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Hansjörg Griese, Jutta Müller, Richard Sietmann: Kreislaufwirtschaft in der Elektronikindustrie - Konzepte, Strategien, Umweltökonomik. Rezension

Hansjörg Griese, Jutta Müller, Richard Sietmann: Kreislaufwirtschaft in der Elektronikindustrie - Konzepte, Strategien, Umweltökonomik. Rezension
Autor:

Matthias Achternbosch, ITAS

Quelle:

Nr. 2, 6. Jahrgang

Datum: Juli 1997

TA-relevante Bücher und Tagungsberichte

HANSJÖRG GRIESE, JUTTA MÜLLER, RICHARD SIETMANN: Kreislaufwirtschaft in der Elektronikindustrie - Konzepte, Strategien, Umweltökonomie. Berlin/Offenbach: VDE-Verlag GmbH, 1997. ISBN 3-8007-2196-1

Rezension von Matthias Achternbosch, ITAS

Die Elektronikindustrie hat sich zu einem der wichtigsten Industriezweige entwickelt. Die Herstellung ihrer Produkte erfolgt in der Regel auf höchstem technologischen Niveau. Kennzeichnend für diese Branche ist eine hohe Innovationsgeschwindigkeit und eine kurze Gebrauchsphase der Produkte. In der Vergangenheit wurden der in großen Mengen anfallende Elektronikschrott praktisch vollständig mit dem Siedlungsabfall entsorgt. Die Geräte enthalten eine Vielzahl von Substanzen, von denen viele umweltrelevant sind und bei einer nachlässigen Entsorgung zu Umweltproblemen führen können. Die Elektronikindustrie steht damit vor einer Herausforderung. So stellt die umweltgerechte Behandlung des Elektronikschrotts und die Vermeidung diffuser Stoffeinträge ein noch ungelöstes Problem dar.

Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Beschreibung der derzeitigen Situation bei der Produktion und dem Recycling von elektronischen Produkten. Gleichzeitig stellt das Buch auch eine Bestandsaufnahme von Firmenaktivitäten in der Elektronikindustrie, die vor allem durch die Diskussion um die Elektronikschrottverordnung (ESVO) in den vergangenen Jahren entstanden sind, dar. Es werden die derzeitigen Ansätze um eine umweltgerechte Konstruktion sowie die Möglichkeiten einer Wiederverwendung der elektronischen Bauteile/Geräte diskutiert. Die Autoren möchten in diesem Buch aber mehr anbieten, als nur eine Situations- und Aktivitätenbeschreibung: Einen besonderen Schwerpunkt bilden wirtschaftliche, ökologische und technische Konzepte bzw. Strategien vor dem Hintergrund des Leitbilds Kreislaufwirtschaft bzw. nachhaltige Entwicklung. Aus diesem Grund werden auch umweltökonomische Konzepte skizziert und diskutiert. Am Ende leiten die Autoren Schlußfolgerungen für Politik, Wirtschaft und Wissenschaft ab.

Das Buch ist für einen großen Kreis von Lesern geeignet: Es richtet sich an Umweltverantwortliche, an das Management auch in mittleren und kleinen Unternehmen, an Ingenieure in Forschung und Entwicklung aber auch an Studenten, die sich eine Übersicht über die Situation in der Elektronikindustrie verschaffen wollen.

Dabei ist dieses Buch bei der Beschreibung der Produktion und dem Recycling von elektronischen Produkten nicht auf die Nachsorge - der end-of-pipe-technology - ausgerichtet, sondern versucht dem Interessentenkreis die Bedeutung des Gedankens der nachhaltigen Entwicklung und der Kreislaufwirtschaft für die umweltgerechte Herstellung von elektronischen Produkten zu verdeutlichen. Hier liefern die Autoren dem in diesen Konzepten nicht bewanderten Leser Denkanstöße.

