Schriftenreihe des Fachgebietes Abfalltechnik

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1 Schriftenreihe des Fachgebietes Abfalltechnik Smarte Produktkennzeichnung von Elektro- und Elektronikgeräten mittels RFID für ein gezieltes Stoffstromund Informationsmanagement Nutzenpotenziale für und Implementierung in die Entsorgungswirtschaft Stephan Löhle Band 16 kassel university press

2 Schriftenreihe des Fachgebietes Abfalltechnik Dissertationen Band 16 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Arnd I. Urban, Kassel

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4 Smarte Produktkennzeichnung von Elektro- und Elektronikgeräten mittels RFID für ein gezieltes Stoffstrom- und Informationsmanagement Nutzenpotenziale für und Implementierung in die Entsorgungswirtschaft Stephan Löhle kassel university press

5 Die vorliegende Arbeit wurde vom Fachbereich Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen der Universität Kassel als Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.) angenommen. Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Arnd I. Urban, Universität Kassel Zweiter Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Bernd Bilitewski, TU Dresden Weitere Mitglieder der Prüfungskommission: Prof. Dr.-Ing. Sigrid Wenzel, Universität Kassel Prof. Dr.-Ing. Volkhard Franz, Universität Kassel Tag der mündlichen Prüfung: 20. September 2012 Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar Zugl.: Kassel, Univ., Diss ISBN print: ISBN online: URN: , kassel university press GmbH, Kassel Druck und Verarbeitung: Unidruckerei der Universität Kassel Printed in Germany

6 Danksagung Danksagung Hiermit möchte ich mich bei allen Personen bedanken, die mich im Rahmen meiner Dissertation sowohl fachlich als auch auf einer persönlichen Ebene unterstützt haben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Arnd I. Urban, der mich als Betreuer meiner Arbeit und als Leiter des Fachgebietes Abfalltechnik jederzeit unterstützt und gefördert hat. Unsere Zusammenarbeit habe ich stets als sehr offen und fair empfunden, wofür ich Ihnen herzlich danke. Vielen Dank auch an Herrn Prof. Dr.-Ing. Bernd Bilitewski für seinen Einsatz, die Funktion des 2. Gutachters zu übernehmen. Frau Prof. Dr.-Ing. Sigrid Wenzel und Herrn Prof. Dr.-Ing. Volkhard Franz danke ich für die Übernahme der Prüftätigkeit im Rahmen der Disputation. Vielen Dank auch an alle Kollegen des Fachgebietes Abfalltechnik (Alice, Henriette, Jutta, Mohammad, Sarah, Zakieh sowie den studentischen Hilfskräften), die immer ein offenes Ohr oder einen guten Vorschlag parat hatten. Einigen Kollegen möchte ich einen besonderen Dank aussprechen: Ruth Morgan danke ich dafür, dass sie mich damals mit einer Diplomarbeit für das Fachgebiet geködert hat, die den Grundstein für diese Dissertation bildete. Dem Lossewerk-Team Dr.-Ing. Ramona Schröer und Gregor Dürl danke ich für eine hervorragende Arbeitsatmosphäre bei Kaffee und Nudelsalat. Mit der Zeit hatten wir es uns richtig gemütlich gemacht dort unten. Meinem Zivi Markus Steinhäuser danke ich für seine immer sehr zuverlässige Zuarbeit und das Klauen meiner Printmedien in der Mittagspause. Ich danke meinen Eltern Hans und Ilse Löhle dafür, dass sie mich grundsätzlich bei dem unterstützen, was ich mache oder machen will. Meiner Mutter danke ich ganz herzlich dafür, dass sie bis kurz vor Schluss immer noch dachte, ich würde als Langzeitstudent mein Leben an der Uni fristen. Ein ganz besonderer Dank gilt meiner Frau Eva-Christin und meinen Kindern Kjell und Joona. Wenn man den Kopf frei kriegen möchte, dann seid ihr drei die beste Ablenkung. Vielen Dank für euren bedingungslosen Rückhalt und für eure grenzenlose Liebe. Danke, dass ihr immer für mich da seid, ich liebe euch.

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8 Zusammenfassung Zusammenfassung Die fehlende Bereitstellung produktspezifischer, entsorgungsrelevanter Informationen ist ein wesentlicher Grund, der die derzeitige Erfassung und Behandlung von Elektro- und Elektronikaltgeräten (EAG) in ihrer Effizienz limitiert. Die kollektiven Entsorgungsstrukturen haben zur Folge, dass, entgegen den umweltrechtlichen Anforderungen und der wirtschaftlichen Notwendigkeit, eine zielgerichtete hochwertige Behandlung in Form von Wiederverwendung und Rückgewinnung werthaltiger und/oder seltener Materialien nur unzureichend erfolgt. Unter der Bezeichnung Smarte Produktkennzeichnung wird im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept entwickelt, wie das bestehende Informationsdefizit durch den Einsatz eines automatischen Identifikationssystems (Auto-ID System) überwunden werden kann. Radio Frequency Identification (RFID) ist, im Vergleich mit anderen bestehenden Auto-ID Systemen, die Technologie mit den größten Nutzenpotenzialen für den Einsatz in der Entsorgungswirtschaft. Im Rahmen der smarten Produktkennzeichnung werden einzelne Elektro- und Elektronikgeräte und deren Bauteile im Herstellungsprozess mit Transpondern gekennzeichnet, auf denen eine eindeutige Identifikationsnummer gespeichert ist. Entlang des gesamten Lebenszyklus kann diese Nummer durch geeignete Lesegeräte berührungslos und ohne erforderlichen direkten Sichtkontakt ausgelesen werden. Die Anbindung an Datenbanken im Verlauf der Auslesung erlaubt den für autorisierte Nutzer beschränkten Zugriff auf weiterführende produktspezifische Daten (u. a. Materialzusammensetzung, Art und Lage von Schadstoffen). Die Konzipierung umfasst die technische Ausgestaltung der einzusetzenden Komponenten sowie die Entwicklung einer datenschutzkonformen Datenübermittlung. Die Umsetzung der smarten Produktkennzeichnung trägt zu einer innovativen und ressourcenoptimierten Kreislauf- und Entsorgungswirtschaft bei, indem EAG eindeutig im heterogen zusammengesetzten Abfallstrom identifizierbar sind (Transparenz) und diese EAG gemäß ihrer Eigenschaften zielgerichtet verwertet werden (Prozessoptimierung). Die smarte Produktkennzeichnung ermöglicht u. a. eine herstellerspezifische Kostenanlastung bezogen auf die im Abfallstrom enthaltenen EAG, wodurch auch die Wirksamkeit recyclinggerechter Produktkonzeptionen deutlich gefördert wird. Die Bereitstellung produktspezifischer Informationen erlaubt die zielgerichtete und flexible Behandlung von EAG, abhängig u. a. von deren möglichen Eignung zu Wiederverwendung und Materialzusammensetzung. Diese und weitere Anwendungen werden in der Ausarbeitung skizziert. Am Beispiel der Sammelgruppe 3 wird nachgewiesen, dass durch den erhöhten Anteil wiederverwendeter Geräte und stofflich verwertbarer Materialien in der Behandlung eine deutliche CO 2 -Vermeidung folgt. Für die erstmalige Installation geeigneter Lesegeräte ist mit Kosten in zweistelliger Millionenhöhe in Euro zu rechnen. Die jährlich potenziell erreichbaren Erlöse betragen etwa die Hälfte dieser Kosten. Der zukünftigen Anwendung einer smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgungswirtschaft werden gute Umsetzungschancen prognostiziert. Hauptgründe sind, dass der Einsatz von RFID in Produktions- und Distributionsprozessen intensiviert wird und deshalb auf bestehende Strukturen (u. a. Standardisierungen bzgl. Datenübertragung) und Anwendererfahrungen zurückgegriffen werden kann. Gleichzeitig nimmt der wirtschaftliche Druck zu, der es erforderlich machen wird, bestimmte EAG und/oder Materialien gezielt zurückzugewinnen. Für eine effiziente Kreislaufwirtschaft wird die smarte Produktkennzeichnung damit zum informationellen Bindeglied zwischen den Bereichen der Produktion und Entsorgung.

9 Abstract Abstract The lack of provision of product-specific, disposal-relevant information is one significant factor limiting the efficiency of the current collection and treatment system for Waste of Electrical and Electronic Equipment (WEEE). Contrary to requirements of environmental legislation and economic necessities, the existing collective disposal structures prevent the targeted, high quality treatment such as re-use and recovery of precious and/or rare materials. Under the designation Smart Product Labeling, a concept is being developed in this thesis, on how the current information deficit can be overcome using Automatic Identification Systems (AIS). Compared to other existing AIS, Radio Frequency Identification (RFID) is the technology offering the greatest potential benefits for use in waste management. Within the framework of smart product labeling, individual electrical and electronic products and their components are labeled during the production processes using tags with a unique identification number. Along the entire lifecycle this number can be read out without physical and visual contact by suitable readers. The connection to databases during the reading process allows authorized users to access specific product information (e. g. material composition, type and position of harmful substances). The concept includes the technical arrangements of the components to be used as well as the development of a data transmission conform to data protection requirements. The implementation of smart product labeling contributes to an innovative and resourceefficient waste management and recycling industry, in which WEEE can be clearly identified within a heterogeneous waste stream (transparency) and recycled according to their characteristics (process optimization). Smart product labeling enables, among other things, a producer-specific cost allocation for WEEE contained in the waste stream, thereby promoting the effectiveness of recyclable product conception. The provision of product-specific information allows for a targeted and flexible treatment of WEEE, depending among other things on the possible suitability for reuse and material composition. This and other applications are outlined in the thesis. Using the collection group 3, the thesis will demonstrate that a significant CO 2 -avoidance can be achieved by increasing the rate of re-used equipment and recycled materials in treatment. The cost for the first time installation of suitable readers is estimated to be in the tens of millions of Euros. The potential annual proceeds are around half of these costs. There are good prospects for a future implementation of smart product labeling in the waste management industry. One of the main reason is that the use RFID in production and distribution processes is intensified, creating structures (e. g. standardization concerning data transmission) and user experiences to rely on. Simultaneously, increasing economic pressures require a targeted recovery of specific WEEE and/or materials. Smart product labeling will therefore be the informational link between production and disposal in an efficient waste management and recycling system.

10 Verzeichnisse I Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung Problemstellung Zielsetzung Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Rechtliche Einordnung Mengen- und Informationsströme Mengenströme Erforderliche Rohstoffe für die Herstellung von Elektro(nik)geräten Registrierte Produktmengenströme Lagerbildung (Horten) Potenzielles EAG-Aufkommen Nicht dokumentierte EAG-Mengenströme Übersicht Mengenströme Informationsströme Melde- und Nachweispflichten Weitergabe produktspezifischer Informationen Optische Produktkennzeichnungen Charakteristika der Abfallfraktion EAG Erfassungs-, Behandlungs- und Verwertungsverfahren Erfassung Behandlung und Verwertung (Vorbereitung zur) Wiederverwendung Demontage Aufbereitung Beseitigung Bestehende Defizite im Anwendungsbereich Systematische Defizite Verfahrenstechnische Defizite Ursachen und Lösungsansätze RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Auto-ID-Verfahren Informationsübermittlung mittels RFID Entwicklungsgeschichte Aufbau und Funktionsweise eines RFID-Systems Basiskomponenten eines RFID-Systems Transponder Lese-/Schreibeinheit Datenverarbeitung Arbeitsfrequenzen und Leistungsmerkmale...52

11 II Verzeichnisse Anwendungen von RFID-Systemen Geschlossene Systeme Offene Systeme Vernetzte Systeme Einzelproduktkennzeichnung (item-tagging) Standardisierungen RFID-System- und Anwendungsstandardisierungen EPC/RFID-Standards RFID in der derzeitigen Entsorgungswirtschaft Anwendungen und Standardisierungen Auswirkungen von Transpondern auf die Entsorgungswirtschaft Zukünftige Entwicklung von RFID Wirtschaftliche Entwicklung Technologische Entwicklung Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Nutzungsvoraussetzungen Potenziale und Treiber Orientierende experimentelle Untersuchungen Beschreibung der RFID-Versuchsanlage Versuchsdurchführungen Fazit der Untersuchungen Technische Umsetzung einer smarten Produktkennzeichnung Verknüpfung von Produkt- und Informationsstrom Datenstruktur der eindeutigen Identifikationsnummer Datenstruktur und Aufbau der produktspezifischen Datenbank Technische Anforderungen an das RFID-System Anzahl erforderlicher Transponder Anzahl erforderlicher Ausleseeinheiten Datenschutzrechtliche Aspekte Technischer Gestaltungsvorschlag für die Informationsübermittlung Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung Erfassung von EAG Herstellerspezifische Entsorgungskostenzuweisung Herstellspezifische Sortierung/Rücknahme Modifizierte Sammelgruppen, Pfandsysteme Behandlung von EAG Bewertung der Eignung zur Wiederverwendung Bewertung der erforderlichen Behandlungstiefe Unterstützung des Demontage- und Aufarbeitungsprozesses Weitere Einsatzoptionen...99

12 Verzeichnisse III Leasing Kontrollen bei Verbringung in Ausland Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Ökologische Betrachtung Untersuchungsrahmen, Aufbau und Durchführung der Modellierung Ergebnisse des Systems Recycling-Standardverfahren ohne RFID Ergebnisse des Systems Recycling-Verfahren mit RFID Ökologische Effekte Ökonomische Betrachtung Umweltrechtliche Betrachtung Umsetzungschancen einer smarten Produktkennzeichnung Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse Handlungsempfehlungen Übertragung der Erkenntnisse auf weitere Produkte Fazit und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

13 IV Verzeichnisse Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Verwendung und Einsatz von Metallen in Elektro(nik)geräten... 8 Abbildung 2: Kritische seltene anorganische Materialien hinsichtlich Verfügbarkeit und wirtschaftlicher Bedeutung... 9 Abbildung 3: Preisverlauf ausgewählter metallischer Rohstoffe 2005 bis Abbildung 4: Werkstofflich verarbeitete Kunststoffe in der Elektro(nik)branche...11 Abbildung 5: Gegenüberstellung der Mengen an in Verkehr gebrachte Elektro(nik)geräte (links) und gesammelte sowie registrierte EAG (rechts) für das Jahr Abbildung 6: Qualitative Darstellung der Charakteristik einer dynamischen Mengenentwicklung von EAG...15 Abbildung 7: Mengenströme der Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten für das Jahr Abbildung 8: Auswertung der gemeldeten EAG-Mengen für die Jahre 2006 bis Abbildung 9: Informationsströme aufgrund von Melde- und Nachweispflichten...20 Abbildung 10: Optische Produktkennzeichnungen am Beispiel eines LCD-Monitors...23 Abbildung 11: Zusammensetzung von Haushaltsgroßgeräten sowie von den Gerätebeispielen Elektro-Herd, Waschmaschine und Kühlgerät...25 Abbildung 12: Zusammensetzung von Haushaltskleingeräten sowie von den Gerätebeispielen Staubsauger, Toaster und Kaffeemaschine...26 Abbildung 13: Zusammensetzung der Sammelgruppe 3 sowie von den Gerätebeispielen PC-Tastatur, Telefon und Fernseher...27 Abbildung 14: Erfassungswege für EAG privater und gewerblicher Nutzer...29 Abbildung 15: Arbeitsschritte zur Wiederverwendung eines Waschmaschinenmotors...31 Abbildung 16: Unterschiedliche Defizite bei der EAG-Entsorgung: Hinterhofrecycling von EAG (links) und Qualität einer angedienten SG 3 beim Erstbehandler (rechts)...36 Abbildung 17: Informationsdefizit im Verlauf des Produkt- und Stoffstromkreislauf von EAG...40 Abbildung 18: EAN-13 Barcode...43 Abbildung 19: Ausgewählte 2D-Barcodes und deren Anwendungsbeispiele...44 Abbildung 20: RFID als Bindeglied zwischen Objekt- und Informationsebene...46 Abbildung 21: Aufbau und Funktionsweise eines RFID-Systems...48 Abbildung 22: Verschiedene Transponderbauformen...49 Abbildung 23: Verschiedene Ausführungen von RFID-Lesegeräte...51 Abbildung 24: Frequenzbereiche und Leistungsmerkmale von RFID...53

