Forschungsthema »Green Logistics«

Lebensmittelverschwendung ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit, die ökonomische, ökologische und soziale Probleme verursacht. Weltweit werden jährlich 1,3 Milliarden Tonnen essbarer Lebensmittel im Einzelhandel und beim Konsum verschwendet (FAO 2021). Rund 20 % entstehen in den Stufen Distribution und Einzelhandel (Parfitt et al. 2010). Zudem stieg der Anteil der leer gefahrenen Lkw-Kilometer im Jahr 2020 in AT auf 24,3 Millionen (Eurostat und V.C.Ö. 2020). Ökonomisch überproduzieren Lieferanten, um Out-of-Stock-Situationen und Umsatzeinbußen zu vermeiden. Ineffiziente Lagerhaltung und Transporte verursachen weitere Kosten. Aus ökologischer Sicht führen diese Ineffizienzen zu höheren CO²-Emissionen und mehr Abfällen. Initiativen zur Umverteilung existieren, setzen aber am letzten Punkt der an. Gesellschaftlich stellt dies ein immenses ethisches Problem dar - weil noch verwertbare Lebensmittel ohne Berücksichtigung von Potenzialen der Kreislaufwirtschaft verloren gehen und die Zahl der Menschen, die an Hunger leiden, steigt (UN 2021). Lebensmittelverschwendung muss durch Prävention und den integrierten Einsatz fortschrittlicher datenbasierter Technologien reduziert werden - das ist die Motivation hinter APPETITE.

Projektziele:

Das Ziel von APPETITE ist es, die Lebensmittelverschwendung durch Prävention, wie in der Lebensmittelverschwendungshierarchie beschrieben, um 10% bis 2030 zu reduzieren (Ciccullo et al. 2021). Weiters werden Logistikprozesse transparenter und die Effizienz gesteigert durch Reduzierung der Transportkosten. Dies wird ermöglicht durch Zusammenarbeit und die Integration von KI-gesteuerten Prognose- und Logistikoptimierungsmethoden. Heterogene Datenintegration und (Beinahe-)Echtzeit-Fähigkeiten sind die Schlüsselinnovationen in von APPETITE, die in Zukunft eine signifikante Reduzierung von Lebensmittelabfällen ermöglichen werden. Es ist ein starkes Konsortium notwendig, bestehend aus Forschern, Experten, drei großen europäischen Lebensmitteleinzelhändlern und einem Implementierungspartner. Zusammen mit LOI-Partnern aus den Bereichen Wiedergebrauch, Recycling, Wiedergewinn und Entsorgung von Lebensmittelabfällen verfügt APPETITE über die Voraussetzungen, um dieses anspruchsvolle Unterfangen erfolgreich zu meistern.

Projektergebnisse:

Das Hauptergebnis von APPETITE ist ein demonstrativer Prototyp einer kollaborativen Supply und Demand Matching-Plattform für Lebensmittel-einzel- und -großhändler. Es wird ein signifikanter Beitrag zur effizienten Integration, Analyse und Visualisierung von heterogenen Daten in (fast) Echtzeit geleistet. Die generierten Teilergebnisse sind eine Methodik zur Integration und Analyse heterogener Daten, eine KI-basierte Prognoseplattform, ein Dashboard zur Überwachung und Transparenz in (nahezu) Echtzeit, ein Konzept zur Lebensmittelallokation unter Berücksichtigung der Prinzipien der Kreislaufwirtschaft sowie eine insgesamt skalierbare Systemarchitektur.

Eine resiliente Versorgung der Bevölkerung mit Fast Moving Consumer Goods (FMCG), wie etwa Hygieneprodukten, Haushaltsprodukten, Kosmetikartikeln oder auch Nahrungsmitteln, ist vor allem in Krisenzeiten ein wichtiges Ziel. Allerdings erzeugen die zunehmenden Abhängigkeiten und gleichzeitige Intransparenz in den FMCG-Wertschöpfungsnetzwerken eine immer höhere Komplexität. In vielen Fällen fehlt der notwendige Informationsaustausch zwischen den Akteuren innerhalb des FMCG-Wertschöpfungsnetzwerks; zudem sind auch relevante Akteure in der FMCG-Versorgung oft nicht ausreichend bekannt. Dadurch werden Risiken nicht oder zu spät erkannt, was den Handlungsspielraum für staatliche Akteure (zB Ministerien) aber auch Interessensvertretungen (zB WKO) enorm einschränkt; Out-of-Stock-Situationen, Bullwhip-Effekte, Ad-hoc-Reaktionen oder ähnliches sind die Folge. Somit ist die Identifikation von kritischen Knoten und Versorgungswegen zur Unterstützung von objektiven Entscheidungen in Krisenzeiten von zentraler Bedeutung.