Insgesamt werden nach meiner Meinung alle wichtigen Aspekte zum Recycling und zur umweltverträglichen Produktion dargestellt. Verfahrensbeschreibungen und -vergleiche zur Behandlung und Verwertung von Elektronikschrott sind in diesem Buch aber bewußt ausgelassen. Dies ist für eine Situationsbeschreibung und Bestandsaufnahme von Aktivitäten in der Elektronikindustrie auch nicht von Interesse. Des weiteren werden die Kosten für die Rücknahme und für das Recycling von Elektronikschrott nicht behandelt.

Die Situation bei der Produktion und dem Recycling von elektronischen Produkten

Im einführenden Kapitel wird dem Leser die Situation bei der Sammlung und Aufarbeitung von Elektronikschrott und die Umweltrelevanz der Inhaltsstoffe in elektronischen Produkten beschrieben. In Erwartung einer Elektronikschrottverordnung (ESVO) haben viele Firmen in Deutschland Aktivitäten in Eigeninitiative gestartet und know-how aufgebaut. Ursprünglich sollte die Verordnung, die das Ziel hatte, die Stoffkreisläufe weitgehend zu schließen und die Rücknahme und Verwertung zu regeln, 1994 in Kraft treten. Durch massive Einwände der Industrieverbände wurde dieser Termin jedoch mehrfach verschoben. So ist der Vorsprung, den die deutschen und europäischen Firmen - bedingt durch die Verzögerung der ESVO - bereits hatten, nahezu verspielt worden. Vor allem in den USA hat man als Reakion auf die europäische Diskussion eine Fülle von Aktivitäten entwickelt.

Die Autoren betonen, daß die Sammlungsaktivitäten derzeit nicht organisiert sind und die Aufarbeitung in der Regel sehr aufwendig ist und über Pilotvorhaben nicht hinausgeht. Sie weisen darauf hin, daß die Aktivitäten größtenteils ausschließlich auf das stoffliche Recycling ausgerichtet sind und die Produkthersteller sich an dieser Strategie orientieren. Konstruktions- und herstellungsbedingt wären aus den meisten Altprodukten nur selten wiederverwendbare Komponenten rückzugewinnen. Es würden praktisch keine nennenswerten Märkte für gebrauchte Komponenten/Geräte existieren.

Umweltökonomische Konzepte

Im folgenden Kapitel diskutieren die Autoren umweltökonomische Konzepte. Dies ist nach meiner Meinung das einzige Kapitel in dem sonst sehr gelungenen Buch, das etwas abfällt. So halte ich die Aussage etwas übertrieben, daß das Kreislaufwirtschaftsgesetz in seiner Konsequenz mehr darstelle, als der "Wandel eines wissenschaftlichen Leitbilds, wie etwa der Übergang vom geo- zum heliozentrischen Weltbild oder der Newtonschen zur relativistischen und Quantenmechanik". Die Autoren präsentieren in der Einführung zu diesem Kapitel das Kreislaufwirtschaftsgesetz als einen Wendepunkt in der Bundesrepublik Deutschland. Dazu stellt das KrW-/AbfallG nach meiner Meinung den kleinsten gemeinsamen Nenner zwischen nachhaltiger Umweltpolitik und wirtschaftlichen Interessen dar.

Es wird die Bedeutung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik für die Ökonomie erläutert. Dieses Gesetz besagt, daß Energieumwandlungsprozesse irreversibel verlaufen und immer mit einem Energie-Qualitätsverlust verbunden sind. Die Entropie ist ein Maß für diesen Qualitätsverlust. Betriebliche, volkswirtschaftliche oder globale ökonomische Prozesse stellen danach keinen geschlossenen Kreislauf von materiellen Gütern dar, sondern sind Stofftransformationen, die Rohstoffe über Waren am Ende als Abfall in die Umwelt überführen und zwar auf der Basis einer ständigen Erhöhung des nicht mehr verfügbaren Anteils der Energie und der Materie. Die Entropieerhöhung stellt quasi die ökologischen Rucksäcke dar. Die Ausführungen dürften bei Nicht-Naturwissenschaftlern zum Teil auf Verständnisprobleme stoßen, besonders die kurzen Ausführungen zu den Strategien, die die Autoren aus dem Entropiegesetz ableiten: danach wären geschlossene Materiekreisläufe auf der Basis eines energetisch offenen Systems möglich. Die Erläuterung hierzu setzt astrophysikalische Kenntnisse voraus. Danach wäre die Erde für den Energiefluß ein offenes System, das zwischen den Polen der Oberflächentemperatur der Sonne und der kosmischen 2,9 K Hintergrundstrahlung eingebettet ist.