14 Verzeichnisse V Abbildung 25: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem geschlossenen System...55 Abbildung 26: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem offenen System...55 Abbildung 27: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem vernetzten System...56 Abbildung 28: Qualitative Darstellung der Relation Anbringungsebene und erforderliche Transponderanzahl...57 Abbildung 29: Aufbau eines EPC...59 Abbildung 30: Aufbau der Codestruktur zur eindeutigen Identifikation von Transponder bei der Anwendung in der Entsorgungslogistik...62 Abbildung 31: Mit Transpondern gekennzeichnete Verpackungen und Konsumgüter...62 Abbildung 32: Wachstumsprognose des Umsatzes auf dem RFID-Markt...64 Abbildung 33: Voraussetzung für die Nutzung von RFID in der Entsorgungsphase...67 Abbildung 34: Seitenansicht des Aufbaus der RFID-Versuchsanlage (links) und Aufnahme mit Blick in Förderrichtung (rechts)...70 Abbildung 35: Darstellung der Ausleseergebnisse im RFID-3D-gate für verschiedene Orientierungen...71 Abbildung 36: Aufbau und Informationsgehalt der eindeutigen Identifikationsnummer bei der Kennzeichnung von Elektro(nik)geräten...75 Abbildung 37: Exemplarische Darstellung der produktspezifischen Datenbank am Beispiel des intraoralen Röntgengeräts HELIODENT PLUS...78 Abbildung 38: Geeignete Transponder für eine smarte Produktkennzeichnung...80 Abbildung 39: Geeignete Handlesegeräte für eine smarte Produktkennzeichnung...82 Abbildung 40: Ein mit einem iphone erzeugtes Bewegungsprofil...85 Abbildung 41: Übertragung entsorgungsrelevanter Informationen mittels RFID- Transponder...86 Abbildung 42: Herstellerspezifische Entsorgungskostenzuweisung via smarte Produktkennzeichnung...90 Abbildung 43: Herstellerspezifische Sortierung/Rücknahme via smarte Produktkennzeichnung...92 Abbildung 44: Einsatz von RFID bei der Behandlung von EAG...95 Abbildung 45: Einordnung verschiedener, exemplarisch gewählter EAG hinsichtlich ihrer Eignung zur Wiederverwendung und Behandlungstiefe...98 Abbildung 46: Stationärer UHF-Leser (links) und Anordnung dieser Leser als Portal- Applikation zur Identifikation gekennzeichneter Elektroaltgeräte an zentralen Eingangspunkten in Zerlegeeinrichtungen (rechts)

15 VI Verzeichnisse Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Zuordnung der Gerätekategorien in Sammelgruppen sowie vorgeschriebene Verwertungsquoten... 6 Tabelle 2: Typische Anwendungen von Kunststoffwerkstoffen Elektro(nik)geräten...11 Tabelle 3: Dokumentierte Mengen gemäß der Berichterstattung an die EU Kommission für die Jahre 2006 bis Tabelle 4: Monetärer Materialgehalt eines Mobiltelefons...28 Tabelle 5: Rückgewinnungsraten von Gold und Palladium bei Zerlegung und mechanischer Aufbereitung...38 Tabelle 6: Qualitativer Vergleich verschiedener objektbezogener Auto-ID-Verfahren...45 Tabelle 7: Einordnung und Leistungsmerkmale von RFID-Systemen...54 Tabelle 8: Tabelle 9: Zusammensetzungen typischer passiver Transponder unterschiedlicher Baugrößen...58 Mögliche Auswirkungen eines massenhaften Einsatzes von Transponder auf die Qualität der Rezyklate...63 Tabelle 10: Datenschutzrisiko von Elektro(nik)geräten...83 Tabelle 11: Kriterien für die Eignung zur Wiederverwendung...96 Tabelle 12: Kriterien zur Bestimmung der erforderlichen Demontagetiefe...97 Tabelle 13: Materialgehalt pro Mg SG 3 (links) sowie stoffliche Zusammensetzung der Transponder (rechts) Tabelle 14: Unterscheidungsmerkmale der modellierten Systeme Tabelle 15: Vergleich der stofflichen Rückgewinnungsquoten in den betrachteten Systemen, Angaben in Gew.-% Tabelle 16: Ermittlung der jährlich zusätzlich zurückgewonnenen Wertstoffmengen Tabelle 17: Abschätzung der jährlichen CO 2 -Entlastung Tabelle 18: Kostenübersicht für eine Implementierung von RFID-Systemen bei öffentlichen Sammelstellen und Zerlegebetrieben Tabelle 19: Abschätzung des monetären Wertes zurückgewonnener Wertstoffe

16 Verzeichnisse VII Glossar AbfVerbrG... Abfallverbringungsgesetz ABS... Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (Kunststoffsorte) ASA... Acrylester-Styrol-Acrylnitril (Kunststoffsorte) Auto-ID... automatisches Identifikationsverfahren BetrSichV... Betriebssicherheitsverordnung BDE... Bundesverband der Deutschen Entsorgungswirtschaft BGV... Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften BITKOM... Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V. BMBF... Bundesministerium für Bildung und Forschung BMF... Bundesministerium der Finanzen BMU... Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BSI... Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik bvse... Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung e. V. b2b... business to business b2c... business to consumer CD... compact disc CE... Communautés Européennes DFG... Deutsche Forschungsgemeinschaft DIN... Deutsches Institut für Normung e. V. DSR... Datenschutzrisiko DVD... digital video disc EAG... Elektro- und Elektronikaltgerät EAN... European Article Number eanv... elektronischen Abfallnachweisverfahren EAR... Stiftung Elektro-Altgeräte Register EAS... Elektronische Artikelsicherung EC... electronic cash EEPROM... electrically erasable programmable read-only memory (Nur-Lese- Speicher) Elektro(nik)gerät... verkürzte Schreibweise für Elektro- und Elektronikgerät ElektroG... Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten

17 VIII Verzeichnisse ElektroGKostV... Kostenverordnung zum Elektro- und Elektronikgerätegesetz EU... Europäische Union EPC... Electronic Product Code EP-Harze... Epoxidharze (Kunststoffsorte) EPS... expandierbares Polystyrol (Kunststoffsorte) erd... entsorgungsrelevante Daten (per RFID übermittelt) Fe-Metalle... Eisenmetalle GK... Gerätekategorie GS... Geprüfte Sicherheit GS1... Global Standards 1, Internationale Organisation zur Förderung und Weiterentwicklung der GS1-Standards (u. a. GTIN) GTIN... Global Trade Item Number HF... high frequency: 13,56 MHz IEC... International Electronical Commission, internationales Normierungsgremium für Normierungen im Bereich der Elektrotechnik und der Elektronik ISO... International Organization for Standardization IuK... Geräte der Informations- und Telekommunikationstechnik KrW-/AbfG... Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen, gültig bis KrWG... Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen, gültig ab LAGA... Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall LCD... liquid crystal display LF... low frequency; 119 bis 148,5 KHz NE-Metalle... Nicht Eisenmetalle NIR... Nahinfrarot OCR... optical character recognition öre... öffentlich-rechtlicher Entsorgungsträger PA... Polyamid (Kunststoffsorte) PAS... Publicly Available Specification PBT... Polybutylenterephthalat (Kunststoffsorte) PC... Personal Computer PE... Polyethylen (Kunststoffsorte; HD = high density, hohe Dichte, LD = low density, niedrige Dichte, LLD = linear low density, linear niedrige Dichte, MD = medium density, mittlere Dichte) PET... Polyethylentherephthalat (Kunststoffsorte)

18 Verzeichnisse IX PGM... Platingruppenmetalle PMMA... Polymethylmethacrylat (Kunststoffsorte) POM... Polyoxymethylen (Kunststoffsorte) PP... Polypropylen (Kunststoffsorte) ProdSG... Gesetz über die Bereitstellung von Produkten auf dem Markt PS... Polystyrol (Kunststoffsorte) PUR... Polyurethan (Kunststoffsorte) PVC... Polyvinylchlorid (Kunststoffsorte) RAM... random access memory, Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff (Lesen und Schreiben) RAL... Deutschen Instituts für Kennzeichnung und Gütesicherung e.v. RFID... Radio Frequency Identification (Auto-ID-Verfahren) RoHS... Restrictions of Hazardous Substances SAN... Styrol-Acrylnitril (Kunststoffsorte) SG... Sammelgruppe SHF... super high frequency oder Mikrowelle: 2,4 bis 2,5 GHz TPE... Thermoplastische Elastomere (Kunststoffsorte) TPU... Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (Kunststoffsorte) TÜV... Technischer Überwachungsverein UBA... Umweltbundsamt UCC... Uniform Code Council UHF... ultra high frequency: 865 bis 956 MHz UPC... Uniform Product Code UP-Harze... Polyester-Harze (Kunststoffsorte) USGS... United States Geological Survey, wissenschaftliche Behörde des US- Innenministeriums VDI... Verein Deutscher Ingenieure VIG... Gesetz zur Verbesserung der gesundheitsbezogenen Verbraucherinformationen VKE... Verband Kunststofferzeugende Industrie V-I... Verbraucher-Informationen (per RFID übermittelt) VVA... Verbringung von Abfällen WEEE... Waste from Electrical and Electronic Equipment WORM... WriteOnce/ReadMany

19 X Verzeichnisse ZKS... Zentrale Koordinierungsstelle der Länder

20 Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung 1 1 Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung 1.1 Problemstellung Die aktuelle Abfallverwertungspraxis befasst sich in erster Linie mit der Aufbereitung inhomogener Abfallgemische unbekannter Zusammensetzung [Pretz 2007]. Besonders Elektround Elektronikaltgeräte (EAG) 1 weisen eine äußerst heterogene Zusammensetzung auf, die einerseits bei unsachgemäßer Entsorgung ein hohes Umweltrisiko, andererseits eine wichtige Rohstoffquelle darstellen. Mangelnde oder unzureichende Informationen über die enthaltenen Inhaltsstoffe erschweren in der Entsorgungsphase die Entscheidungsfindung einer ökologisch sowie ökonomisch optimalen Entsorgungsstrategie und limitieren eine Wiederverwendung oder ein ressourcenoptimiertes hochwertiges Recycling [Parlikad et al. 2006]. Dieses ist gemäß den Vorgaben des Kreislaufwirtschaftsgesetztes (KrWG) zu priorisieren 2 und wird angesichts der stark steigenden Nachfrage und Preisentwicklung für Rohstoffe immer wichtiger.die Problematik wird dadurch verschärft, dass die Anzahl der in Verkehr gebrachten Elektro- und Elektronikgeräte (Elektro(nik)geräte) 3 steigt bzw. ehemals einfache Produkte mit hochwertiger Elektronik versehen werden, die bei der Produktion den Einsatz neuer, mitunter seltener und besonders werthaltiger Materialien erfordert. Das im August 2005 in Kraft getretene Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz - ElektroG) definiert die rechtlichen Rahmenbedingungen im Umgang mit EAG. Laut 13 Abs. 6 ElektroG sind die Hersteller verpflichtet, Informationen zur stofflichen Verwertung und Wiederverwendung über die von ihnen in Verkehr gebrachten Elektround Elektronikgeräte den Erstbehandlern zukommen zu lassen. Die große Vielzahl an Herstellern, Elektro(nik)geräten und deren stark unterschiedlichen Lebens- und Nutzungsdauern führen in der offenen Kreislaufführung von EAG dazu, dass diese Informationen bei den Erstbehandlern nicht vorliegen bzw. aufwendig beschafft werden müssen. Gleichzeitig legt das ElektroG im 7 fest, dass alle in Verkehr gebrachten Neugeräte zu kennzeichnen sind und der Hersteller eindeutig identifizierbar sein muss. Diese Identifikation erfolgt durch Symbole und Beschriftungen auf dem Elektro(nik)gerät. Eine Erkennung dieser Angaben wird durch Verschmutzungen der Altgeräte im Abfallstrom erheblich behindert. Durch die Kombination respektive Ergänzung der in 7 ElektroG vorgeschriebenen Kennzeichnungspflicht durch automatische Identifikationsverfahren (Auto-ID) in Form von Radio Frequency Identification (RFID) können die bei den Erstbehandlern benötigten Informationen zur Wiederverwendung und stofflichen Verwertung direkt mit dem entledigten EAG übermittelt werden. Diese Daten sind auf Transpondern gespeichert, die über spezielle Leseeinheiten per Funk berührungslos und ohne direkten Sichtkontakt ausgelesen werden können [Finkenzeller 2006]. Diese zusätzlichen Informationen zu den einzelnen Produkten oder Bautei Im Folgenden wird die Kurzform EAG für den Abfallstrom Elektro- und Elektronikaltgeräte verwendet. Der Begriff umschreibt ehemals in Verkehr gebrachte Elektro- und Elektronikgeräte, die durch ihren Besitzer entledigt wurden. Das Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz KrWG) wurde am im Bundesgesetzblatt verkündet (BGBl. I S.212), trat zum in Kraft und löste damit das bis dato bestehende KrW-/AbfG ab. Im Folgenden wird die Kurzform Elektro(nik)geräte für den Produktstrom Elektro- und Elektronikgeräte verwendet. Der Begriff umschreibt Produkte, die sich im Lebenszyklus befinden und für die eine Entledigung noch nicht vollzogen wurde.

21 2 Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung len im Abfallstrom stellen für die Entsorgungswirtschaft ein erhebliches Nutzenpotenzial dar, indem Stoff- und Informationsströme in der Entsorgungsphase zielgerichtet organisiert werden können. Entsprechende Systeme werden allerdings aufgrund mangelnder Standardisierungen und unzureichender Vernetzung von Produzenten und Entsorgern in der Erfassung und Behandlung von EAG bislang nicht verwendet. Derzeit wird RFID überwiegend in proprietären bzw. in klar definierten oder geschlossenen Kreisläufen verwendet, deren beteiligte Akteure bekannt sind. Dabei werden verschiedenste RFID-Systeme eingesetzt, die auf den jeweiligen Anwender oder Anwendungsbereich, wie z. B. Supply Chain Management, zugeschnitten sind. Die Verwendung von RFID in der Entsorgungswirtschaft beschränkt sich aktuell auf logistische Anwendungen. Der vermehrte Einsatz von RFID an Einzelprodukten, z. B. zu Zwecken des Markenschutzes [Kern 2007] oder für einen Einsatz in der Produktion, verursacht einen Preisverfall für RFID- Transponder und weiterer RFID-Systemkomponenten. Es ist daher davon auszugehen, dass zukünftig eine überwiegende Anzahl von Produkten zumindest mit einfachen RFID- Transpondern versehen sein wird [BSI 2004]. Eine weltweite Regelung zur eindeutigen Produktkennung mittels RFID wird in Form eines Electronic Product Codes (EPC) vorgeschlagen, der auf dem RFID-Chip gespeichert ist. Aufgrund der wachsenden Durchdringung von RFID bietet sich das Potenzial, die verwendeten Transponderinformationen für entsorgungstechnische Zwecke, d. h. zur Identifikation dieser Produkte im Abfallstrom, einzusetzen und/oder rechtliche Bestimmungen wie die Produktverantwortung zu unterstützen [Kuhnhenn et al. 2006]. Diese Entwicklung macht es für die Entsorgungswirtschaft unumgänglich, sich mit der RFID-Technologie zu befassen, da deren Systemkomponenten in Form von Transpondern in absehbarer Zeit in den verschiedensten Abfallströmen auftauchen werden [Gliesche/Helmigh 2007] und ggf. das Risiko besteht, dass dadurch Rezyklate verschmutzt werden [Erdmann/Hilty 2009]. Die Transponder selbst, aber auch Prinzipien und Funktionen aus bereits etablierten Anwendungsgebieten (z. B. Produktion oder Logistik), können einen erheblichen Zusatznutzen generieren, sofern die Entsorgungswirtschaft frühzeitig auf diese Entwicklung eingeht. Dies erfordert eine engere Vernetzung von Herstellern und Entsorgern, wie sie durch die Leitgedanken der Kreislaufführung und Verursachergerechtigkeit im Sinne des KrWG gefordert ist. 1.2 Zielsetzung Ziel dieser Arbeit ist die exemplarische Ausgestaltung und ökologische und ökonomische Bewertung eines RFID-Systems auf Basis einer verfügbaren Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten. Es soll betrachtet werden, welche Effekte sich aufgrund einer smarten Produktzeichnung von Elektro(nik)geräten ergeben und wie ein solches System in die Teilprozesse der Entsorgungsphase implementiert werden kann und dadurch bei den beteiligten Akteuren zur Verbesserung entsorgungswirtschaftlicher Fragestellungen hinsichtlich des Stoffstrom- und Informationsmanagements führt. Dies betrifft die entsorgungstechnischen Prozesse im Rahmen der Erfassung und Behandlung von EAG sowie gleichermaßen die Umsetzung umweltrechtlicher Vorgaben wie z. B. die Wahrnehmung einer herstellerspezifischen Produktverantwortung. Für den Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung werden deshalb Handlungsempfehlungen an sämtliche beteiligte Akteure (Hersteller, Verbraucher, Entsorger und Gesetzgeber) formuliert, die die jeweiligen Interessen vereinbaren und anzustrebende Standardisierungen

22 Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung 3 für eine zukünftige Umsetzung vorbereiten. Diese gelten exemplarisch für den Abfallstrom EAG, können im Weiteren aber auch auf andere Altprodukte übertragen werden.