Projektziele

Ziel des Projekts MERCURIUS ist es, ein Konzept für ein systemisches Risiko- und Resilienz-Monitoring zu schaffen, das einen gesamtheitlichen Überblick über das FMCG-Versorgungssystem auf nationaler und transnationaler Ebene ermöglicht. Durch eine Kombination statischer und dynamischer Analysen können potenzielle Schwachstellen in den Wertschöpfungsketten identifiziert und die Auswirkungen von Störungen simuliert werden.

Dadurch wird die Verwundbarkeit der Bevölkerung auf unterschiedlichen Ebenen (Gemeinde, Land, Bund) unter Berücksichtigung sozialer und demographischer Aspekte sowie unter Einbeziehung von irrationalen Handlungen (zB Hamsterkäufen) analysiert. Auf Basis dieser Simulationsergebnisse lassen sich unterschiedliche Resilienzfaktoren für die FMCG-Versorgung definieren; gleichsam können Handlungsstrategien und deren Effektivität in Bezug auf diese Resilienzfaktoren evaluiert werden. Dadurch können bessere Aussagen über die Resilienz der Versorgung der Bevölkerung getroffen werden, was die Akteure innerhalb des FMCG Wertschöpfungsnetzwerks bei der Steigerung der frühzeitigen Entscheidungs- und Handlungsfähigkeit unterstützt.

Projektergebnisse

Als zentrales Ergebnis wird MERCURIUS einen methodischen Ansatz zur Analyse von Schwachstellen in FMCG-Wertschöpfungsketten entwickeln. Dieser wird in einer kombinierten Methodik für Risiko- und Resilienzmanagement integriert und als Demonstrator in einem Analysetool implementiert.

Mithilfe dieses Demonstrators werden für die Bedarfsträger und Industriepartner relevante Wertschöpfungsketten exemplarisch analysiert. Aufbauend auf den Analyseergebnissen werden grundlegende Handlungsoptionen zur Steigerung der Resilienz in der FMCG-Versorgung sowohl aus Sicht der Bedarfsträger als auch der Industriepartner definiert. Primärer Fokus bei allen Ergebnissen im Projekt ist die Unterstützung und Verbesserung der Versorgungsresilienz der österreichischen Bevölkerung in Krisenzeiten. 

Ausgangssituation, Problematik und Motivation

Der Anteil in Österreich neu zugelassener, batterieelektrischer Fahrzeuge steigt seit 2015 jährlich um 50%. Um diesen Trend zu befriedigen, ist eine enorme Steigerung der Bereitstellung von Rohstoffen (u.a. Li, Co, Ni) erforderlich. Die Primärrohstoffgewinnung, welche nur zu 1% in Europa stattfindet und somit eine starke Importabhängigkeit mit sich bringt, stellt zudem eine enorme Umweltbelastung dar. Der Abbau des in Lithium-Ionen-Batterien (LIB) nicht substituierbaren Elements Lithium geht mit hohem Chemikalieneinsatz, Wasserverbrauch sowie CO2-Emissionen einher. Erschwerend dazu wirkt, dass sich bestehende Recyclingtechnologien vorwiegend auf einige werthaltige Metalle (v.a. Ni, Co) konzentrieren.

Diese Verfahren gewinnen unter anderem den in LIB nicht substituierbaren, von der Europäischen Kommission 2020 als kritisch eingestuften Rohstoff Lithium, nicht zurück. Eine weitere Problemstellung ist die mit der hohen Inverkehrbringung einhergehenden, notwendigen Entsorgung von End-of-Life (EoL) LIB. Laut Modellierung der WIFO ergibt sich in Österreich im Jahr 2030 eine große Herausforderung für die österreichische Abfallwirtschaft von bis zu 18.000 Tonnen EoL LIB jährlich, wovon über 85% auf Lithium-Ionen-Traktionsbatterien (LITB) aus Mobilitätsanwendungen zurückzuführen sind. Weiters ergibt sich ein steigendes Abfallaufkommen durch Produktionsabfälle, welche durch den massiven Zuwachs von europäischen Produktionskapazitäten in den folgenden Jahren vorherrschend sein wird (bis 2030 fallen mehr Produktionsabfälle als EoL LITB in Europa an).