Die Autoren setzen sich mit der neoklassischen Umweltökonomie und der volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung kritisch auseinander. Da der Rezensent Naturwissenschaftler ist, werden die Kritikpunkte unkommentiert wiedergegeben. Die Internalisierung externer Kosten hätte entscheidende Nachteile. So müßten die Verursacher zweifelsfrei identifiziert werden und die Folgekosten verursachergerecht zugeordnet werden können. Eine Preisfestsetzung von Umweltgütern setzt eine umfassende Konsensbildung in der Gesellschaft voraus, die aber nicht vorhanden ist.

Bei der Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung würden Umweltschäden als Kosten der Produktion oder des Konsums nicht erfaßt, wohl aber, wenn deren Reparatur volkswirtschaftliche Nachfrage und damit Einkommen erfaßt. Auch ist die Nutzung freier Güter nicht berücksichtigt. Die Alternative zur Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung wäre eine Nettowohlfahrtsmessung, die den Erträgen der ökonomischen Tätigkeit die bisher nicht berücksichtigten Umweltschäden als Verlust gegenüberstellt.

Perspektiven für wirtschaftliche und ökologische Strategien

Des weiteren werden Perspektiven für wirtschaftliche und ökologische Strategien vorgestellt. Es wird auf die Wichtigkeit der Durchführung produktbezogener Ökobilanzen über den ganzen Lebensweg der Produkte hingewiesen. Die Autoren erläutern die methodischen Probleme bei der Durchführung einer Wirkungsanalyse. Etwas zu kurz kommt, daß bei der Bewertung ebenfalls methodische Probleme bestehen. Darauf wird nur kurz im Kapitel der Zusammenfassung hingewiesen. Der von den Autoren propagierte Einbau ökologischer Design-Regeln auf der Basis der vorhandenen Erkenntnisse in CAD-Module für umweltgerechtes Konstruieren ist im Prinzip zu befürworten, daß dies allerdings auf der Basis des derzeitigen Kenntnisstandes schon stattfinden soll, halte ich für problematisch.

Die Autoren weisen darauf hin, daß die manuelle Demontage von Elektronikschrott verhältnismäßig aufwendig ist und wegen der Komplexität der zu zerlegenden Produkte nicht das geeignetste Verfahren ist. Zudem würden die bestehenden Kapazitäten für ein flächendeckendes Recycling nicht ausreichen. Ansätze für eine Automatisierung sind schon vorhanden. Die Vielzahl der Produkte und die Unkenntnis über den Produktzustand würden aber die Automatisierung erschweren. Der Kennzeichnungspflicht bzw. der Entwicklung eines "Fahrtenschreibers", der über die Produkte genau informiert, kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Dies wird z. B. im Rahmen des Eureka-Projekts Care-Vision 2000 entwickelt.