23 4 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 2 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Der Leitgedanke der Kreislaufwirtschaft ist, in Produkten eingesetzte Rohstoffe über den Lebenszyklus einer Ware hinaus zurück in den Produktionsprozess gelangen zu lassen. Umweltpolitisch ist das Ziel der Bundesregierung, die Abfall- und Kreislaufwirtschaft in den nächsten Jahren hin zu einer Stoffstromwirtschaft weiter zu entwickeln [BMU 2007]. Aus diesem Grund bedient sich die umweltrechtliche Gesetzgebung verstärkt des Instrumentes der Produktverantwortung, um der am höchsten priorisierten Zielvorgabe, der Abfallvermeidung, nachzukommen. Unter der Annahme, dass Produkt und Abfall komplementär sind, d. h. sich gegenseitig ergänzen und gemeinsam vollständig sind, erscheint die abfallwirtschaftliche Zielsetzung der Abfallvermeidung zunächst paradox, da der Abfall nicht Ursache des Abfalls ist [Grooterhorst 2009]. Vielmehr haben die Herstellung und die Nutzung von Produkten einen maßgeblichen Einfluss auf die Quantität und die Qualität von Abfallströmen. Beispielsweise führt eine Optimierung des Materialeinsatzes im Herstellungsprozess zu verringerten Abfallmengen. Durch die fortschreitende Neuentwicklung von Produkten und der Verwendung veränderter Materialienzusammensetzung verändern sich entsprechend zeitverzögert die daraus resultierenden Abfallzusammensetzungen. Der Verbraucher ist als letzter Akteur des Lebenszyklus dafür mitverantwortlich, dass die von ihm entledigten Produkte in die sachgemäßen Entsorgungswege geführt werden. Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Stoffstromwirtschaft nimmt die umweltrechtliche Gesetzgebung besonders die Hersteller in die Verantwortung, indem z. B. Produkte recyclinggerecht zu gestalten sind und diese bestimmte gefährliche Inhaltsstoffe nicht aufweisen dürfen. Durch diese Instrumente werden Maßnahmen getroffen, die zu einem effizienten und nachhaltigen Umgang mit den Abfallprodukten führen. Dadurch soll eine größtmögliche Wertschöpfung enthaltener Altprodukte oder Materialien in Form von wiederverwendbaren Gebrauchtprodukten oder Sekundärrohstoffen erreicht werden, um diese erneut in den Wirtschaftskreislauf einzubringen. Dieser Ansatz spiegelt sich im Titel dieser Ausarbeitung wider. Mit der smarten Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten wird eine Tätigkeit beschrieben, die in einem der Entsorgung zeitlich vorangehenden Bereich stattfindet und diesen maßgeblich beeinflusst. Um die daraus resultierenden Auswirkungen bewerten zu können, umfasst der Bezugsraum dieser Ausarbeitung, hier als Produkt- und Stoffstromwirtschaft 4 bezeichnet, die Phasen der Herstellung, der Distribution und der Nutzung von Elektro(nik)geräten und legt besonderen Fokus auf die Entsorgungsphase, in der verbrauchte Elektro(nik)geräte als EAG erfasst und behandelt werden und infolgedessen ihre ursprüngliche Produktidentität verlieren. 2.1 Rechtliche Einordnung Die EG-Richtlinien 2002/96/EG über Elektro- und Elektronikaltgeräte (Waste from Electrical and Electronic Equipment, WEEE-Richtlinie ) und 2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (Restrictions of Hazardous Substances, RoHS-Richtlinie ) wurden in Form des Elektro- und Elektronikgerä- 4 Die Bezeichnung Produkt- und Stoffstromwirtschaft ist hier als übergeordneter Begriff definiert. Die in Kapitel 2.2 erläuterten Mengen- und Informationsströme sind als Teilbereiche einer übergeordneten Produkt- und Stoffstromwirtschaft zu sehen.

24 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 5 tegesetzes (ElektroG) 5 in deutsches Recht umgesetzt, welches die rechtliche Grundlage für die folgenden Betrachtungen bildet. Das ElektroG gilt für Elektro(nik)geräte 6, die unter die in Tabelle 1 aufgeführten Gerätekategorien (GK) fallen (vgl. 2 Abs. 1 ElektroG). Die abfallwirtschaftliche Zielsetzung des ElektroG bezweckt vorrangig die Vermeidung von Abfällen von Elektro(nik)geräten und darüber hinaus die Wiederverwendung, die stoffliche Verwertung und andere Formen der Verwertung solcher Abfälle, um die zu beseitigende Abfallmenge zu reduzieren sowie den Eintrag von Schadstoffen aus Elektro(nik)geräten in die Umwelt zu verringern. 7 Demnach ist zunächst zu prüfen, ob das Altgerät oder einzelne Bauteile einer Wiederverwendung zugeführt werden können. 8 Für die weitere Behandlung gelten die nach 12 Abs. 1 ElektroG vorgeschriebenen Verwertungsquoten. Die mengenmäßige Zielgröße liegt bei der getrennten Sammlung von durchschnittlich mindesten 4 kg EAG aus privaten Haushalten pro Einwohner pro Jahr. 9 Das ElektroG legt die Anforderungen an die Produktverantwortung für Elektro- und Elektronikgeräte nach 23 KrWG fest. Das Gesetz richtet sich mit seinen Anforderungen vor allem an die Akteure, die Elektro(nik)geräte entwickeln, herstellen, be- und verarbeiten oder vertreiben. 10 Für EAG aus privaten Haushalten wurde die Produktverantwortung als eine geteilte Produktverantwortung zwischen Hersteller und öffentlich-rechtlichen Entsorgungsträger (öre) umgesetzt. Die Produktverantwortung der Hersteller beginnt bereits mit der recyclinggerechten Produktkonzeption 11 von Elektro(nik)geräten unter dem vorrangigen Einsatz von verwertbaren Abfällen und/oder sekundären Rohstoffen 12 sowie der Berücksichtigung von Stoffverboten. 13 Vor Inverkehrbringen müssen die Elektro(nik)geräte so gekennzeichnet werden, dass der Hersteller eindeutig identifizierbar ist. Zusätzlich sind die Geräte gemäß 7 ElektroG mit dem Symbol für eine getrennte Sammlung in Form einer durchgestrichenen Mülltonne zu kennzeichnen. Die Verantwortung für die Sammlung von EAG aus privaten Haushalten liegt im Wesentlichen bei den öre. An kommunalen Sammelstellen können EAG entgeltfrei durch den Bürger abgegeben werden und werden dort in fünf bereitzustellende Sammelgruppen (SG) erfasst. 14 Die Tabelle 1 verdeutlicht die Zuordnung der zehn verschiedenen GK in fünf SG. Die dafür erforderlichen Behältnisse sind von den Herstellern unentgeltlich bereitzustellen Ausfertigungsdatum 16. März 2005 (BGBl. I S. 762), zuletzt geändert durch Artikel 11 des Gesetzes vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585). Gemäß der Begriffbestimmung 3 Abs. 1 ElektroG. Gemäß 1 Abs. 1 ElektroG. Gemäß 11 Abs. 1 ElektroG. Gemäß 1 Abs. 1 ElektroG. Im Folgenden als Hersteller bezeichnet. Gemäß 4 ElektroG und 23 Abs. 2 KrWG. Gemäß 23 Abs. 2 KrWG. Gemäß 5 ElektroG. Gemäß 9 Abs. 4 ElektroG. Gemäß 9 Abs. 5 ElektroG.

25 min. Verwertung gesamt** min. Wiederverwendung & stoffliche Verwertung* 6 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Tabelle 1: Zuordnung der Gerätekategorien in Sammelgruppen sowie vorgeschriebene Verwertungsquoten GK SG Beispiele * 1 Haushaltsgroßgeräte 1 Waschmaschinen, Geschirrspüler Kühlgeräte 2 Kühlschränke, Gefriergeräte Haushaltskleingeräte 5 Staubsauger, Toaster Geräte der Informations- und 3 Laptops, Drucker Telekommunikationstechnik 4 Geräte der Unterhaltungselektronik 3 Fernsehgeräte, Videokameras Beleuchtungskörper** 4/5 Kompaktleuchtstofflampen Elektrische oder elektronische 5 Bohrmaschinen, Nähmaschinen Werkzeuge mit Ausnahme ortsfester industrieller Großwerkzeuge 7 Spielzeuge sowie Sport- und 5 Videospiele, Tauchcomputer Freizeitgeräte 8 Medizinprodukte mit Ausnahme 5 Beatmungsgeräte k. A. k. A. implantierter und infektiöser Produkte 9 Überwachungs- und 5 Rauchmelder, Thermostate Kontrollinstrumente 10 Automatische Ausgabegeräte 1 Heißgetränkeautomaten ** Mindestquote [%], bezogen auf das durchschnittliche Gewicht je Gerät. Gasentladungslampen sind so zu behandeln, dass der Anteil der Wiederverwendung und der stofflichen Verwertung bei Bauteilen, Werkstoffen und Stoffen mindestens 80 Prozent des Gewichts der Lampen beträgt. Gasentladungslampen werden der SG 4 bereitgestellt. Die Abholung befüllter Sammel-Container durch die Hersteller wird durch die Stiftung Elektro-Altgeräte Register (EAR) koordiniert, die im Zuge der Produktverantwortung durch die Hersteller als Gemeinsame Stelle gemäß 6 ElektroG eingerichtet wurde und von diesen gemäß der Kostenverordnung zum Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroGKostV) 16 finanziert wird. Die EAR errechnet die Abholanordnungen und informiert den jeweiligen Hersteller über Mengen, die bei den öre abzuholen und zu entsorgen sind. 17 Grundsätzlich haben die Hersteller die Finanzierungsverantwortung für Sammlung, Behandlung, Verwertung und Beseitigung, welche in der Praxis durch die Gestellung insolvenzsicherer Garantien umgesetzt ist. Praktische Bedeutung hat zurzeit fast ausschließlich die kollektive Umlagefinanzierung [Chancerel et al. 2007]. Das ElektroG nennt verschiedene Möglichkeiten für die Kostenanlastung. Im Rahmen eines kollektiven Rücknahmesystems trägt der Hersteller die entstehenden Entsorgungskosten anteilig zur Menge der von ihm in Verkehr gebrachten Produkte. Diese mengenspezifische Bewertung führt dazu, dass ein Hersteller die Entsorgungsverantwortung für ein inhomogenes Marken- und Gerätegemisch trägt, in dem mitunter nur ein sehr geringer Anteil eigener Geräte enthalten ist. Für den überwiegenden Anteil der EAG ist dies das derzeit gängige Verfahren. Die Koordination der Kostenzuordnung erfolgt über die Stiftung Elektro-Altgeräte Ausfertigungsdatum 06. Juli 2005, zuletzt geändert durch die Verordnung vom 12. März 2010 (BGBl. I S. 270). Gemäß 14 Abs. 5 und 6 ElektroG.

26 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 7 Register. Die Wahrnehmung einer individuellen Produktverantwortung sieht das ElektroG als freiwillige Möglichkeit vor. Im idealen Fall werden herstellereigene Altgeräte über ein individuelles Rücknahmesystem zurückgeführt und durch den jeweiligen Hersteller selbst behandelt. Dieser übernimmt Entsorgungspflichten und entsprechende Kosten. Der Hersteller ist dafür verantwortlich, dass die Behandlung der EAG nach Stand der Technik in zertifizierten Anlagen durchgeführt wird 18 und die vorgeschriebenen Verwertungsquoten 19 eingehalten werden (siehe Tabelle 1). Gemäß 13 Abs. 6 ElektroG haben die Hersteller den Betreibern von Wiederverwendungseinrichtungen und Behandlungsanlagen und Anlagen zur stofflichen Verwertung Informationen zur Verfügung zu stellen, aus denen sich ergeben muss, welche verschiedenen Bauteile und Werkstoffe die Elektro(nik)geräte enthalten und an welcher Stelle sich gefährliche Stoffe und Zubereitungen befinden, soweit diese Informationen für die Durchführung der Behandlungsprozesse erforderlich sind. Darüber hinaus haben die Hersteller weitere Mitteilungs- und Informationspflichten zu erfüllen. Die Hersteller sind u. a. verpflichtet der EAR die Menge an in Verkehr gebrachten Elektro(nik)geräten und die Mengen abgeholter und freiwillig gesammelter EAG sowie deren Behandlung und Verwertung auszuweisen Mengen- und Informationsströme Mengenströme Im Folgenden wird eine Übersicht über den Bedarf erforderlicher Rohstoffe bei der Herstellung von Elektro(nik)geräten gegeben, der sich anteilig aus zurückgeführten Sekundärrohstoffen speist. Im Weiteren wird auf die Mengenstromsituation bei der Erfassung und Behandlung von EAG eingegangen, wobei bereits an dieser Stelle auf Unsicherheiten bzgl. der Situation tatsächlich behandelter und potenziell anfallender EAG-Mengen eingegangen wird Erforderliche Rohstoffe für die Herstellung von Elektro(nik)geräten Die deutsche Elektroindustrie benötigt vor allem anorganische, metallische Rohstoffe wie Eisenmetalle (Fe-Metalle) und Nichteisen-Metalle (NE-Metalle) sowie organische Rohstoffe wie diverse Kunststoffe. Die zehn wichtigsten Rohstoffe generell sind Kupfer, Roheisen/Stahl, Aluminium, Rohöl/Erdgas, Nickel, Blei, Kobalt, Lithium, Zink und Mangan [Weinberg et al. 2010]. Neben diesen klassischen Rohstoffen hat die Verwendung von sog. seltenen Erden 21 und seltenen, z. T. besonders werthaltigen Metallen wie Coltan, Indium oder Tantal und Platingruppenmetallen (PGM) eine große Bedeutung für die Herstellung von hoch technologisierten Elektro(nik)geräten [Behrendt et al. 2007, Schluep et al. 2009, Weinberg et al. 2010] Gemäß 11 Abs. 2 und 3 ElektroG. Gemäß 12 ElektroG. Gemäß 13 ElektroG. Unter dem Begriff seltene Erden werden Lanthan und die im Periodensystem folgenden 14 Elemente zusammengefasst.