Ziele und Innovationsgehalt

Beiden Problemstellungen kann jedoch mit funktionellem Recycling begegnet werden. Ziel von MoLIBity ist es daher, mindestens die Einhaltung der Element-spezifischen (u.a. Li >35%; Ni, Co >90%) und massenbezogenen (>65 Gew.-%) Recyclingquoten der EU-Batterieverordnung für die relevanten Zellchemien (v.a. NMC, LCO) durch Entwicklung neuer Recyclingprozesse zu ermöglichen.

Um den rasanten Anstieg von anfallenden Produktionsabfällen funktionell recyceln zu können, ist eine Anpassung bisheriger Verfahren notwendig (z.B. Unterschied: kein Elektrolyt). Ziel ist die Entwicklung eines stabilen Prozesses zur Gewinnung des Separator- als auch Aktivmaterials in einer Reinheit für den Wiedereinsatz bei der Zellherstellung.

Im Bereich der Vorbehandlung von EoL LITB sollen effiziente Verfahren zur Identifikation der Zellchemie von Batterien sowie Qualitätsbewertung von Schwarzmasse entwickelt werden, welche als Werkzeuge in Entsorgungs- und Recyclingbetrieben fungieren und die Prozessökonomie optimieren sowie den Abfallstrom homogenisieren sollen. Ergänzend werden die Anforderungen und Folgen eines digitalen Produktpasses in Anlehnung an den Batteriepass erforscht. Zur Abschätzung des vorhandenen Potenzials werden umfangreiche Entlade- und Demontageanalysen durchgeführt und eruiert, welche Informationen in welcher Tiefe im Batteriepass enthalten sein müssen, um relevante Optimierungen erzielen zu können. Darüber hinaus wird ein Prozess zum funktionellen Recycling von Schwarzmasse erarbeitet. Dieser besteht aus dem sogenannten COOL-Prozess zur Extraktion von Lithiumcarbonat mittels überkritischem CO2 und einem anschließenden hydrometallurgischen Verfahren zur Rückgewinnung weiterer Wertmetalle (u.a. Ni, Co, Mn).

Um die breite Anwendbarkeit des entwickelten Prozesses zu ermöglichen, sollen schnelle und verlässliche Prüfverfahren entwickelt werden, welche die Materialqualität des Inputmaterials Schwarzmasse (produziert von verschiedenen Anbietern über verschiedene Routen) bestimmen und dadurch eine Eignung für den Prozess bestimmen können. Die Wertschöpfungskette von der Vorbehandlung bis zum Recycling wird unter technischen, ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten bewertet, um eine nachhaltige Lösung zu erzielen. Der ökologische Nutzen bzw. CO2-Fußabdruck wird mittels Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) quantifiziert und bereits etablierten Verfahrenskombinationen gegenübergestellt. Eine Kritikalitätsanalyse für LIB-relevante Rohstoffe soll durch Ermittlung der Relevanz und Sicherheit der Lieferkette als Grundlage für soziale als auch ökonomisch nachhaltige Entscheidungsfindungen fungieren. Das Projekt MoLIBity leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit von LIB durch die transparente Erforschung innovativer Recyclingverfahren.

Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse

•  Demontageanalysen zur Klärung des aktuellen Status des Design-for-Recycling
• Erweiterbare Datenbank im Sinne des Batteriepasses mit Anforderungsprofil und Folgenabschätzung zu untersuchten Parametern
• Effiziente Prüfverfahren für Input- und Outputmaterialien (u.a. von Schwarzmasse)
• Optimumsparameter für die Lithium-Extraktion im COOL-Prozess im Labormaßstab sowie Erhebung des Potenzials der Skalierung
• Hydrometallurgischer Aufbereitungsprozess für batteriefähige Sekundärrohstoffe nach dem Zero-Waste Ansatz
• Adaptierung des Recyclingverfahrens LIBRES für Produktionsabfälle (ohne Elektrolytzugabe) zur funktionellen Aufbereitung der zunächst stark steigenden Produktionsausschüsse
• Ökobilanzierung mittels Life Cycle Assessment und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des neuartigen, technischen Gesamtprozesses sowie Benchmarking
• Kritikalitätsanalyse von LIB-relevanten Rohstoffen zur Bewertung der Sicherheit der Lieferkette
• Ausgearbeitete Handlungsempfehlungen sowie die Konzeptionierung einer Implementierung