Als eine wesentliche Strategie für das Umweltmanagement von Elektronikprodukten sehen die Autoren den Aufbau von Strukturen und das Festlegen von Rahmenbedingungen für eine Wiederverwendung von Bauteilen und Komponenten an. Die hohe Innovationsgeschwindigkeit und der Preisverfall bei Neuprodukten haben dazu geführt, daß ein solcher Markt derzeit nur in Ansätzen vorhanden ist. Ein weiteres Hemmnis ist, daß der Käufer den Zustand der elektronischen Komponenten nicht prüfen kann. Ein modularer Aufbau der Geräte zur besseren Nachrüstung und Aufrüstung würde die Wieder-und Weiterverwendung begünstigen. Zur Abbremsung der Substitutionsgeschwindigkeit von Geräten schlagen die Autoren die Internalisierung der Entsorgungskosten in die Preise für Neuprodukte vor. Des weiteren bestehe eine große Chance, gebrauchte Komponenten und Geräte in andere geographische Regionen zu exportieren. Die Autoren propagieren eine vergleichende Bewertung der Wieder- und Weiterverwendung elektronischer Bauteile versus stoffliches Recycling.

Auch das Leasing wird grundsätzlich als ein Instrument der Steuerung der Stoffflüsse angesehen. Allerdings würden große Schwierigkeiten bestehen, das Leasing in der Elektronikbranche zu etablieren. Nur bei Kopiermaschinen und Telekom-Endgeräten ist das Leasing von Bedeutung. Bei Client/Server-Systemen bestehe bei kleineren und mittleren Unternehmen die Möglichkeit, das Leasing einzuführen. Hier bietet sich die Chance, die Umweltvorteile des Funktionsleasing zu berücksichtigen.

Umweltverträgliche Produktgestaltung

Im Kapitel 5 wird ein Abriß über die umweltverträgliche Produktgestaltung gegeben. Die Autoren zeigen auf, daß 80 % der Umweltauswirkungen eines Produktes während der frühen Entwurfsphase festgelegt werden. Dem recyclinggerechten Konstruieren kommt somit eine grundlegende Bedeutung zu. Das Schlagwort ist hier "Design for Environment" (DfE), das als Ansatz zur umfassenden Produktverantwortung verstanden wird. Die Entwicklung geeigneter Werkzeuge für einen umweltgerechten Leiterplattenentwurf wird z.B. am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration durchgeführt. Ein ähnliches Projekt (PWB-Projekt) wird von der amerikanischen EPA durchgeführt. Es werden eine Reihe von Software-Tools diskutiert, die allerdings nur in Ausnahmefällen auf elektronische Produkte anwendbar sind.

Im weiteren wird die umweltgerechte Konstruktion von Integrierten Schaltungen, Bauelementen und Leiterplatten behandelt. Bei der Waferproduktion werfen die Autoren die Frage auf, ob ultrareine Materialien und Prozesse wirklich gerechtfertigt sind. Saubere Prozesse sind nicht nur kostenintensiver sondern erzeugen auch stärkere Umweltbelastungen. Eine "Just-Clean-Enough"-Technologie würde in vielen Fällen völlig ausreichen.

Der Herstellung von Leiterplatten kommt bei der ganzheitlichen Betrachtung eines elektronischen Produktes eine besondere Bedeutung zu. So werden die Bestrebungen, die problematischen Prozeßschritte in der Leiterplattenherstellung in Deutschland zu entschärfen, etwas ausführlicher behandelt. Allerdings sind die Ausführungen z.T. nicht mehr ganz aktuell.

Beispielsweise wird die Umstellung von lösemittelverarbeitbaren Photoresists auf wäßrig verarbeitbare Systeme im Leiterbilddruck in Deutschland als umweltgerechte Alternative dargestellt. Der Einsatz von wäßrig verarbeitbaren Resiste hat aber, wie sich zeigte, die Umweltprobleme vom Umweltmedium Luft in das Wasser verlagert. Die meisten Leiterplattenhersteller können den geforderten CSB-Abwassergrenzwert kaum einhalten. Manche dargestellten Alternativverfahren, die die Autoren aufführen haben sich mittlerweile auf dem Leiterplattenmarkt etabliert wie z.B. die Direktmetallisierungsverfahren, welche das konventionelle umweltproblematische Verfahren ablösen. 1995 hatten diese Verfahren einen Marktanteil von ca. 50 %. Dagegen hat die vorgestellte Ultrafiltration zur Behandlung von resisthaltigen Abwässern keinen nennenswerten Marktanteil gefunden. Daß das "Grundproblem" bei der Herstellung der Leiterplatten in der herkömmlichen naßchemischen Technologie begründet ist, hätte vielleicht etwas mehr herausgestellt werden können. Es werden aber die Ansätze für Alternativverfahren wie z.B. die Dickschichttechnik und Folientechnik kurz dargestellt.