27 8 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Anorganische Rohstoffe Heute werden nahezu alle Metalle des Periodensystems in Elektro(nik)geräten verwendet [Behrendt et al. 2007]. In der Abbildung 1 ebenfalls vermerkt sind die Komponenten und Bauteile bzw. Kategorien, in denen diese Metalle vorzufinden sind. Abbildung 1: Verwendung und Einsatz von Metallen in Elektro(nik)geräten 22 Die Relevanz der verschiedenen Metalle ist sehr unterschiedlich. Beispielsweise werden Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink und Blei in großen Mengen u. a. zur Herstellung von IuK-Geräten 23 benötigt. So stieg der globale Kupferverbrauch in den letzten zwanzig Jahren von 10,8 Mio. auf 18,4 Mio. Mg pro Jahr, woran die Elektroindustrie einen wesentlichen Anteil hat. Auch die globale Aluminiumnachfrage stieg von 1990 bis 2009 von 17,9 Mio. auf 35,7 Mio. Mg pro Jahr. Die Entwicklung bei den anderen in der Industrie eingesetzten Metallen verlief ähnlich [Weinberg et al. 2010]. Andere seltene Metalle wie z. B. Indium, PGM und seltenen Erden wie Neodym und Europium sind funktionell essentiell und derzeit nicht durch andere Materialen zu substituieren [Behrendt et al. 2007, Weinberg et al. 2010]. Indium wird in vielfältiger Weise in IuK-Geräten genutzt, z. B. für die Herstellung von Displays und Dünnschicht-Photovoltaik [Weinberg et al. 2010]. Die PGM Platin und Palladium sind in verhältnismäßig größerer Menge in Mobiltelefonen vorzufinden. Neodym wird u. a. zur Herstellung von Hochleistungs-Permanentmagneten benötigt, die in miniaturisierten Komponenten von IuK-Geräten sowie der Unterhaltungselektronik (z. B. im ipod) eingesetzt werden. In Plasmabildschirmen, LCDs oder Energiesparlampen kommen Europium und Terbium als Bestandteile zum Einsatz [Weinberg et al. 2010]. Die Rohstoffförderung ist zu Teilen auf wenige Länder beschränkt. China und Russland sind mit Weltmarktanteilen von 35 bzw. 10 % die wichtigsten Aluminiumhersteller. Der mit Abstand größte Kupferanbieter ist Chile mit einem Weltmarktanteil von 35 %. Mit 97 % der glo Gemäß [Behrendt et al. 2007]. Geräte der Informations- und (Tele-)Kommunikationstechnik (IuK), entspricht GK 3.

28 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 9 balen Minenproduktion ist China das größte Produktionsland für seltene Erden [Weinberg et al. 2010]. Darüber hinaus befindet sich ein Großteil der Minenproduktion für weitere metallische Rohstoffe wie z. B. PGM in politisch instabilen Ländern Afrikas sowie in China und Russland [EU Kommission 2010]. Verschärft wird die Verfügbarkeit metallischer Rohstoffe dadurch, dass die statischen Reichweiten 24 für einige Metalle auch unter Berücksichtigung von bekannten Vorkommen, die nach gegenwärtigem Stand abgebaut werden könnten, für z. B. Indium 13 Jahre und für Strontium, Silber, Antimon, Blei, Gold, Zinn und Zink 46 Jahre beträgt [Behrendt et al. 2007]. Dabei ist nicht berücksichtigt, dass durch die Verwendung von Zukunftstechnologien, wie z. B. Dünnschicht-Photovoltaik oder Brennstoffzellen, der Bedarf an diesen Rohstoffen noch zunehmen wird [Angerer et al. 2009]. Die Abbildung 2 gibt eine Übersicht über 14 identifizierte kritische Materialien [EU Kommission 2010]. Die Ordinate kategorisiert die Materialien hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit, 25 wobei u. a. die Abbauorte und deren wirtschaftliche und politische Stabilität sowie Recycling- und Nachhaltigkeitsaspekte Einfluss nehmen. Die Abszisse repräsentiert die wirtschaftliche Bedeutung 26 hinsichtlich der Auswirkungen auf die wirtschaftliche Wertschöpfungskette bei einer eingeschränkten Versorgung. Wie die Abbildung 2 verdeutlicht, zählen zu den kritischen seltenen Materialien u. a. die seltenen Erden, PGM, Indium, Kobalt und Tantal, die i. d. R. in dissipativer Verwendung bei der Elektro(nik)geräteherstellung eingesetzt werden. Abbildung 2: Kritische seltene anorganische Materialien hinsichtlich Verfügbarkeit und wirtschaftlicher Bedeutung Die statische Reichweite sagt aus, wie viele Jahre die weltweit bekannten Reserven auf Basis des aktuellen Verbrauchs noch verfügbar sind. Die Einteilung der Verfügbarkeit reicht von 0 (nicht eingeschränkt) bis 5 (stark eingeschränkt). Die Einteilung der wirtschaftlichen Bedeutung reicht von 0 (keine Bedeutung) bis 10 (sehr große Bedeutung), ist aber mit größeren Unsicherheiten behaftet. Veränderte Darstellung nach [EU Kommission 2010].

29 Preis [US Dollar pro kg] 10 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Die Preise der metallischen Rohstoffe haben eine weite Bandbreite und unterliegen, nicht zuletzt aufgrund der zuvor genannten Aspekte des steigenden Rohstoffbedarfs der Elektroindustrie und der zu Teilen eingeschränkten Verfügbarkeit, starken Schwankungen. Die Abbildung 3 veranschaulicht exemplarisch den Preisverlauf für ausgewählte metallische Rohstoffe für die Jahre 2005 bis 2009 nach Angaben des U. S. Geological Survey [USGS 2010]. Im Verlauf der letzten Jahre (2005 bis 2008) ist das Preisniveau für den Großteil der metallischen Rohstoffe grundsätzlich gestiegen, brach dann aber infolge der weltweiten Finanzkrise im Jahr 2008 kurzfristig ein. 28 Abfragen der Rohstoffbörsen zeigten, dass im Jahr 2010 bereits wieder das Preisniveau des Jahres 2008 erreicht wurde. Analysten gehen davon aus, dass in den kommenden Jahren das Rohstoffangebot weiter verknappen wird, was langfristig zu steigenden Rohstoffpreisen führt [Weinberg et al. 2010] Aluminium Gold Indium ,4 86,0 35,2 38,0 39,7 16,3 20,2 14,9 8,3 9,8 7,17 6,99 6,83 5,15 3,75 2,01 3,39 3,32 2,66 2,68 2,76 1,72 1,43 1,92 1, * Kobalt Kupfer Palladium Platin Silber Zink Zinn Angaben als Jahresdurchschnittspreise, *Abschätzung laut U. S. Geological Survey Abbildung 3: Preisverlauf ausgewählter metallischer Rohstoffe 2005 bis Organische Rohstoffe Im Elektro(nik)bereich kommen aufgrund der heterogenen Anwendungen und Einsatzbereiche verschiedene Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz. Insgesamt betrug im Jahr 2009 der Anteil der werkstofflich verarbeiteten Kunststoffe für den Elektro(nik)bereich in Deutschland ca. 6,5 % des Gesamtverbrauchs von etwa 10,73 Mio. Mg. Wie Abbildung 4 verdeutlicht, werden im Elektro(nik)bereich im Gegensatz zum Verpackungssektor, in dem mehr als ein Drittel der in Deutschland verarbeiteten Kunststoffe eingesetzt werden, neben den Standardkunststoffen PE, PP oder PET auch verstärkt technische Kunststoffe (z. B. ABS) und Duroplaste eingesetzt [consultic 2010] Der Auslöser der weltweiten Finanzkrise ging vom amerikanischen Finanzmarkt im Jahr 2007 aus. Ein schlagartiges Abfallen von Immobilienpreisen hatte zur Folge, dass viele Finanzunternehmen zahlungsunfähig wurden. Offizieller Beginn der Finanzkrise war der 09. August 2007, da an diesem Tag die Zinsen für Interbankkredite schlagartig erhöht wurden. Im März 2008 waren die Auswirkungen dann auch in Deutschland deutlich spürbar. Eigene Darstellung, errechnet auf Basis der Daten des U. S. Geological Survey.

30 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 11 Abbildung 4: Werkstofflich verarbeitete Kunststoffe in der Elektro(nik)branche 30 Neben der Erläuterung der oben genannten Kurzbezeichnungen der verschiedenen Kunststoffsorten sind in der Tabelle 2 typische Anwendungen von Kunststoffwerkstoffen in Elektro(nik)geräten exemplarisch aufgeführt. Diese zeigt nur einen groben Ausschnitt der tatsächlichen Werkstoffvielfalt. Untersuchungen eines Hausgeräteherstellers zeigten, dass in dessen Produktpalette rund 70 verschiedene Kunststoffe zum Einsatz kamen, wobei Farbpigmente und funktionsgebende Zuschlagstoffe wie Flammschutzadditive noch nicht berücksichtigt wurden [VKE 2003]. Tabelle 2: Typische Anwendungen von Kunststoffwerkstoffen Elektro(nik)geräten 31 Werkstoff Kurzbezeichnung Polyethylen PE Polypropylen PP Polystyrol PS Polyvinylchlorid PVC Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer ABS Polymethylmethacrylat PMMA Polyamid PA Polyethylentherephthalat PET Sonstige technische Thermoplaste z.b. PBT, POM, TPU, TPE Polyurethan PUR Duroplaste z.b. UP-, EP-Harze Typische Anwendungen Beispiele Büro-/Informationstechnik, Kabelummantelungen Innenausrüstung von Waschmaschinen und Geschirrspülern, Gehäuse von z.b. Kaffeemaschinen Innenausrüstungen von Kühlschränken, Gehäuse für Kleingeräte, Datentechnik und Consumerelektronik Kabelummantelungen, -kanäle, Stecker, Kühlschrankdichtungen, Gehäuse, antistatische Verpackg. für Bauteile Gehäuse für Telefone, Kaffeemaschinen, Flachbildschirme, sonstige Monitore Lampen, Leuchten, Handy-Displays Isolatoren, Motorkomponenten, Lichttechnik, Kleingeräte, Installationstechnik (Schalter, Relais, Trafoteile) Installationstechnik (Elektromotorenteile, Schalter, Sensoren, Transformatoren), Lichttechnik Datentechnik (z.b. CD-Laufwerksteile), Gehäuse, Griffschalen, Lichttechnik, Installationstechnik Dämmung in Kältegeräten, Kabel, Stecker, Schalldämmung in Geschirrspülern Leiterplatten, Kondensatorummantelungen, Installationstechnik Für den überwiegenden Anteil der eingesetzten Kunststoffe wird davon ausgegangen, dass der Produktionsenergieaufwand um den Faktor 2 bis 3 größer ist als der untere Heizwert des Kunststoffs. Allerdings wird derzeit nur ein geringer Anteil werkstofflich verwertet. Dies betrifft ausschließlich Thermoplaste wie PP, ABS oder PS, die überwiegend als Gehäusekunststoffe Ergänzte Darstellung nach [consultic 2010]. Darstellung nach [VKE 2003].

31 12 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten eingesetzt und möglichst sortenrein bei einer Demontage separiert werden [Müller/Giegrich 2005]. Durch die fortschreitende Entwicklung von Sortieraggregaten, z. B. auf Basis der Nahinfrarottechnik (NIR), wird zunehmend die Sortenreinheit automatisch separierter Kunststoffströme verbessert. Der Großteil der Kunststoffe wird als Mischkunststofffraktion energetisch verwertet, wodurch Primärenergieträger substituiert werden. Bei der Verbrennung können verschiedene Schadstoffe entstehen, wie z. B. Salzsäure aus PVC oder Dioxine aus Flammschutzmitteln [Müller/Giegrich 2005]. Schadstoffe Die in 5 Abs. 1 Satz 1 ElektroG aufgeführten Schadstoffe wie z. B. Blei, Quecksilber, sechswertiges Chrom, Cadmium etc. dürfen entsprechend der Umsetzung der RoHS- Richtlinie nur in bestimmten Mengen bei der Herstellung verbaut werden. Dieses Stoffverbot gilt nicht für Elektronikgeräte der Kategorien 8 und 9 sowie für Elektro(nik)geräte, die vor dem 1. Juli 2006 erstmals in einem Mitgliedstaat der Europäischen Union in Verkehr gebracht wurden. 32 Mittels dieser eingeschränkten Verwendung sollen die Umwelt- und Gesundheitsbelastung durch schadstoffbelastete Geräte möglichst gering gehalten. Grundsätzlich sollen diese Stoffe vermieden und durch weniger gefährliche Materialien im Herstellungsprozess ersetzt werden. Ein vorsätzlicher oder fahrlässiger Verstoß gegen die aufgeführten Stoffverbote kann mit einer Geldbuße in der Höhe von bis zu geahndet werden. 33 Bei der Herstellung von Elektro(nik)geräten werden neben Schwermetallen auch Halogene und Weichmacher eingesetzt. Darüber hinaus finden sich in enthaltenen Batterien vorwiegend Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Chrom, Nickel und Zink. Diese Stoffe werden bei der Behandlung der EAG, z. B. in Stäuben bei der mechanischen Aufbereitung oder Rauchgasen bei der thermischen Behandlung, freigesetzt [Janz 2010]. Vor dem Hintergrund der Verringerung des Schadstoffeintrags aus Elektro(nik)geräten in Abfällen kann aufgrund der Toxizität der enthaltenen Schwermetalle nur ein relativ geringer Anteil von EAG ohne vorherige Entfrachtung bzw. Separierung direkt aus dem Gesamtstrom der Altgeräte verwertet werden [Sander et al. 2004]. Nimmt der menschliche Körper die so freigesetzten Schadstoffe über die Atemwege (pulmonal), über die Haut (perkutan) oder die Mundschleimhäute (oral) auf, können sie eine toxische Wirkung haben und beispielsweise krebserregend wirken, zu allergischen Reaktionen oder Organschädigungen führen [Janz 2010] Das Stoffverbot gilt auch nicht für Ersatzteile für die Reparatur oder die Wiederverwendung von Elektro- und Elektronikgeräten, die erstmals vor dem 1. Juli 2006 in Verkehr gebracht wurden. Gemäß 23 Abs. 2 ElektroG.