Die fortlaufende Urbanisierung in Kombination mit dem Anstieg der Paketsendungsvolumina lassen das angestrebte Ziel der Klimaneutralität bis zum Jahr 2050 in weite Ferne rücken. Verkehrliche Überbelastungen der Straßeninfrastruktur in Städten können sowohl der Personenmobilität als auch der Gütermobilität zugeordnet werden. Im Bereich der Personenmobilität wird der Ausbau des öffentlichen Verkehrs von den unterschiedlichen Stakeholdern (Politik, Mobilitätsdienstleister, Gesellschaft etc.) forciert. Im Sinne der Gütermobilität werden aktuell keine effizienten Maßnahmen für die letzte Meile getroffen, um die Überbelastung des Verkehrsträgers Straße zu verbessern.

Für eine nachhaltige Paketzustellung mit dem Fokus auf die Einhaltung der Klimaziele auf der letzten Meile ist eine separate Betrachtung der Personen- und Gütermobilität nicht mehr zielführend. Die Mobilität von Entitäten vereint diese und nützt so die Synergien wie bspw. die nicht genutzte Kapazitäten und Ressourcen des öffentlichen Verkehrs für die Paketzustellung. Durch das Konzept von Crowdsourcing Delivery können Personen bei der Fahrt in den öffentlichen Verkehrsmitteln als Transporteure von Paketen fungieren. In diesem Zusammenhang wird in Öffi-Packerl sichergestellt, dass Fahrgastwechselzeiten eingehalten werden und somit der Personenbetrieb nicht beeinträchtigt wird.

Das Projekt „Öffi-Packerl: Entwicklung und Pilotierung eines Prototypen für die Abwicklung der letzten Meile im öffentlichen Verkehrssystem“ wird vom Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) über die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. Das Projekt wird unter der Leitung von Fraunhofer Austria Research GmbH mit den Partnern TU Wien - Institut für Computertechnologien, netwiss OG, Wiener Linien GmbH und Co KG, Österreichische Post AG, Upstream – next level mobility GmbH, Variocube GmbH, GRT Spedition und Logistik GmbH und Malerei Großbötzl umgesetzt.

Projektziele

Ziel des Projekts Öffi-Packerl ist die Entwicklung einer prototypischen Transportplattform, welche die verfügbaren Transportkapazitäten der Fahrgäste mit zu transportierenden Paketen digital und physisch koordiniert und koppelt. Darüber hinaus dienen prototypische Paketstationen, welche autark betrieben werden, an den Haltestellen als temporäres Zwischenlager.

Ausgehend von den Prototypen (Hard- und Software) werden
-20% der Treibhausgasemissionen im urbanen und ruralen Raum
-10% der Transportkosten reduziert
-10% der Straßeninfrastruktur entlastet.

Angestrebte Ergebnisse

Eine Steigerung des Lieferservicegrads um 20% soll durch die direkte Bereitstellungsmöglichkeit der Pakete für die Endkunden an den Haltestellen erzielt werden. Die Ergebnisse von Öffi-Packerl werden in einem Sharing-Economy-Konzept zusammengefasst, welche die Verrechnungsgrundlage für Betreiber und Transporteure sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen regelt. Darüber hinaus werden auf Grundlage des Konzeptes die ökonomischen, ökologischen sowie sozialen Effekte bewertet.

Die Paketlogistik steht durch ihren Beitrag zur Umweltbelastung vor großen Herausforderungen. Der Pakettransport trägt erheblich zur Umweltbelastung bei, insbesondere durch Emissionen aus dem Straßen-, Luft- und Schiffsverkehr. Darüber hinaus wirkt sich insbesondere die Verwendung von Einweg-Transportbehältern extrem negativ auf den ökologischen Fußabdruck aus. Trotzdem sind gegenwärtig die meisten Logistikketten auf Einweg-Transportboxen, hauptsächlich aus Karton, aufgebaut.

