- und Vertriebsstrukturen zurückgreifen. Auf diese Weise bieten die Produktlösungen aus Produktionsresten nicht nur ökologische, sondern auch ökonomische Chancen.
Der Case
Das neue zirkuläre Gewerbegebiet
Entwickelt ein Konzept für die Neugestaltung des Gewerbegebietes „Stöcken 17“ und nehmt dabei eine ganzheitliche Betrachtung der Kreislaufwirtschaft in ökologischer, sozialer und wirtschaftlicher Hinsicht ein.
Auf dem Gewerbegebiet „Stöcken 17“ in Solingen soll die Vision eines Arbeits- und Wirtschaftsstandorts der Zukunft Realität werden. Auf knapp 7 ha (ca. 10 Fußballfelder) brachliegender Fläche befinden sich derzeit nur einige denkmalgeschützte Gebäude, die in die zukünftige Nutzung integriert werden.
Nachdem bereits ein Konzept für ein Mobilitätshub erstellt wurde, soll es nun in die weitere Ausarbeitung der Zielgruppen, den Aufbau von Wertschöpfungsketten und der weiteren Ausrichtung von „Stöcken 17“ als zukunftsweisendes Gewerbegebiet gehen. Ziel auf „Stöcken 17“ ist die Kombination von wissensintensiven und technologieorientierten Nutzungen mit klassisch produzierendem Gewerbe. So sollen Wertschöpfungsketten direkt verknüpft werden und Synergien entstehen. Stöcken 17 soll u.a. modular, zirkulär und flexibel werden.
Die Gewerbeflächen müssen dabei verschiedenen Bedingungen gerecht werden: Hohe Anforderungen an den Umwelt- und Klimaschutz, Erfüllung einer Vorbildfunktion, hohes Maß an Anpassungsfähigkeit bei der Ansiedlung und Umnutzung der Fläche im Sinne der Zirkularität, sowie Gewährleistung der Attraktivität des Standortes für Unternehmen. In diesem Spannungsfeld zwischen sozial-ökologischer Gewerbeflächenentwicklung und wirtschaftlich attraktivem Unternehmensstandort befindet sich „Stöcken 17“ aktuell.
Eine Fragestellung, der sich Solingen.Business sowie die Stadtentwicklungsgesellschaft Solingen (SEG) nun widmen, ist: Wie kann das zukünftige Gewerbegebiet „Stöcken 17“ ganzheitlich zirkulär konzipiert werden?
Es soll ein Konzept für ein zirkuläres Gewerbegebiet entwickelt werden, das zirkuläres Bauen, Abfallmanagement und industrielle Symbiose vereint. Das Konzept soll daher mindestens ein zirkuläres Gebäude, ein Mobilitätshub und ein Beispiel industrieller Symbiose beinhalten. Solingen.Business und die SEG wünschen sich Denkanstöße und konkrete Ideen für eine nachhaltig zirkuläre Ausgestaltung des Gebiets, die in die weiteren konzeptionellen Entwicklungen eingebracht werden können.
Die Lösung (1)
Der Circular Smart Hub
Für die Neugestaltung des Gewerbegebiets „Stöcken 17“ hat sich das Team eine digitale Plattform (Circular Smart Hub) überlegt, die bei der Planung unterstützt, die Unternehmen so auszuwählen, dass Synergien entstehen. Die Nebenprodukte des einen Unternehmens können im nächsten Unternehmen als Rohstoffe weiterverwendet werden. So entsteht ein Standort, an dem Ressourcen optimal genutzt werden. Darüber hinaus werden Kooperationen zwischen den angesiedelten Unternehmen durch gemeinsam genutzte Räumlichkeiten wie eine Innovationswerkstatt oder ein Gemeinschaftsgarten gefördert. Integrierte Grünflächen, sowie die Energieerzeugung durch Photovoltaik und die Einbettung in das Mobilitätskonzept der Stadt Solingen sorgen für die notwendigen Rahmenbedingungen.
Die Lösung (2)
Durch Beteiligung und Kooperation Synergien erzeugen
Bei Team 2 stehen Beteiligung und Kooperation bei der zirkulären Neugestaltung des Gewerbegebiet „Stöcken 17“ im Vordergrund. Eine gemeinsame Organisationsstruktur der sonst selbstständigen Unternehmen soll für eine effiziente Energiebereitstellung mit Photovoltaik und Geothermie sorgen. Durch Synergien zwischen den Unternehmen sollen Ressourcen effizienter genutzt und eingespart werden. Zudem soll mit einem integrierten Mobilitätshub eine nachhaltige Mobilitätsinfrastruktur bereitgestellt werden. Im Zentrum der Fläche bietet eine grüne Oase Raum für Erholung, gemeinsame Mittagspausen und Austausch und hebt somit den Nachbarschaftsgedanken hervor.