32 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Registrierte Produktmengenströme 2006 Eine erste Berichterstattung an die EU-Kommission über die Daten der Erfassung, die Wiederverwendung und die Behandlung von Elektro- und Elektronikaltgeräten entsprechend der WEEE-Richtlinie erfolgte im Juli 2008 für das Jahr Demnach wurden im Jahr 2006 ca. 1,84 Mio. Mg Elektro(nik)geräte in Verkehr gebracht, deren Aufteilung in die verschiedenen Gerätekategorien Abbildung 5 verdeutlicht. Diese Angabe erfolgt aus der Meldung der registrierten Hersteller im Sinne des ElektroG (Produzenten, Importeure und Vertreiber) an die EAR [BMU 2008]. Die Altgeräterücknahme begann bundesweit am Insgesamt wurden etwa Mg EAG gesammelt (siehe Abbildung 5). Der Anteil der EAG aus privater Nutzung (business to consumer - b2c) betrug ca. 94,1 Gew.-% (entspricht ca Mg). Aus dieser Menge resultiert eine spezifische Sammelmenge von über 8 kg/(e*a), welche deutlich über dem europaweit gültigen Sammelziel von 4 kg/(e*a) liegt. Etwa Mg der insgesamt gesammelten EAG konnten nachweislich als komplette Geräte wiederverwendet werden. Die für eine weitere Behandlung verbliebenen ca Mg EAG wurden überwiegend im Inland verarbeitet. Lediglich etwa Mg wurden 2006 nachweisbar im Ausland behandelt. Die erst für das Jahr 2007 vorgeschriebenen Verwertungsquoten wurden somit für fast alle Gerätekategorien bereits erreicht [BMU 2008] in Verkehr gebrachte Mengen an Elektro(nik)geräten: GK 1 39,4% 2006 gesammelte und registrierte Mengen an EAG: GK 1 61,3% GK 2 7,9% Menge [Mg] GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK 10 0,8% GK 9 1,0% GK 8 1,4% GK 7 1,4% GK 6 6,5% GK 5 6,3% GK 4 18,2% GK 3 17,1% Menge [Mg] GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK 10 0,9% GK 9 0,2% GK 8 0,5% GK 7 0,6% GK 6 1,5% GK 5 0,8% GK 4 15,0% GK 3 13,6% GK 2 5,7% Abbildung 5: Gegenüberstellung der Mengen an in Verkehr gebrachte Elektro(nik)geräte (links) und gesammelte sowie registrierte EAG (rechts) für das Jahr 2006 Die erhobenen Daten werden als Jahresmengen gewertet, da davon ausgegangen werden kann, dass bereits seit Jahresbeginn 2006 Altgeräte für die kostenlose Rückgabe gelagert wurden. Die für die Entsorgung und Behandlung verantwortlichen Hersteller sind verpflichtet, diese Mengen der EAR zu melden. Gleiches gilt für die öre, sofern sie von ihrem Optierungsrecht Gebrauch machen, oder für Hersteller, die in eigener Regie freiwillig zurückgenommene EAG entsorgen lassen. In der insgesamt erfassten Jahresmenge von ca Mg ebenfalls enthalten sind gewerbliche EAG (business to business - b2b), die vor dem in Verkehr gebracht und vom Letztbesitzer an die Erstbehandlungsanlagen angeliefert wurden. Diese Mengen sind der EAR nicht meldepflichtig, weshalb eine Erhebung durch die Statistischen Landesämter bei den Erstbehandlungsanlagen durchgeführt wurde [BMU 2008]. Die weitreichenden Umstellungen und geänderten Verantwortlichkeiten im Rahmen des bundesweiten Beginns der Altgeräterücknahme führten zu Ungenauigkeiten in der Datenerhebung der Mengenströme von Elektro- und Elektronikgeräten. Es ist zu berücksichtigen, dass ein Teil der Hersteller seinen Meldepflichten nicht nachkam und von den (nicht re-

33 14 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten gistrierten) Vertreibern keine einzige Meldung an die EAR erfolgte. Die Datenerhebung der Statistischen Landesämter ist ebenfalls mit Unsicherheiten behaftet, da nicht alle zertifizierten Erstbehandlungsanlagen für die Mengenermittlung beteiligt wurden [BMU 2008]. Gemäß der Datenerhebung über die grenzüberschreitende Verbringung von genehmigungspflichtigen Abfällen wurden 2006 ca Mg EAG 34 exportiert [UBA 2007a] und ca Mg importiert [UBA 2007b] Lagerbildung (Horten) Nur ein sehr geringer Bruchteil der jährlich in Verkehr gebrachten Menge an Elektro(nik)geräten wird noch im selben Jahr als EAG entsorgt. Der überwiegende Anteil verbleibt über mehrere Monate bzw. Jahre in der Nutzungsphase und ersetzt anteilig die aus dem Haushaltsbestand entsorgten EAG. Steigt dabei der Ausstattungsgrad der Haushalte, vergrößert sich das (anthropogene) Lager zukünftig zu entsorgender EAG. Das Horten von defekten und/oder noch funktionstüchtigen Elektro(nik)geräten in Kellern und Dachböden durch den Verbraucher vergrößert dieses Lager zusätzlich und führt dazu, dass Teilfraktionen erst mit erheblicher Zeitverzögerung aus der Nutzungsphase in die Entsorgungsphase gelangen. Horten ist im Prinzip eine Haushaltsbestandsänderung, wobei der Nutzungsgrad oder die Qualität dieser Elektro(nik)geräte nicht näher definiert werden kann. Das Horten dieser Geräte wirkt sich auf eine Mengenstrombilanz nur dann aus, wenn in einer definierten Zeiteinheit mehr eingelagert als entsorgt wird oder umgekehrt [Janz/Bilitewski 2009]. Es wird geschätzt, dass derzeit jährlich rund Mg defekte und/oder noch funktionstüchtige Elektro(nik)geräte durch den Verbraucher in der Nutzungsphase gehortet werden [Janz et al. 2009a, Janz et al. 2009b] Potenzielles EAG-Aufkommen Statistiken über die in Deutschland insgesamt anfallenden EAG-Mengen werden nicht erhoben [Sander/Schilling 2010, Müller/Giegrich 2005]. Die große Anzahl verschiedener Gerätearten und -typen sowie deren unterschiedliche Qualitäten und Nutzungsdauern erschwert die Bestimmung eines potenziellen EAG-Aufkommens. Die Nutzungsdauer eines Elektro(nik)gerätes ist je nach Geräteart und GK sehr unterschiedlich. Die durchschnittliche Nutzungsdauer beträgt beispielsweise für ein Mobiltelefon oder einen PC ca. 3 Jahre, für ein Fernseh- oder Radiogerät ca. 7 Jahre und für Haushaltsgroßgeräte wie Waschmaschine oder Kühlschrank ca. 10 Jahre [BMF 2000, Rotter et al. 2006a, Rotter et al. 2006b]. Besonders das Nutzungsverhalten der Verbraucher ist dabei ein großer Unsicherheitsfaktor. Der Letztbesitzer entscheidet, ob und wann ein Elektro(nik)gerät der sachgemäßen Entsorgung zugeführt wird. Durch eine Folgenutzung, beispielsweise als Zweitgerät im eigenen Haushalt oder durch Verkauf auf Onlineplattformen wie z. B. ebay, oder auch das Einlagern gebrauchter und/oder defekter Geräte im Haushalt, wird eine vom Hersteller vorgesehene (technische) Nutzungs- oder Abschreibedauer mitunter um ein Vielfaches überschritten. Dadurch wird es für diese Geräte oder besonders für den Gerätemix der einzelnen GK nahezu unbestimmbar, wann ein zu einem bestimmten Zeitpunkt in Verkehr gebrachtes Elektro(nik)gerät als EAG in die Entsorgung gelangt bzw. welche Menge für eine GK erwartet 34 Summe aus Abfallart (ausrangierte große Haushaltsgeräte) und (andere ausrangierte elektrische und elektronische Haushaltsgeräte gemäß EG-Abfallstatistikverordnung.

34 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 15 wird. Wie die Abbildung 6 exemplarisch verdeutlicht, ist die Charakteristik einer dynamischen Mengenentwicklung sehr vom jeweiligen Elektro(nik)gerät abhängig und stark variabel. 35 Abbildung 6: Qualitative Darstellung der Charakteristik einer dynamischen Mengenentwicklung von EAG Verschiedene wissenschaftliche Studien haben das jährlich potenziell für die Entsorgung anfallende EAG-Aufkommen prognostiziert. Aufgrund der nicht einheitlichen Datenbasis, z. B. hinsichtlich der Gerätegewichte und angenommenen Nutzungsdauern, weisen die angeführten Mengenwerte zum Teil große Varianzen auf (siehe Anhang 1). Der überwiegende Anteil der Prognosen wurde vor Inkrafttreten der WEEE-Richtlinie respektive des ElektroG erstellt, weshalb die Zuordnung zu den jeweiligen Gerätekategorien nicht einheitlich und/oder eindeutig ist. Darüber hinaus basieren die Mengenermittlungen auf sehr unterschiedlichen Methoden, deren Ansätze ebenfalls im Anhang 1 aufgeführt sind. Die verschiedenen Prognosen schwanken über die verschiedenen Jahre in einem Bereich von 1,5 bis 2,0 Mio. Mg. Diese Angaben liegen somit deutlich über den bei der EAR in der Behandlung erfassten EAG Mengen. Für die weitere Betrachtung wird von einem potenziellen jährlichen EAG-Aufkommen von 1,8 Mio. Mg ausgegangen, wovon der Anteil an b2c- Geräten 1,1 Mio. Mg und der Anteil an b2b-geräten 0,7 Mio. Mg entspricht Nicht dokumentierte EAG-Mengenströme Ein Vergleich im Meldewesen der EAR gemeldeten EAG-Mengen (ca Mg) mit dem potenziellen EAG-Aufkommen (1,8 Mio. Mg.) zeigt, dass über einen großen Anteil zu behandelnder EAG keine oder nur unzureichende Informationen über deren Verbleib vorliegen bzw. erhebliche Mengenströme am Meldewesen der EAR vorbeilaufen. Das Mengenstromgerüst für EAG in Deutschland setzt sich neben den dokumentierten Mengenströmen des 35 An dieser Stelle wird bewusst offen gelassen, welche der Varianten welchem Gerätebeispiel zuzuordnen ist.

35 16 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Meldewesens der EAR aus folgenden Mengenströmen zusammen, deren Quantität grob eingeschätzt werden kann. Unsachgemäße Entsorgung über Restabfall Trotz der Getrennthaltungspflicht besteht etwa 1 % des Restmülls aus tonnengängigen EAG. 36 Hierbei handelt es sich ausschließlich um Mobiltelefone, (Radio)-Wecker, Staubsauger und weitere Kleingeräte. Bezogen auf das Jahr 2006 (bundesweite Restmüllmenge 14,26 Mio. Mg) resultiert daraus eine Menge von ca Mg, die unsachgemäß über die Restmülltonne entsorgt wurden [Janz et al. 2009a, Janz et al. 2009b, Janz/Bilitewski 2009]. (Illegal) exportierte Mengen Prognosen gehen davon aus, dass im Jahr 2008 etwa Mg über den Hamburger Hafen exportiert wurde. Teilweise wurden diese Mengen als lose Schüttung oder als Zuladung in gebrauchten Fahrzeugen verschifft. Wert- und Warenanalysen zeigten, dass es sich bei diesen Geräten kaum um Neugeräte handelte und ein wesentlicher Anteil dieser Geräte in einem sehr schlechten Zustand war und sie somit illegal als gebrauchte Geräte verbracht wurden, obwohl sie als EAG einzustufen waren [Sander/Schilling 2010]. Verlustmengen nach Osteuropa beziffert die TU Dresden auf ca Mg im Jahr Diese Mengen werden vor den Sammel- und Übergabestellen oder aus Straßensammlungen abgegriffen [Janz et al. 2009a, Janz et al. 2009b, Janz/Bilitewski 2009]. Die Hauptursache dieser überwiegend illegalen Exporte liegt vor allem in der rechtlich nicht vorhandenen Abgrenzung zwischen Alt- und Gebrauchtgerät. So gelten die Bestimmungen des Abfallverbringungsrechts (bestimmt durch die EG-Abfallverbringungsverordnung 37 und das Abfallverbringungsgesetz 38 ) auf EAG im Sinne von Abfall und nicht für Gebrauchtgeräte, die noch funktionsfähig oder reparaturfähig sind [Prelle 2009]. Grundsätzlich ist die Ausfuhr von zur Beseitigung bestimmten EAG verboten, die Ausfuhr von zur Verwertung bestimmten EAG ist stark eingeschränkt. Die Anlaufstellenleitlinien 39 enthalten wesentliche Aussagen zur Abgrenzung und Mindestkriterien zur Kontrolle, sind aber nicht verbindlich und im Vollzug (z. B. beim Zoll) nur schwer umsetzbar [Prelle 2009]. Weitere Mengen Auch das Meldewesen an sich weist Schwächen in der Mengenerfassung auf. So können für das Jahr 2007 effektive Meldedefizite optierter Mengen durch den öre angenommen werden. Weitere Schwächen sind die unbekannte Zahl der Nichtmelder an die EAR, deren Mengen entsprechend nicht erfasst werden [Rhein/Meyer 2009]. Andienungen an karitative Einrichtungen werden ebenfalls mengenmäßig nicht erfasst [Janz/Bilitewski 2009]. Durch eine Beraubung wertstoffhaltiger Bauteile und Komponenten, wie z. B. Kabeln, Leiterplatten oder Umlenkeinheiten, wird zum einen die Masse der zu behandelnden EAG reduziert, zum anderen wird dadurch eine höherwertige Verwertung dieser EAG in Form von Es ist nicht abzugrenzen, ob es sich bei diesen Geräten um noch gebrauchsfähige Elektro(nik)geräte oder EAG handelt. Da mit der (illegalen) Entsorgung der Geräte über die Restmülltonne ein Entledigungswille des Letztnutzers vorliegt, werden diese Geräte als EAG eingestuft. Verordnung (EG) Nr. 1013/2006 über die Verbringung von Abfällen (VVA). Abfallverbringungsgesetz (AbfVerbrG) vom 19. Juli 2007 (BGBl. I S. 1462). Geänderte Anlaufstellenleitlinie Nr. 1 für die Verbringung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten vom 14. und , gültig ab dem

36 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 17 Wiederverwendung oder Bauteilrückgewinnung unterbunden. Besonders in Zeiträumen, in denen die Rohstoffpreise hoch sind, lässt sich dieses Phänomen verstärkt beobachten. Die Beraubungsquote liegt in bestimmten Stadtgebieten bei über 50 %, was neben wirtschaftlichen Schäden zu erheblichen Gesundheits- und Umweltgefährdungen führt [Friege 2009] Übersicht Mengenströme Die zuvor beschriebenen Mengenströme der Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten sind in der Abbildung 7 quantifiziert veranschaulicht. Der Darstellung wird keine Vollständigkeit unterstellt, sie verdeutlicht aber, dass die Bestimmung der Mengenströme mitunter großen Ungenauigkeiten unterliegt. Es kann beispielsweise der Import- und Exportstrom gebrauchter Elektro(nik)geräte, die weiterhin genutzt werden, aufgrund eines nicht vorhandenen Meldewesens nicht quantifiziert werden. Auch unter der Berücksichtigung der zuvor genannten nicht dokumentierten EAG-Mengenströme verbleibt bei einem angenommenen Abfallpotenzial von 1,8 Mio. Mg EAG pro Jahr für das Jahr 2006 ein Schwund von ca Mg (zum Vergleich, die in 2006 über das Meldewesen der EAR erfassten Mengen liegen in annähernd der gleichen Größenordnung).

37 18 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Abbildung 7: Mengenströme der Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten für das Jahr 2006

38 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 19 Die Entwicklung der im Meldesystem der EAR dokumentierten Mengen in Verkehr gebrachter Elektro(nik)geräte sowie erfasster und behandelter EAG lässt für die Folgejahre 2007 und 2008 leichte Schwankungen erkennen. Die in der Tabelle 3 dargestellten Mengen [BMU 2010] entsprechen den Daten der gemäß Artikel 12 Abs. 1 der WEEE-Richtlinie geforderten Berichtspflicht. Nach einer anfänglichen Sammelmenge von über 8 kg pro Einwohner und Jahr wurden in den Jahren 2007 mit 6,3 und 2008 mit 7,8 kg pro Einwohner und Jahr geringere Sammelmengen erzielt. Tabelle 3: GK Bezeichnung Dokumentierte Mengen gemäß der Berichterstattung an die EU Kommission für die Jahre 2006 bis Haushaltsgroßgeräte Haushaltskleingeräte IT- und Telekommunikationsgeräte Geräte der Unterhaltungselektronik Beleuchtungskörper / Gasentladungslampen i. V. gebrachte Elektro(nik)geräte (Mg in 2006) i. V. gebrachte Elektro(nik)geräte (Mg in 2007) i. V. gebrachte Elektro(nik)geräte (Mg in 2008) gesammelte EAG-Menge (Mg in 2006) gesammelte EAG-Menge (Mg in 2007) gesammelte EAG-Menge (Mg in 2008) elektrische und elektronische Werkzeuge Spielzeug sowie Sport- und Freizeitgeräte Medizinprodukte Überwachungs- und Kontrollinstrumente automatische Ausgabegeräte Wie in Abbildung 8 dargestellt, ergeben sich auch für die Folgejahre erhebliche Differenzen zwischen in Verkehr gebrachter Menge und erfasster EAG-Menge. In den Jahren 2007 und 2008 beträgt die gesammelte Menge lediglich etwa ein Drittel der im selben Jahr in Verkehr gebrachten Elektro(nik)gerätemenge. Auch wenn diese Mengen nicht direkt miteinander vergleichbar sind, zeigt sich dennoch, dass bezogen auf ein Abfallpotenzial von ca. 1,8 Mio. Mg, der Verbleib eines Großteils des Abfallpotenzials nicht abschließend geklärt ist. Abbildung 8: Auswertung der gemeldeten EAG-Mengen für die Jahre 2006 bis Informationsströme Die Übermittlung und Weitergabe von Informationen im Verlauf des Lebenszyklus von Elektro(nik)geräten hat eine äußerst komplexe Struktur. Dies betrifft u. a. die gesetzlich geforderten Melde- und Nachweispflichten, über die im Wesentlichen die Verwertung von EAG- Mengen koordiniert werden und die gleichzeitig eine Bemessungsgrundlage für die Wirksamkeit der vorhandenen Verwertungsstrukturen und -strategien schaffen.