Angesichts des Klimawandels und des EU Green Deals ist es unerlässlich, die Logistik auf Kreislaufsysteme und wiederverwendbare Transportbehälter umzustellen. Dies, obwohl ökologisch notwendig, bringt große wirtschaftliche Herausforderungen für die Industrien mit sich. Schon für den Aufbau von Kreislaufmodellen werden spezielle Planungswerkzeuge benötigt. Fragen wie benötigte Behälteranzahlen, geeignete Größen und Lagerdimensionen müssen umfassend beantwortet werden. Der laufende Betrieb erfordert die Lösung verschiedener Planungsprobleme, wie Verpackungsprobleme, Routenprobleme oder Arbeitskräfteplanung. Kreislaufsysteme erschweren dies, da der Rücktransport berücksichtigt werden muss, was dazu führt, dass alle Teiloptimierungsprobleme miteinander verknüpft sind und somit nicht unabhängig voneinander gelöst werden können.

Umgekehrt können gut umgesetzte Kreislaufsysteme sogar wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen. Der Preis für Papier und Karton in den letzten Jahren deutlich gestiegen, während die Kosten für die Herstellung von Kunststoffboxen tendenziell stabil oder rückläufig sind. Die gestiegene Qualität verfügbarer Kunststoffe hat zu verlängerten Lebensdauern solcher wiederverwendbarer Transportboxen geführt. Daher werden die höheren Produktionskosten und der gesteigerte Energieeinsatz während der Herstellung innerhalb der Lebensdauer überkompensiert. Die Möglichkeit, Sensoren und Sender in wiederverwendbare Transportbehälter zu integrieren, birgt weiteres Potenzial in den Bereichen Tracking, Planung und Optimierung durch die Realisierung als cyber-physisches System.

Die Verwendung von Simulationen im Allgemeinen und digitalen Zwillingen im Besonderen bietet einen guten Ansatz zur Bewältigung der Komplexität der Prozesslandschaft und der miteinander verbundenen Planungsprobleme. Die Darstellung aller relevanten Artefakte (z. B. Produkte, Transportbehälter, Fahrzeuge usw.), Standorte (z. B. Zieladressen, Transferpunkte, Behälterlager, Produktlager usw.) und Personen in verschiedenen Szenarien ermöglicht es, "Was-wäre-wenn" -Fragen zu beantworten. Aufbauend darauf haben künstliche Intelligenzverfahren das Potenzial, (nahe-) optimale Simulationsparameter automatisch zu finden und dadurch reale Prozesse zu planen und zu optimieren.

Das vorgeschlagene Projekt SIBORC untersucht die Möglichkeiten, große und komplexe Kreislaufsysteme zu simulieren und sie in Form von digitalen Zwillingen umzusetzen. Darüber hinaus werden KI-Methoden im Bereich der Simulationsoptimierung auf ihre Anwendbarkeit für kreislauforientierte Prozesse in der Logistik untersucht und möglicherweise erweitert und angepasst. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt in der Technologiefolgenabschätzung, d. h. in szenariobasierten Analysen hinsichtlich der wirtschaftlichen und ökologischen Verbesserungen sowie der Auswirkungen auf umliegende soziale und organisatorische Systeme durch die Implementierung von kreislauforientierten Transportsystemen im Vergleich zu Einwegsystemen.

DISPO 4.0 zeigt Unternehmen aus der Investitionsgüterindustrie deren Chancen einer Digitalisierung der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition auf. Durch ein zukunftsweisendes zu entwickelndes, auf „Total Cost of Ownership“ sowie stochastischen Absatzprognosen basierendes Vorgehensmodell soll dies ermöglicht werden. Mit dem Vorgehensmodell soll die steigende Komplexität der Vielzahl an Abläufen, Tätigkeiten sowie innovativen und vielfältigen Prognose-, Losgrößen- und Optimierungsverfahren in der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition beherrschbar gemacht werden. Das Vorgehensmodell soll der Materialdisposition als Werkzeug dienen, um auf immer volatilere Marktänderungen rasch und kostenoptimal reagieren zu können. Durch den Nachweis von mehr Effizienz und nachhaltiger Kosteneinsparung sollen österreichische Unternehmen insbesondere KMUs in der Digitalisierung und Automatisierung der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition bestärkt werden.

Ausgangssituation

Die in einem volatilen, globalen Marktumfeld komplexer werdende Materialdisposition muss sich neu ausrichten, sonst steht die Wettbewerbsfähigkeit des ganzen Unternehmens auf dem Spiel. Disruptionen durch Digitalisierung, zunehmende Variantenvielfalt, kleinere Losgrößen, schwankende Absatzmengen sowie Kostendruck sind nur ein Auszug an Komplexitätstreibern in der Materialdisposition. Bestehende Arbeitsweisen stoßen mittlerweile an ihre Grenzen. Die dynamische Interaktion der verschiedenen, stark verknüpften dispositiven Einflussgrößen muss transparent und beherrschbar gemacht werden. Dadurch kann mehr Effizienz, verringerte Kosten und steigende Wettbewerbsfähigkeit erzielt werden.
 