Beim Produkt- und Materialrecycling konzentrieren sich die Ausführungen auf den Stand bei der Entwicklung von alternativen Trägermaterialien von Leiterplatten. Konventionelle Leiterplatten sind aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihren Inhaltsstoffen besonders umweltproblematisch und nicht recyclingfähig. Diese Aktivitäten zielen oft nur darauf hin, den Schadstoffgehalt in den Trägermaterialien zu erniedrigen. Ihr Grundaufbau aus nichtrecyclierbaren Duroplasten bleibt unangetastet. Interessant sind die Entwicklungen, als Trägermaterial eine Aluminiumoxidkeramik auf Stahlblech zu verwenden. Der Leiterzugaufbau erfolgt in der Dickschichttechnik, die zudem den Vorteil hat, gegenüber dem naßchemischen konventionellen Verfahren der Leiterplattenprozesse weniger Abfälle zu erzeugen. All diese Aktivitäten gehen meiner Meinung nach vom Konzept einer thermischen Entsorgung aus, ein richtiges Materialrecycling ist nicht möglich. Hier bietet die erwähnte MID-Technik, die Hochtemperaturthermoplasten einsetzt, Vorteile. Diese Kunststoffe können im Prinzip sortenrein wiederverwendet werden. Diese Technik, vor einigen Jahren noch belächelt, gewinnt immer mehr an Akzeptanz und Bedeutung.

Firmenkonzepte und repräsentative FuE-Projekte

In Kapitel 6 werden kurz die Firmenkonzepte und repräsentative FuE-Projekte aufgelistet. Neben den Projekten sind die beteiligten Unternehmen und die Träger bzw. Förderer zusammengestellt. Interessant sind die beschriebenen Firmengruppierungen, die sich abzeichnen: Es existieren Unternehmen mit eigenen Rückhol- und Verwertungseinrichtungen sowie Unternehmen, die das Recycling über externe Dienstleister durchführen. Wichtig, und meiner Meinung gut dargestellt wurde, daß kleine und mittlere Baugruppenhersteller von der Firmenphilosophie ihrer Abnehmer völlig abhängig sind. Sie können die Entwicklung nicht selbst bestimmen. Ihr Bedarf an Information und externer Hilfestellung ist erheblich. Als letzte Gruppe werden die eigenständigen Elektronik-Wiederverwerterer präsentiert, die eine kleine, aber teilweise international arbeitende Gruppe von Unternehmen darstellt.

Im Anhang werden die einzelnen Firmen und ihre Aktivitäten aufgelistet. Die Aktivitäten sind äußerst heterogen und es existiert keine gemeinsame Strategie. Es ist sicher wichtig, wenn die Autoren betonen, daß sich die Unternehmen bei ihren Aktivitäten möglicherweise in ein besseres Licht stellen, als die Praxis hergibt. In vielen Unternehmen würde Umweltschutz noch immer unter PR- und Marketinggesichtpunkten betrachtet werden. Hinzu kommt, daß in vielen Unternehmen Diskrepanzen in den Vorstellungen zwischen Entscheidungs- und Fachebenen bestehen, die das Umweltmanagement behindern. Auch das starre Festhalten an angestammten Märkten, Tätigkeitsfeldern und Techniken ist noch weitverbreitet.

Fazit: Das Buch kann jedem empfohlen werden, der sich über die Umweltrelevanz elektronischer Produkte informieren und interessante Schlußfolgerungen aus der Situationsanalyse erfahren will.