39 20 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Nur ein Bruchteil der im Lebenszyklus erhobenen Informationen und Daten sind für entsorgungstechnische Aspekte relevant. 40 Im Weiteren wird herausgestellt, über welche Wege und Medien produktspezifische und mitunter entsorgungsrelevante Informationen derzeit in die Entsorgungsphase übermittelt werden. Hierbei wird unterschieden zwischen Informationen, die dem Elektro(nik)gerät separat beigefügt sind (z. B. Gebrauchsanweisung), und Informationen übertragende optische Kennzeichnungen, die an das Elektro(nik)gerät angebracht sind Melde- und Nachweispflichten Im Rahmen des ElektroG wird der Weg der Melde- und Nachweispflichten der Akteure bei der Behandlung von EAG aus privater Nutzung und daraus folgender Informationsströme geregelt. In der Abbildung 9 ist dieses Zusammenspiel grafisch dargestellt, die Pfeilspitzen zeigen die Orientierung der Informationsströme an. Abbildung 9: Informationsströme aufgrund von Melde- und Nachweispflichten Nach der kostenfreien Abgabe von EAG durch den Nutzer an öffentlichen Sammel- oder Übergabestellen werden diese im Rahmen der geteilten Produktverantwortung durch den öre in Sammelgruppen zur Abholung durch den Hersteller bereitgestellt. Dies ist der Regelfall. Als freiwillige Option besteht die Möglichkeit, dass eine Sammlung durch den Hersteller oder Händler erfolgt. 40 Auf eine detaillierte Darstellung des herstellungsinternen Informationsmanagements über Produktplanung, Produktion und Logistik und Informationsströmen im Zusammenhang mit distributiven Prozessen wird an dieser Stelle verzichtet.

40 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 21 Im Rahmen der Abholkoordination und anschließender Behandlung erfolgt ein umfangreicher Informationsaustausch. So wird durch den öre die Containervollfüllung erfasster Sammelgruppen an die EAR gemeldet, die daraufhin die Abholpflicht, u. a. auf Basis seiner gemeldeten jährlich in Verkehr gebrachten Elektro(nik)gerätemenge, einem bestimmten Hersteller zuweist. Letztere sind den Entsorgern gegenüber verpflichtetet, Informationen zur Wiederverwendung und Behandlung ihrer in Verkehr gebrachten Elektro(nik)geräte bereitzustellen. Von Seiten der Entsorger erfolgen Meldungen über die Menge behandelter, verwerteter und beseitigter Mengen an den Hersteller. Die Mengenmeldungen laufen bei der EAR zusammen und werden der zuständigen Behörde genannt, die diese Meldedaten wiederum der Europäischen Kommission meldet Weitergabe produktspezifischer Informationen Jeder Hersteller hat den größten Informationsgehalt über sein eigenes Produkt. Bezüglich der Übertragung und Weitergabe an im Lebenszyklus nachfolgende Akteure (Nutzer, Entsorger) erfolgt eine zielgerichtete Auswahl dieser Informationen, um den Informationspflichten des ElektroG bzw. hinsichtlich der Produktsicherheit nachzukommen. Vom Hersteller werden an den Nutzer im Wesentlichen Informationen weitergegeben, die Funktion und Einsatz des Gerätes betreffen. Informationen über das Gerät werden in zwei wesentlichen Kategorien dargereicht: Informationen, welche direkt auf dem Gerät angebracht sind (u. a. optische Kennzeichnung, Typenschilder, Barcodes und Textinformationen), Informationen, die dem Produkt separat beigefügt sind (u. a. Gebrauchsanweisung, Produktverpackung). Während die erste Kategorie sich nur in einem geringen Maß an den Nutzer richtet und vor allem die Kenntnis der Kennzeichnungen oftmals für diesen unerschlossen bleibt, enthält die zweite Kategorie neben einer umfangreichen Produktbeschreibung die für den Nutzer wichtigen Informationen zu Inbetriebnahme/Installation, Betrieb (u. a. Stromverbrauch, notwendige Verbrauchsmittel), Schadensfall und Garantieleistungen. Der Informationsgehalt, der den Nutzer erreicht, ist deshalb relativ hoch, zumal der Nutzer seinen Informationsstand aus Erfahrungswerten früherer Käufe vergleichbarer Geräte und durch externe Informationsquellen wie dem Internet noch vergrößern kann. Nach Beendigung der Nutzungsphase liegen die separat beigefügten Informationen sowie die Erfahrungswerte des Nutzers (z. B. die vermeintliche Art des Defekts eines Geräts) i. d. R. nicht mehr vor und auch die angebrachten Informationen können, z. B. aufgrund von Umgebungseinflüssen in der Lesbarkeit eingeschränkt sein, wodurch der Informationsstand eines Entsorgers bezüglich eines bestimmte Geräts deutlich reduziert ist. Verschärft wird Divergenz dadurch, dass während der Nutzung Einwirkungen auf das Gerät vorgenommen worden sein können, die das Gerät in seiner ursprünglichen, ehemals in Verkehr gebrachten Beschaffenheit verändert haben. Zu diesen Einwirkungen zählen u. a. der Komponentenaustausch im Rahmen von Reparatur und Wartung oder Verbesserungen, die die Leistung des Gerätes steigern. Dieser reduzierte Informationsgehalt in der Entsorgungsphase soll dadurch ausgeglichen werden, dass die Hersteller gemäß 13 Abs. 6 ElektroG den Wiederverwendungseinrichtungen, Behandlungsanlagen und Anlagen zur stofflichen Verwertung Informationen über die

41 22 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Wiederverwendung und Behandlung für jeden in Verkehr gebrachten Typ neuer Elektro- und Elektronikgeräte innerhalb eines Jahres nach dem Inverkehrbringen des jeweiligen Gerätes in Form von Handbüchern oder in elektronischer Form zur Verfügung [...] stellen Optische Produktkennzeichnungen Auf Elektro(nik)geräten sind verschiedene optische Kennzeichnungen in Form von grafischen, darstellerischen Symbolen vorzufinden. Die Bandbreite reicht von gesetzlich verpflichtenden Produktkennzeichnungen beim Inverkehrbringen von Elektro(nik)geräten und freiwilligen Prüfzeichen mit Zertifizierungen durch Dritte bis hin zu weiteren, mitunter frei wählbaren Labels ohne Vertragsbindung. An jede dieser Kennzeichnung ist eine Bedeutung geknüpft, deren Aussage bzw. Information gemeinsam mit dem jeweiligen Gerät in die nächste Produktlebensphase übermittelt wird. Im Folgenden werden die drei Gruppen exemplarisch erläutert. Verpflichtende Produktkennzeichnungen Elektro(nik)geräte sind gemäß 7 ElektroG dauerhaft zu kennzeichnen. Die Kennzeichnung muss zugänglich, haltbar, leserlich und unauslöschlich angebracht sein. Dies erfolgt i. d. R. durch Beschriftungen und der Verwendung von Symbolen, die direkt auf das Elektro(nik)gerät aufgebracht sind. 41 Der Informationsgehalt der Kennzeichnung besteht aus drei Elementen: Herstellerkennzeichnung in Form von Name/Handelsmarke, Warenzeichen oder registrierter Firmennummer zur Identifikation des Herstellers (siehe Abbildung 10), durchkreuzte Mülltonne zur Lenkung des Nutzers, die Geräte separat vom Hausmüll zu entsorgen (siehe Abbildung 10), Abgrenzungsdatum des Inverkehrbringens i. d. R. in Form von einer unverschlüsselten Beschriftung (Anordnung JJJJ-MM-TT) oder durch die Kennzeichnung mit einem Balken unter der durchkreuzten Abfalltonne. 42 Für den Großteil der Elektro(nik)geräte 43 besteht zudem gemäß dem Produktsicherheitsgesetz 44 (ProdSG) und der ersten Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz 45 (1. ProdSV) die gesetzliche Pflicht für eine CE-Kennzeichnung. CE steht als Abkürzung für Europäische Gemeinschaften (französisch Communautés Européennes ). Die CE-Kennzeichnung soll die Übereinstimmung eines Produktes mit den jeweils maßgeblichen EG-Richtlinien 46 darstellen, sodass Marktüberwachungsbehörden von der Erfüllung grundlegender Sicherheitsanforderungen, u. a. Herstellung des Gerätes nach Europäischer Gemeinschaft geltendem Ist eine Kennzeichnung direkt am Gerät aufgrund der Baugröße oder anderer Einschränkungen nicht möglich, ist das Symbol auf die Verpackung, die Gebrauchsanweisung oder den Garantieschein aufzudrucken. Wird der Balken unter der durchkreuzten Abfalltonne genutzt, muss das Herstelldatum nicht zusätzlich angebracht werden. Durch das Abgrenzungsdatum werden historische und neue Altgeräte unterschieden. Gemäß 1 1. ProdSV elektrische Betriebsmittel zur Verwendung bei einer Nennspannung zwischen 50 und V für Wechselstrom und zwischen 75 und V für Gleichstrom. Gesetz über die Bereitstellung von Produkten auf dem Markt (Produktsicherheitsgesetz - ProdSG), Ausfertigungsdatum: 08. November.2011 (BGBl. I S. 2179). Verordnung über die Bereitstellung elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen auf dem Markt, Ausfertigungsdatum 11. Juni 1979, zuletzt geändert durch Artikel 15 des Gesetzes vom 08. November 2011 (BGBl. I S. 2178). In diesem Fall die EG-Richtlinie 2006/95/EG (Richtlinie zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen vom 12. Dezember 2006).

42 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 23 Stand der Sicherheitstechnik, ausgehen können. 47 Da diese Erklärung vom Hersteller ausgeht, handelt es sich bei der CE-Kennzeichnung um kein Prüfzeichen einer zertifizierten Stelle. Der Hersteller muss die Kennzeichnung sichtbar, lesbar und dauerhaft auf des Elektro(nik)gerät aufbringen. 48 Freiwillige Prüfzeichen mit Zertifizierung Prüfzeichen werden auf Antrag des Herstellers von zertifizierten wissenschaftlichtechnischen Instituten vergeben. Dadurch bestreben Hersteller, ihre Produkte im Markt zu differenzieren, indem besondere Produktmerkmale (Sicherheit in der Anwendung oder Umweltverträglichkeit) hervorgehoben werden. Freiwillige Prüfzeichen sind u. a. das GS-Zeichen, geprüfte Sicherheit (siehe Abbildung 10), welches von einer zugelassenen Prüfstelle wie z. B. dem Technischen Überwachungsverein (TÜV) ausgestellt wird, oder der Blaue Engel des Deutschen Instituts für Kennzeichnung und Gütesicherung e.v. (RAL). Die Anforderungen an die Erlangung einer solchen Kennzeichnung sind sehr unterschiedlich und richten sich u. a. nach technischen Aspekten hinsichtlich Sicherheit und Anwendung (GS-Zeichen) oder Umweltanforderungen, u. a. den Einsatz von Rohstoffen, Energieverbrauch, Emissionen im Falle des Blauen Engels [BITKOM 2007]. Abbildung 10: Optische Produktkennzeichnungen am Beispiel eines LCD-Monitors Weitere freiwillige Umweltkennzeichnungen Umweltkennzeichnungen sind i. d. R. freiwillige Maßnahmen, welche die positiven Eigenschaften eines Produktes hervorheben. Sie haben keinen allgemein verbindlichen, sondern vielfach werbenden Charakter, der umweltinteressierte Konsumenten auf das jeweilige Produkt aufmerksam machen soll und den Hersteller mit einem positiven Image belegt [BMU/BDI/UBA 2008]. Um missverständliche, unseriöse oder banale Umweltbewertungen zu vermeiden und die Nachfrage jener Produkte zu unterstützen, die weniger Umweltbelastungen verursachen, wurde die Norm DIN EN ISO entwickelt, 49 welche allgemeine Grundsätze zu produktbezogenen Umweltkennzeichnungen und -deklarationen festlegt Vor der Anbringung der CE-Kennzeichnung ist eine Konformitätsbewertung durchzuführen. Die daraus folgende Konformitätserklärung gemäß Anhang III B der Richtlinie 2006/95/EG sowie technische Unterlagen gemäß Anhang IV Nr. 3 der Richtlinie 2006/95/EG müssen den zuständigen Behörden bereitgehalten werden. Die Mindesthöhe beträgt 5 mm. Sollte eine direkte Anbringung an das Elektro(nik)gerät nicht möglich sein, muss die CE-Kennzeichnung z. B. auf der Verpackung oder Gebrauchsanweisung angebracht sein. Umweltkennzeichnungen und -deklarationen (Allgemeine Grundsätze) vom Februar 2002.

43 24 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Wegen der positiven Markenwirkung dieser freiwilligen Kennzeichnungen wird nicht nur das Konsumverhalten für diese Produkte gefördert. Da die Kriterien zur Erlangung dieser freiwilligen Kennzeichnungen bereits in die Produktentwicklung einfließen können bzw. während des Produktionsprozesses eingehalten werden müssen, stellt diese Maßnahme ebenfalls ein Instrument zur Wahrnehmung der Hersteller- bzw. Produktverantwortung dar. 2.3 Charakteristika der Abfallfraktion EAG Die gesamte Abfallfraktion EAG stellt ein extrem heterogenes Altproduktgemisch dar, welches sich aus verschiedenen Gerätekategorien, -arten und -typen unterschiedlicher Hersteller zusammensetzt. Die Zuweisung der Elektro(nik)geräte in die bekannten zehn Gerätekategorien (siehe Tabelle 1) folgt einer vorgegebenen Nutzungskategorie (Unterhaltungselektronik, IuK) oder Größeneinordnung (Haushaltskleingerät). Die Einteilung der SG verschneidet diese Gerätekategorien vornehmlich hinsichtlich ihrer Größe und nicht aufgrund ihres anschließenden Recyclingverfahrens (mit Ausnahme von Kühlgeräten und Beleuchtungskörpern). Die stoffliche Zusammensetzung von EAG ist überaus komplex. Sie variiert je nach Geräteart oder dem jeweiligen Modell, wodurch aufgrund der hohen Produktvielfalt im Elektro(nik)gerätesektor eine genaue Kenntnis über die stoffliche Zusammensetzung der in der Entsorgung anfallenden EAG nicht vorliegt. Sowohl die Gewichte als auch die Zusammensetzungen der ehemals in Verkehr gebrachten Elektro(nik)geräte unterliegen aufgrund von veränderten Herstellungsprozessen und technologischen Weiterentwicklungen ständigen Schwankungen, wie die Ablösung der Bildröhre durch Plasma- und LCD- Flachbildschirmtechnologie verdeutlicht. Aus den folgenden Abbildungen ist ersichtlich, dass EAG generell zu einem hohen Bestandteil aus stofflich verwertbaren Materialien bestehen, die auf dem Sekundärrohstoffmarkt hohe Preise erzielen können (siehe Abbildung 3). Ein besonderes Wertstoffpotenzial enthalten die Fe- und NE-Metallfraktionen für eine anschließende stoffliche Verwertung. Ein besonders hohes Wertstoffpotenzial weisen Bauteile wie Kabel und Leiterplatten auf. Dies ist zum einen begründet durch den hohen Kupferanteil in Kabeln (ca. 37 Gew.-% laut [Müller/Giegrich 2005]), zum anderen durch den verhältnismäßig hohen Anteil an wertvollen Edel- und Platingruppenmetallen wie Gold, Silber sowie Palladium und Platin in den Leiterplatten. Darüber hinaus setzen sich EAG vorwiegend aus verschiedenen Kunststoffen zusammen. In der Praxis sind EAG vielfach um werthaltige Bestandteile beraubt, die dadurch einem sachgemäßen Verwertungsweg entzogen werden(vgl. Kapitel ). Durch die Verwendung von u. a. bromierten Flammschutzmitteln und asbest-, blei-, cadmium- oder selenhaltigen Bauteilen und Komponenten, enthält die Abfallfraktion EAG ein differenziertes Schad- und Störstoffgemisch, das in den Behandlungsprozessen zu separieren und sachgemäß zu entsorgen ist. 50 Wie Abbildung 11 veranschaulicht, weisen Haushaltsgroßgeräte einen vergleichsweise sehr hohen Anteil an Fe-Metallen auf, der im Recyclingprozess das wesentliche Wertstoffpotenzial ausmacht [Sander et al. 2004]. Aufgrund der Nutzungseigenschaften besteht ein Elektro- Herd aus vergleichsweise mehr Fe-Metallen als eine Waschmaschine oder ein Kühlgerät. 50 Eine Vielzahl von EAG enthält Schad- oder Störstoffe, die bei der Behandlung gesondert erfasst und einer sachgemäßen Beseitigung zugeführt werden müssen. Welche Stoffe, Zubereitungen und Bauteile mindestens aus getrennt gesammelten EAG zu entfernen sind, ist dem ElektroG Anhang III zu entnehmen. Anhang 2 gibt Hinweise, in welchen Geräten solche Stoffe, Zubereitungen und Bauteile vorkommen können [VDI ].