Ziele und Innovationsgehalt

Ziel dieser grundlagenorientierten Anwendungsforschung Dispo 4.0 ist es, Unternehmen aus der Investitionsgüterindustrie deren Möglichkeiten zur Digitalisierung der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition aufzuzeigen. Um dies zu erreichen, müssen die Komplexitätstreiber der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition transparent und beherrschbar gemachen werden. Dabei gilt es die verflochtene Parametervariation zwischen den verschiedenartigen Dispositions sowie den komplexen Prognose- und effizienzsteigernden Losgrößen- und Optimierungsverfahren zu berücksichtigen. Durch ein zukunftsweisendes zu entwickelndes, auf „Total Cost of Ownership“ sowie stochastischen Absatzprognosen basierendes Vorgehensmodell soll dies
ermöglicht werden. Das Vorgehensmodell bildet Muster, Funktionsweisen und Charakteristika der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition ab und formuliert den Kern für deren Digitalisierung.
 

Angestrebte Ergebnisse

Durch ein innovatives, auf „Total Cost of Ownership“ (TCO) sowie stochastischen Absatzprognosen basierendes Vorgehensmodell in der Materialdisposition soll die Grundlage für mehr Effizienz, verringerte Kosten und eine verbesserte Wettbewerbsfähigkeit in österreichischen Unternehmen mit Fokus auf KMUs geschaffen werden. Durch Use-Cases mit Unternehmenspartnern soll mehr Effizienz und nachhaltige Kosteneinsparung durch das TCO-basierte Vorgehensmodell nachgewiesen werden. Dadurch sollen österreichische Unternehmen insbesondere KMUs in der Digitalisierung und Automatisierung der verbrauchsgesteuerten Materialdisposition bestärkt werden.

In Europa werden jährlich rund 25,8 Millionen Tonnen Plastikmüll produziert, wobei davon 59% auf den Bereich der Verpackungen, inklusive Palettenverpackungen, entfallen. Vor allem bei Palettenwicklungen in der produzierenden Industrie und im Handel besitzt Plastik den Status einer Einwegverpackung. Plastik als herkömmlicher Kunststoff basiert zu einem Großteil auf fossilen Rohstoffen (Erdöl, Erdgas, Kohle). Eine Substitution dieser durch biobasierte Kunststoffe im Sinne der Nachhaltigkeit ist zwingend notwendig und wird mittels nationaler und internationaler politischer Maßnahmen stark forciert. Trotz der derzeit stattfindenden Erforschung und Entwicklung von biobasierten Kunststoffen sind diese jedoch preislich noch nicht konkurrenzfähig. Daher finden biobasierte Kunststoffe gegenwärtig kaum bzw. nur für spezielle Nischenprodukte Anwendung.

Projektziele

Ziel von EFFIE ist die Reduktion des Einsatzes von auf fossilen Rohstoffen basierenden Wickelfolien für die Verpackung bzw. Sicherung von Ladeeinheiten um 30% im Jahr 2025 im Vergleich zum Jahr 2016. Hierdurch kann eine Plastikmüllreduktion von bis zu 5% erreicht werden. In diesem Kontext wird eine Reduktion von Treibhausgas-Emissionen um 10% angestrebt. Zudem wird ein Beitrag zur Umsetzung von nationalen und internationalen (EU-) Richtlinien und Zielen geleistet.

Projektergebnisse

• Demonstratorhafter Prototyp der biobasierten, recyclebaren und biomimetisch funktional strukturierten Stretchfolie sowie Funktionsnachweis in Laborumgebung
• Mathematisches Modell, um mittels Simulation eine funktionale und bioinspirierte Strukturierung der Folie entwickeln und optimieren zu können
• Dokumentierter Anforderungskatalog der Umfeldbedingungen und Anforderungen an eine Stretchfolie im Verpackungsprozess
• Dokumentiertes Konzept für eine adaptive Wicklung inkl. Prozessbeschreibungen und Anlagengrobkonzept
• Kosten-Nutzen-Rechnung für einen breiteren Einsatz in der produzierenden Industrie und im Handel