44 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 25 Das durchschnittliche Gewicht pro Einzelgerät beträgt für einen Elektro-Herd ca. 64 kg, für eine Waschmaschine aufgrund der Kontergewichte ca. 85 kg und für ein Kühlgerät (Kühlschrank mit Gefrierfach) ca. 38 kg [Rotter et al. 2006a; Rotter et al. 2006b]. Hochwertige Haushaltsgroßgeräte eignen sich besonders zur Wiederverwendung bzw. zur Bauteilentnahme (z. B. Motoren, Pumpen) für die Instandsetzung von Gebraucht- und Altgeräten. Die Reparatur und Instandsetzung wird vielfach durch Sozialbetriebe durchgeführt. Haushaltsgroßgeräte 8,6% 1,7% 7,0% Fe-Metalle NE-Metalle Kunststoffe 2,0% 2,7% 2,4% 8,2% Glas Verbunde elektr. Bauteile, Leiterplatten Motoren 2,6% 64,8% Kabel Batterien, Kondensatoren, LCDs Sonstiges Elektro-Herd Waschmaschine Kühlgerät 2,0% 4,0% 1,0% 5,6% 16,0% 0,1% 6,8% 3,3% 2,5% 41,0% 46,6% 34,5% Abbildung 11: 77,3% 25,5% 0,3% 5,0% 7,5% 2,2% Zusammensetzung von Haushaltsgroßgeräten sowie von den Gerätebeispielen Elektro-Herd, Waschmaschine und Kühlgerät 51 1,0% 3,9% 13,0% 1,0% Die Zusammensetzung von EAG nach Bauteilen und Materialien unterscheidet sich je nach Geräteart sehr stark, wie ein Vergleich der Zusammensetzung von Haushaltsgroßgeräten und Haushaltskleingeräten verdeutlicht. Haushaltskleingeräte beinhalten einen vergleichsweise weitaus geringeren Anteil an Metallen und bestehen überwiegend aus diversen Kunststoffen [Sander et al. 2004], wie Abbildung 12 darstellt. Die Zusammensetzung innerhalb der Kategorie variiert stark. Toaster haben beispielsweise einen im Vergleich zu Staubsauger 51 Grafische Darstellung auf Basis von [Sander et al. 2004], tabellarische Form in Anhang 3.

45 26 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten und Kaffeemaschinen deutlich höheren Anteil an Fe-Metallen bei einem geringen Kunststoffanteil [Rotter et al. 2006a; Rotter et al. 2006b]. Das durchschnittliche Gewicht pro Einzelgerät beträgt für einen Toaster und eine Kaffeemaschine ca. 1 kg und für einen Staubsauger ca. 7 kg [Rotter et al. 2006a; Rotter et al. 2006b]. In der GK Haushaltskleingeräte sind vermehrt elektronische Bauteile und Leiterplatten vorzufinden, die ein nicht zu vernachlässigendes Wertstoffpotenzial aufweisen. Grundsätzlich besteht für diese GK aufgrund der sehr heterogenen Zusammensetzung einer Vielzahl von Gerätearten und verschiedener Marken nur sehr eingeschränktes Wiederverwendungspotenzial. Haushaltskleingeräte 17,2% 0,4% 0,8% 15,1% Fe-Metalle NE-Metalle Kunststoffe Glas 4,2% 9,8% Verbunde elektr. Bauteile, Leiterplatten Motoren Kabel Batterien, Kondensatoren, LCDs Sonstiges Staubsauger 52,5% Toaster Kaffeemaschine 5,2% 5,9% 1,1% 0,1% 13,7% 10,3% 7,4% 6,6% 9,3% 8,7% 2,7% 40,3% 0,3% 0,9% 33,4% 52,5% 4,5% 0,7% 1,1% Abbildung 12: 26,7% 3,4% Zusammensetzung von Haushaltskleingeräten sowie von den Gerätebeispielen Staubsauger, Toaster und Kaffeemaschine 52 65,2% Noch weitaus komplexer als die Bestimmung der stofflichen Zusammensetzung einzelner Gerätekategorien ist die Ermittlung der Zusammensetzung einer beim öre kollektiv erfassten Sammelgruppe. Die folgende Darstellung der Sammelgruppe 3, die Geräte der Unterhaltungselektronik und IuK beinhaltet, wurde auf Basis von Demontageanalysen erhoben, da 52 Grafische Darstellung Haushaltskleingeräte auf Basis von [Sander et al. 2004], Gerätebeispiele Staubsauger, Toaster und Kaffeemaschine auf Basis von [Rotter et al. 2006], in tabellarischer Form in Anhang 3.

46 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 27 quantitative Daten über eine gerätebezogene Zusammensetzung der Sammelgruppen in der notwendigen Breite nicht vorliegen. Auf Basis dieser Analysen dominieren die Fraktionen Fe- Metalle und Kunststoffe neben vergleichsweise erhöhten Anteilen an NE-Metallen und bestückten Leiterplatten [Sander 2006]. Sammelgruppe 3 14,5% Fe-Metalle NE-Metalle 1,3% 5,0% 30,3% Kunststoffe Glas Verbunde 12,2% elektr. Bauteile, Leiterplatten Motoren 30,5% 6,2% Kabel Batterien, Kondensatoren, LCDs Sonstiges PC-Tastatur Telefon Fernseher 2,1% 6,8% 8,2% 9,0% 16,5% 3,7% 4,0% 0,3% 0,1% 16,2% 8,4% 9,6% 45,4% 1,0% 8,7% 23,1% Abbildung 13: 73,9% 7,0% Zusammensetzung der Sammelgruppe 3 sowie von den Gerätebeispielen PC- Tastatur, Telefon und Fernseher 53 56,0% Ein wesentliches Wertstoffpotenzial dieser Sammelgruppe entstammt den elektronischen Bauteilen, vornehmlich Leiterplatten, die aufgrund ihres Edel- und NE-Metallgehaltes in verschiedene Gütekategorien differenziert werden, welche i. d. R. durch die Annahmekriterien der Verwertungsanlagen definiert werden. Die ESG Edelmetall-Service GmbH & Co. KG definiert exemplarisch folgende Kriterien und Ankaufspreise: Grafische Darstellung Sammelgruppe 3 auf Basis von [Sander 2006], Gerätebeispiele PC-Tastatur, Telefon auf Basis von [Rotter et al. 2006], Gerätebeispiel Fernseher auf Basis von [Sander 2006], in tabellarischer Form in Anhang 3. Siehe Internetseite der ESG Edelmetall-Service GmbH & Co. KG unter: letzter Abruf am

47 28 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Klasse 1:Leiterplatten und Steckkarten aus PCs/ Telekommunikation, bei denen an mindestens einem Rand eine Vergoldung an Steckerleisten sichtbar ist (4 /kg). Klasse 2: Leiterplatten aus Telekommunikations-, Mess- und Medizingeräten und Relais, auf denen keine oder nur wenige Vergoldungen sichtbar sind (0,5 /kg). Klasse 3: Minderwertige Leiterplatten, bei denen keine Vergoldungen sichtbar sind und auf denen sich außer Chips auch noch andere Bauteile (z. B. Kühlkörper, Kondensatoren usw.) befinden (0,15 /kg). Das folgende Produktbeispiel soll verdeutlichen, dass besonders in der Sammelgruppe 3 ein wesentliches Wertstoffpotenzial liegt. Für ein Mobiltelefon (Gewicht ca. 100 g) mit Li-Ion Akkumulator (Gewicht ca. 20 g), ergibt sich allein aus den enthaltenen Edel- und NE-Metallen ein monetärer Wert für den enthaltenen Materialgehalt von ca. 1,35 US$, 55 errechnet nach [Hagelüken 2007] mit Marktpreisen des Jahres Tabelle 4: Monetärer Materialgehalt eines Mobiltelefons Ø Edel- und NE-Metallgehalt eines Mobiltelefons (100 g) [Hagelüken 2007] Marktpreis 2008 nach [USGS 2010] monetärer Materialgehalt ca. 250 mg Silber 482,90 US$/kg 0,121 US$ ca. 24 mg Gold ,44 US$/kg 0,740 US$ ca. 9 mg Palladium ,37 US$/kg 0,103 US$ ca. 9 g Kupfer 6,99 US$/kg 0,063 US$ Ø Kobaltgehalt eines Li-Ion Akkus (20 g) [Hagelüken 2007] ca. 3,8 g Kobalt 86,00 US$/kg 0,327 US$ Summe: 1,353 US$ Dieses Beispiel steht stellvertretend für vergleichbare EAG, wie z. B. CD- und DVD-Player, Laptops und Notebooks, Video- und Fotodigitalkameras, die einen vergleichbar hohen Elektronikanteil aufweisen. Die fortschreitende Technologisierung hält aber auch in bisher untergeordnete Bereiche Einzug, weshalb z. B. bei modernen Haushaltsgeräten zukünftig mit einem erhöhten Anteil an elektronischen Bauteilen wie Leiterplatten zu rechnen ist. 2.4 Erfassungs-, Behandlungs- und Verwertungsverfahren Die Entsorgung von EAG umfasst die folgenden Aktivitäten [LAGA 2009]: Erfassung in Form einer getrennten Sammlung, Prüfung auf Wiederverwendung, Bereitstellung gesammelter EAG für Hersteller und anschließender Transport zur Erstbehandlungsanlage, Behandlung in Vorbereitung auf anschließende Verwertung (stofflich, energetisch) und sachgemäße Beseitigung, Dokumentation und Nachweisführung der genannten Aktivitäten (inklusive deren Zertifizierung). Neben der Erfassung wird im Weiteren der Fokus auf die Darstellung derzeitiger Behandlungs- und Verwertungsverfahren gelegt. 55 Zum Vergleich: Die ESG Edelmetall-Service GmbH & Co. KG bietet auf ihrer Internetseite für ein Kilogramm Mobiltelefone ohne Akkus 4,5 Euro, also rund die Hälfte des ermittelten monetären Materialgehaltes.

48 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Erfassung EAG werden getrennt von übrigen Abfällen gesammelt. Die öre sind grundsätzlich für die Sammlung und Erfassung von EAG privater Nutzer verantwortlich. I. d. R. erfolgt eine für den privaten Nutzer kostenlose Abgabe ausgedienter EAG an Wertstoffhöfen (Bringsystem), anteilig werden EAG u. a. im Rahmen der Sperrabfallentsorgung bei den Haushaltungen abgeholt (Holsystem). Die Geräte werden im Rahmen der Abholkoordination durch die EAR gemäß der Sammelgruppen (siehe Tabelle 1) bereitgestellt, sofern bestimmte Sammelgruppen nicht für die eigenverantwortliche Behandlung und Verwertung gemäß 9 Abs. 6 ElektroG durch den öre optiert wurden. Die Erfassung gewerblich genutzter EAG erfolgt über die kostenpflichtige gewerbliche Sammlung durch den öre bzw. besonders bei größeren Mengen als Direktanlieferung der Endnutzer an die Erstbehandlungsanlage. Daneben können Hersteller bzw. Vertreiber freiwillig eigene Rücknahmesysteme einrichten, die beide Nutzungsgruppen umfassen. Die Abbildung 14 verdeutlicht die genannten Erfassungswege. Andere Entsorgungswege, die nicht durch das ElektroG geregelt werden, wie beispielsweise die unsachgemäße Entsorgung von Kleingeräten über den Restabfall (siehe Abbildung 7), sind hier nicht berücksichtigt. Im Folgenden werden die in der Abbildung 14 dargestellten anschließenden Behandlungs- und Verwertungsprozesse genauer beschrieben. Abbildung 14: Erfassungswege für EAG privater und gewerblicher Nutzer Behandlung und Verwertung Die entsorgungstechnische Behandlung und Verwertung der Abfallfraktion EAG wird allgemein als Recycling bezeichnet. Dieser übergeordnete Begriff umfasst die Wiederverwendung und Verwertung (stofflich und energetisch) dieser Abfälle in zertifizierten Behandlungsanlagen mit dem Ziel, die Zirkulation der enthaltenen Wertstoffe zwischen Produktion und Kon- 56 Grafische Darstellung auf Basis von [Chancerel et al. 2007].

49 30 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten sum unter Einbeziehung von Verwendungs- und Verwertungskreisläufen zu gewährleisten und vorhandene Schadstoffe einer selektiven Behandlung zuzuführen. Die Behandlung richtet sich nach dem geltenden Stand der Technik und erfordert mindestens die Entnahme der gemäß ElektroG Anhang III angeführten Bauteile und Werkstoffe (siehe auch Anhang 2). In Deutschland gab es in den Jahren 2007 bis 2009 knapp über 300 zertifizierte Zerlegeeinrichtungen für EAG [Statistisches Bundesamt 2011]. Diese Einrichtungen können hinsichtlich der Behandlungsprozesse sehr unterschiedlich ausgestaltet sein. In kleineren Zerlegebetrieben wie Sozialbetrieben oder Behindertenwerkstätten werden oftmals nur bestimmte Gerätekategorien (z. B. Haushaltsgroßgeräte) oder Sammelgruppen aufgearbeitet und demontiert. Die gewonnen Outputfraktionen werden anschließend zur weiteren Verwertung übergeben. Daneben existieren große Zerlegeeinrichtungen, 57 die eine umfassende Behandlung sämtlicher EAG vornehmen, und spezialisierte Betriebe für die Behandlung problematischer EAG wie Kälte- und Klimageräte. Die differenzierte Aufgabe des EAG-Recyclings ist die Trennung, Wiedergewinnung verwendbarer Geräte und Bauteile (respektive Baugruppen und Komponenten) und verwertbarer Stoffe sowie gezielte Entnahme umweltgefährdender Stoffe. Grundsätzlich stehen dazu verschiedene Demontage- und Aufbereitungstechnologien zur Verfügung, die manuell oder maschinell durchgeführt werden. Ziel der Wiederverwendung ist die Rückführung gebrauchter oder aus der Nutzung ausgeschiedener EAG in eine erneute Verwendung, wodurch die Anschaffung bzw. Herstellung eines Neugerätes zumindest für einen bestimmten Zeitraum vermieden werden kann. Ziel einer Demontage von EAG ist die Rückgewinnung von Ressourcen in Produkt- und Stoffkreisläufen. Neben der Rückgewinnung von funktionsfähigen Bauteilen ermöglicht das die Bildung von verträglichen, schadstofffreien Fraktionen zur weiteren stofflichen Verwertung. Dadurch kann die nachgeschaltete Aufbereitung vielfach erheblich erleichtert werden. Deren Schwerpunkt ist die Rückgewinnung stofflich verwertbarer Materialien sowie die Reduzierung des Anteils der Abfälle zur Beseitigung [VDI ]. Grundsätzlich ist gemäß des KrWG respektive des ElektroG die Wiederverwendung von Komplettgeräten, Bauteilen oder Baugruppen gegenüber der Verwertung der in den Altgeräten enthaltenen Stoffen zu priorisieren, soweit das technisch möglich und wirtschaftlich zumutbar ist. 58 Aufgrund mangelnder spezifischer Produktinformationen über die im Behandlungsprozess eingehenden EAG wird eine Zuordnung über den weiteren (sinnvollen) Verwertungsweg deutlich erschwert. So lässt sich die Entscheidung über Wiederverwendung eines kompletten Altgerätes nach Reparatur und Aufarbeitung, Demontage von wieder-/weiterverwendbaren Bauteilen oder Baugruppen respektive Schadstoffen, Bildung von Fraktionen zur Wieder-/Weiterverwertung, oder Aufbereitung eines kompletten Gerätes Siehe exemplarisches Verfahrensfließbild der Firma Electrocycling GmbH im Anhang 4. Durch die Verabschiedung des KrWG im Rahmen der nationalen Umsetzung der EU-Abfallrahmenrichtlinie wird durch die Aufweitung der Abfallhierarchie besonders die Wiederverwendung und die stoffliche Verwertung von Abfällen gestärkt und z. T. mit höheren Quoten belegt.