Durch die (global) voranschreitende Transformation der Mobilität in Richtung „Zero Emission“ Mobilität befindet sich die u.a. Automobilindustrie in einem sozio-technologischen Umbruch. In der EU wird dieser Wandel durch die EU-Kernziele1, die eine Verringerung der Treibhausgasemissionen um mindestens 40% bis 2030 gegenüber dem Stand von 1990 anvisieren, beschleunigt. Als Folge wird von den führenden OEM und Systemlieferanten intensiv in neue R&D-Zentren investiert, um Potenziale dieses Branchenumbruchs nutzbar zu machen. Auch weitere Stakeholder, z.B. die öffentliche Hand, investieren u.a. in Infrastrukturausbau – was jedoch auch zu kritischen Stimmen führt: Es kommen zunehmend Fragen nach dem Return on Invest auf; oder auch Empörung nach einem Abbau von Stellen (siehe TESLA – Abbau von 3.000 Stellen im Januar 2019). So weisen unterschiedliche Studien zwar grundsätzlich positive Wertschöpfungs- und Beschäftigtenpotenziale aus3,4. Durch welche konkreten Maßnahmen die Transformation in und für Österreich positiv genutzt und unterstützt werden kann, wurde bislang nicht untersucht.

Zielsetzung

Hier knüpft die aktuelle Studie „E-MAPP 2“ an: Ziel ist, dem Auftraggeber eine wissenschaftlich fundierte Argumentationsbasis zur Darstellung der Effekte der „Zero Emission“ Mobilität hinsichtlich zusätzlicher  Wertschöpfung und der realisiserbaren Anpassung von Berufsfeldern zu liefern.

Die wichtigsten erwarteten Ergebnisse

• messbares Wertschöpfungspotenzial für Elektrofahrzeugkomponenten, Elektrofahrzeuge und elektrische Infrastrukturen sowie weitere Null- und Ultra-Niedrig-Emissions- Technologien für Österreich (in Mrd. €; Anzahl der zusätzlichen Arbeitsplätze (in FTE)
• neue Produktionstechnologien, -prozesse und -wertschöpfungsketten für die Herstellung spezifischer Komponenten, die in Österreich entwickelt und/oder produziert werden
• Katalog mit dem Ausbildungsbedarf und neuen Berufsbildern, die für die Umstellung auf eine emissionsfreie Mobilität erforderlich sind
• Roadmap für österreichische Unternehmen und die wichtigsten Stakeholder auf dem Weg zur emissionsfreien Mobilität

Die industrielle Ressourcengewinnung und -verarbeitung haben immer größer werdende Auswirkungen auf die Umwelt und hohe Treibhausgasemissionen sowie Biodiversitätsverluste zur Folge. Einen vielversprechenden Ansatz zur Senkung des Primärrohstoffeinsatzes, des Abfallaufkommens sowie des Schadstoffausstoßes bietet das Konzept der Kreislaufwirtschaft. In der österreichischen EPS-Industrie (EPS: Expandiertes Polystyrol bzw. Styropor) werden aktuell Recyclingquoten von 26 % bei Bauware bzw. 56 % bei Verpackungen erreicht. Ein Großteil der EPS-Abfälle wird jedoch nicht im Sinne einer Kreislaufwirtschaft recycelt, sondern in anderen Anwendungen, wie z.B. Styroporbeton, verarbeitet und so abgewertet. Durch dieses Downcycling scheidet das EPS unwiederbringlich aus dem Wertschöpfungskreislauf aus und wertvolle Ressourcen gehen verloren. Bei Bauware stellen die in Zukunft stark steigenden Mengen an Hexabromcyclododecan (HBCD)-haltigen EPS-Abfällen aus Abbrüchen eine zusätzliche Herausforderung bei der Einführung einer Kreislaufwirtschaft dar. Recycling ohne die Abtrennung des bis 2016 verwendeten Flammschutzmittels HBCD ist aufgrund des Verwendungsverbotes nicht erlaubt.

Zielsetzung

Ziel Forschungsvorhabens EPSolutely ist es, EPS-Abfälle im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zu recyceln und so den Primärrohstoffbedarf für die EPS-Produktion durch den Einsatz von Sekundärrohstoffen zu reduzieren. Die angestrebte Transformation linearer Wirtschaftssysteme in eine Kreislaufwirtschaft ermöglicht die Wiederverwendung von Ressourcen, die Vermeidung von Schadstoffemissionen und die Schonung der Umwelt. In EPSolutely findet eine systemumfassende Zusammenarbeit aller relevanten Akteure innerhalb Österreichs sowie auch länderübergreifend statt. Die Entwicklung unternehmensübergreifender und interdisziplinärer Konzepte, Technologien und Methoden im Bereich der Sammlung, Sortierung, Reinigung und Aufbereitung, der Bau von Prototypen, Tests im Labormaßstab sowie die Integration in ein Gesamtkonzept mit optimierten Logistik- und Transportsystemen für EPS-Verpackungen und EPS-Bauware ermöglichen die Transformation linearer Wertschöpfungssysteme in eine Kreislaufwirtschaft.

Die wichtigsten erwarteten Ergebnisse:

Ergebnis von EPSolutely ist ein Konzept zur Einführung einer Kreislaufwirtschaft für EPS in Österreich. In einer abschließenden Analyse werden die Übertragungs- und Skalierungspotenziale der Konzepte, Technologien und Methoden sowie der Erkenntnisse aus den Demonstrationen auf andere Länder und Industrien umgelegt und dokumentiert.

Im Projekt KEP-Train forschen Fraunhofer Austria und die Wiener Linien gemeinsam an einer Crowd-basierten Methode für nachhaltigen Pakettransport auf der letzten Meile.

Ausgangssituation

Im Jahr 2019 wurden in Wien rund 95 Mio. KEP-Sendungen (Kurier-Express-Paket) ausgeliefert, was im Vergleich zum Vorjahr einem Anstieg von 9% entspricht. Grund dafür sind ausgeprägte Kundenanforderungen im Gütertransport wie Same-Day-Delivery sowie gebührenfreie Retournierungen. Bisher erfolgt die Abwicklung dieser Sendungen primär durch konventionelle Transportkonzepte: Mit rund 71% liegt der Modal-Split im Güterverkehr überwiegend auf dem Verkehrsträger „Straße“. Das durchschnittliche Transportleervolumen beträgt dabei etwa 30%. Überlastungserscheinungen im Verkehr, insbesondere im Bereich der beschränkten oberirdischen urbanen Infrastruktur sind die Folge. Eine hohe Treibhausgasemission ist eine weitere Konsequenz.

Die Schieneninfrastruktur ist bisher für den urbanen Gütertransport noch nicht zugänglich. Zudem wurden Güter- und Personenmobilität bislang in der Theorie und in der Praxis separat betrachtet, obwohl beide Entitäten dieselbe Infrastruktur nutzen, sich wechselseitig beeinflussen und für die Stakeholder einer Stadt gleichermaßen wichtig sind.

Konzeptidee und Projektinhalt

Im Sinne der Mobilität von Entitäten zielt das Vorhaben KEP-Train auf den synergetischen Betrieb von Personen- und Gütermobilität auf dem Verkehrsträger „Schiene“ und im Transportmittel Straßenbahn ab. Nach dem Vorbild des Crowdsourcing Delivery fungieren private Personen (Fahrgäste) im Zuge ihres mobilen Verhaltens auch als Transporteure von Gütern.

Die Basis des Konzeptes bildet die zentrale, temporäre Konsolidierung von Paketen an Verkehrsknoten zur Implementierung von flächendeckenden Pufferspeichern (automatisierten Paketstationen). Diese dienen dem Wechsel des Pakets zwischen Transporteuren und als Entnahmemöglichkeit des Pakets für den Endkunden. Registrierte Fahrgäste, welche sich als Transporteure der Community bereit erklären, werden durch eine App auf einen potenziellen KEP-Transport hingewiesen.

Im Zuge einer Machbarkeitsstudie wird im Rahmen des Projekts ermittelt, unter welchen Bedingungen ein auf Crowdsourcing basiertes Transportkonzept für Pakete umgesetzt werden könnte. Einen elementaren Teil der Machbarkeitsstudie stellt eine Umfrage unter den Fahrgästen der Wiener Linien dar.

Nutzen

Eine auf Crowdsourcing Delivery beruhende Paketzustellung hätte eine Reihe von Vorteilen für urbane Anrainer. Die Lebensqualität soll durch die Eliminierung des motorbezogenen Individualverkehrs, des Emissionsaufkommens (Licht, Lärm, Schadstoffe) sowie durch die Intensivierung gesellschaftlicher Interaktionen erhöht werden. Ein klimaneutrales Mobilitätssystem in Synergie mit einem klimafreundlichen und nachhaltigen Gütertransport hilft, die Emission von Treibhausgasen deutlich zu reduzieren.