50 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 31 nur kurzfristig planen. Die Entscheidungen müssen gegebenenfalls direkt vor und während der Abarbeitung eines jeden Loses von EAG fallen oder erfordern im Vorfeld Probedemontagen [VDI ] (Vorbereitung zur) Wiederverwendung Die Wiederverwendung verfolgt im Gegensatz zu den Verwertungsverfahren das Ziel, durch Erhalt oder das Wiederherstellen der Produktfunktion gebrauchte Geräte einer erneuten Verwendung zuzuführen. 59 Im Rahmen der Wiederverwendung bleibt die Funktionsfähigkeit der Komponenten bzw. Geräte und somit die im Rahmen der Neuproduktion eingesetzte Wertschöpfung erhalten. Das technische Potenzial des Produktrecycling ergibt sich vorrangig aus dem Verhältnis der technischen Lebensdauer von Geräten und beinhalteten Komponenten zu ihrer Nutzungszeit im Markt. Daneben bestehen ökologische und ökonomische Vorteile, indem einerseits im Vergleich zur Neuproduktion eines Geräts Materialien und Energie eingespart werden und andererseits die erzielbaren Erlöse von wiederverwendeten Geräten im Vergleich zu den enthaltenen Materialfraktionen höher sind [VDI ]. Die Abbildung 15 zeigt die fünf grundsätzlichen technischen Arbeitsschritte im Verlauf des Aufarbeitens eines Waschmaschinenmotors sowie die zugehörigen Motoreile. Abbildung 15: Arbeitsschritte zur Wiederverwendung eines Waschmaschinenmotors 60 Eine lohnende Wiederverwendung ist stark abhängig von der Art der wiederzuverwendenden Geräte (Haushaltsgroßgeräte wie Waschmaschinen, IuK-Geräten wie PCs, Notebooks Die geltende Fassung des ElektroG beschreibt lediglich die Wiederverwendung von elektr(on)ischen Geräten und Komponenten, die bereits zu Abfall geworden sind. Demgegenüber unterscheiden die neue EU- Abfallrahmenrichtlinie sowie der Entwurf für eine neue EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte zwischen den Begriffen ReUse (Wiederverwendung von Produkten oder Komponenten, die keine Abfälle sind und die für denselben Zweck verwendet werden, für den sie ursprünglich bestimmt waren) und Preparing for ReUse" (Vorbereitung zur Wiederverwendung von Produkten und Komponenten, die zu Abfall geworden sind, durch u. a. Prüfung, Reinigung und Reparatur). Darstellung nach [VDI ].

51 32 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten oder Mobiltelefone) sowie deren Qualität (Marken- oder No-Name-Produkt) und muss bei Übernahme eines EAGs abhängig vom optischen Eindruck (u. a. offensichtliche Beschädigungen), Erfahrungswerten und technischer Ausstattung sowie technischem know how von den Bearbeitern vorab geprüft werden Demontage Demontageverfahren werden entsprechend ihrer Wirkung auf die Verbindung in Zerstörungsgrade eingeteilt. Dabei wird zwischen zerstörungsfreien, teilzerstörenden oder zerstörenden Demontageverfahren differenziert. Demontageprozesse werden entsprechend ihrem Automatisierungsgrad (manuelle bzw. automatisierte Demontage) sowie den Demontagewerkzeugen und -hilfsmitteln in entsprechende Mechanisierungsgrade 61 eingeteilt [VDI ]. Abhängig von den Altgerätezuständen und/oder den mitunter sehr unterschiedlichen recyclinggerechten Altgerätestrukturen erfolgt die Demontage als eine Abfolge verschiedener Demontageverfahren und -prozesse, mit folgender Zielsetzung [VDI ]: Separierung von Schadstoffen und schadstoffhaltigen Komponenten. Um Schadstoffemissionen in die Umwelt und eine Kontamination des in nachfolgende Verwertungsstufen gelangenden unbelasteten Materials zu vermeiden, sind die gesetzlichen Mindestanforderungen an die Schadstoffentfrachtung gemäß ElektroG Anhang III) zu erfüllen (siehe dazu auch Anhang 2). Rückgewinnung funktionsfähiger Baugruppen und Bauteile. Funktionsfähige Komponenten, die z. B. als Ersatzteile verwendet werden können, werden durch eine zerstörungsfreie Demontage zurückgewonnen. Anreicherung von Wertstoffen. Die Reinheit stofflich verwertbarer Materialien wird erhöht, indem durch Demontage Werkstoffe in Stoffgruppen mit hohen Werkstoffgehalten als Vorstufe zu nachgelagerten Verfahren aufkonzentriert werden können. Gewinnung von verfahrenstechnisch nicht trennbaren Materialien. Die Zerlegetiefe hat einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe der Demontagekosten. Bei geringer Zerlegetiefe muss die nachgeschaltete Aufbereitungstechnik komplexere Stoffströme mit unsicherer Zusammensetzung verarbeiten. Für eine ökonomisch und ökologisch zielgerichtete Demontage ist somit die Festlegung der notwendigen und sinnvollen Zerlegetiefe unter Berücksichtigung des wirtschaftlichsten Verfahrens, der gesetzlichen Auflagen, der Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit bei der Vermarktung bzw. Aufbereitung der entstehenden Fraktionen maßgeblich erforderlich. Die gesetzlich vorgeschriebene Schadstoffentfrachtung gemäß 12 Abs. 2 ElektroG gibt die Mindestanforderung an die Zerlegetiefe vor. Es ist insbesondere zu prüfen, ob durch eine größere Demontagetiefe Stoffe mit begrenzter Verfügbarkeit verstärkt zurückgewonnen werden können. Die optimale Demontagetiefe bezeichnet eine Folge von Demontageoperationen mit der größtmöglichen monetären Wertschöpfung. Dies ist i. d. R. dann erreicht, wenn die Differenz aus erzielbarem Materialerlös und den über die Dauer des Demontageprozesses steigenden Arbeitskosten am größten ist [Meissner et al. 1999]. Aufgrund stark schwankender Roh- und Wertstoffpreise (siehe Abbildung 3) ist die optimale Demontagetiefe kontinuierlich neu zu bestimmen. 61 Diese reichen von manuell, ohne Werkzeug über manuell geführtes oder stationäres, mechanisiertes Werkzeug bis zu robotergeführtes mechanisiertes Werkzeug [VDI ].

52 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten 33 Hilfreich für die Demontageplanung und die Bestimmung einer optimalen Zerlegetiefe können Hinweise des Geräteherstellers sein, die Informationen über Baustruktur, Stoffinhalt, Beschreibung möglicher Verwendungs- und Verwertungswege in Form eines Recyclingpasses enthalten [VDI 2343 Blatt 3]. Die öffentlich verfügbare Spezifikation (engl. Publicly Available Specification PAS) 1049 schlägt eine standardisierte Form der Übermittlung recyclingrelevanter Informationen zwischen Herstellern und Recyclingunternehmen in Form eines Recyclingpasses vor, die allerdings derzeit in der Praxis kaum Verwendung findet. Im Einzelnen beinhaltet der Recyclingpass Informationen über Lage, Art und Menge von Komponenten und Bauteilen, die zu entfernen sind (inkl. Zerlege-Reihenfolge und Hinweisen zur schnelleren Demontage), die gesondert behandelt werden müssen, die den Recyclingprozess stören, die Erlöse als Ersatzteile bzw. Wertstoffe erzielen sowie Aussagen über die Eignung der verbauten Materialien für das Recycling, die energetische Verwertung und die Beseitigung. 62 Nach aktuellem Stand der Technik werden durch eine Demontage folgende Fraktionen für die weitere Aufbereitung und Behandlung gebildet [VDI ]: Eisen und Stahl, NE-Metalle, NE-metallreiche Verbundstoffe, z. B. sortiert nach Motoren, Transformatoren, Spulen, Netzteilen, Kabeln, Kunststofffraktionen, edelmetallhaltige Teile, bestückte Leiterplatten, Stoffe mit Gefährdungspotenzial, z. B. Bildröhren, Kondensatoren, Hg-Schalter, Batterien, Akkumulatoren (weitere gemäß Anhang III ElektroG, siehe Anhang 2), Gerätereste ohne Gefährdungspotenzial Aufbereitung Aufbereitung im Sinne des EAG-Recyclings bedeutet in der Hauptsache das Zerkleinern, Trennen und Sortieren verschiedener, bereits durch eine Demontage schad- und störstoffentfrachteter Ausgangsfraktionen. Diese liegen somit nicht länger in der ursprünglichen Produktidentität vor. Durch mechanisch-physikalische Zerkleinerungs-, Klassier-, und Sortierverfahren werden ausreichend sortenreine Materialien für die weitere stoffliche Verwertung gewonnen und der Anteil der zu beseitigenden Abfälle reduziert. Die einzelnen Aufbereitungsverfahren basieren ausschließlich auf den physikalischen Eigenschaften der im Abfallgemisch enthaltenen Materialien. Durch verschiedene Zerkleinerungsverfahren, wie Brechen, Mahlen, Shreddern oder Schneiden, und das unterschiedliche Zerkleinerungsverhalten der Werkstoffe, ist es möglich, bestimmte Werkstoffverbunde aufzuschließen. Anschließend können die Werkstoffe aufgrund ihrer (überwiegend physikalischen) Eigenschaften, wie z. B. 62 Siehe der KERP Engineering GmbH.

53 34 Produkt- und Stoffstromwirtschaft von Elektro(nik)geräten Dichte, u. a. durch Stromklassieren, Schwimm-Sink-Verfahren, Zentrifugen, Magnetisierbarkeit, u. a. durch Magnetscheidung, elektrische Leitfähigkeit, u. a. durch Wirbelstromscheidung, elektrostatische Scheidung, Korngröße, u. a. durch Siebklassieren, Kornform, u. a. durch Siebklassieren weitgehend voneinander getrennt werden [VDI ] und für den Einsatz in folgende Verwertungsprozesse, wie z. B. metallurgische Verhüttungsprozesse für Fe- und NE-Metallen, vorbereitet werden Beseitigung Nur ein vergleichsweise geringer Anteil der EAG-Menge muss nach einer vorangegangenen Behandlung als Materialgruppe bzw. Bauteil beseitigt werden. Dies betrifft im Wesentlichen in EAG enthaltene Stoffe, Zubereitungen und Bauteile, die gemäß Anhang III ElektroG selektiv zu behandeln sind und für die es keine ausgewiesenen Verwertungsverfahren gibt. Grundsätzlich ist eine Verwertung der Beseitigung vorzuziehen, sofern diese technisch möglich und wirtschaftlich zumutbar ist. Dieser Vorrang entfällt jedoch, wenn eine Beseitigung die umweltverträglichere Lösung darstellt. Abfälle zur Beseitigung aus EAG sind beispielsweise Asbestabfall bzw. Bauteile, die Asbest enthalten oder PCB-haltige Kondensatoren. Weitere Hinweise für eine Beseitigung oder bei ausreichenden Mengen potenzielle Verwertung selektiv zu behandelnder Stoffe, Zubereitungen und Bauteile sind der Mitteilung der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) 31 zu entnehmen. 63 Für die dort aufgeführten Bestandteile entspricht eine Beseitigung abhängig von deren Beschaffenheit im Wesentlichen einer Ablagerung auf (Sonderabfall-)Deponien oder die thermische Behandlung in (Sonder-)Müllverbrennungsanlagen. 63 Mitteilung der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall 31 Anforderungen zur Entsorgung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten, Altgeräte-Merkblatt, Stand: September 2009

54 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich 35 3 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich Die derzeitige Umsetzung der Entsorgung von EAG zeigt auf, dass, entgegen der umweltpolitischen Zielsetzung einer Entwicklung der Abfallwirtschaft hin zur Stoffstromwirtschaft, nach wie vor die Herstellung von Elektro(nik)geräten und die Entsorgung von EAG als zwei separate Teilbereiche agieren, die nur bedingt den Interessen der jeweils anderen Partei entgegenkommen. Die Folge sind systematische und verfahrenstechnische Defizite, die im Wesentlichen in Mengen- sowie Qualitätsverlusten und damit einhergehenden ökologisch negativen Auswirkung resultieren. 3.1 Systematische Defizite Das Nachweis- und Meldewesen weist mitunter gravierende Datenlücken auf. Viele Teilströme sind gar nicht zu bestimmen oder nur indirekt ermittelbar (vgl. Kapitel ). Von der prognostizierten Menge potenziell anfallender EAG von ca. 1,8 Mio. Mg wird weniger als die Hälfte für die Behandlung in der Entsorgungsphase registriert. Auch nach Schätzungen im Rahmen der Überarbeitung der europäischen WEEE-Direktive ( WEEE review ) werden in Europa rund 60 Prozent des Anfalls an EAG nicht ordnungsgemäß recycelt, wodurch die darin enthaltenen Metalle verloren gehen. Dieser Verlust entspricht einem monetären Wert von über 5 Mrd. US-Dollar und einem nicht genutzten CO 2 -Einsparpotenzial von mindestens 4 Mio. Mg [Hagelüken 2009a, Hagelüken 2010]. Gründe für diese Mengenverluste sind vor allem dubiose Exporte in Entwicklungs- und Schwellenländer, die durch die mangelnde Abgrenzung zwischen Alt- und Gebrauchtgeräte begünstigt werden. In diesen Ländern werden diese (Alt)geräte teils unter katastrophalen Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen in Hinterhof-Betrieben verarbeitet [Hagelüken 2009a, Hagelüken 2010], wie die Abbildung 16 exemplarisch veranschaulicht. Begünstigt wird diese Entwicklung durch unzureichende Erfassungsstrukturen, in denen z. B. bei der Abholung von EAG mit sperrigen Abfällen die bereitgestellten EAG von privaten Akteuren entwendet und/oder ihrer Wertstoffe beraubt werden. Die in Tabelle 1 dargestellten Verwertungsquoten und das ursprünglich vorgegebene Sammelziel von 4 kg EAG pro Einwohner werden derzeit übererfüllt, beziehen sich allerdings auf die bei der Erfassung registrierten und nicht auf die jährlich potenziell zu behandelnden EAG-Mengen. Durch die ungeregelten Mengenabflüsse gehen Deutschland, das als sehr rohstoffarmes Land im besonderen Ausmaß von Rohstoffimporten für die Herstellung von Elektro(nik)geräten abhängig ist, wichtige Materialien verloren. Der öre übernimmt die Funktion der Sammlung und Rücknahme von Altgeräten aus privater Nutzung und ist, mit Ausnahme von optierten Sammelgruppen, von den weiteren Behandlungswegen entkoppelt. Obwohl die Sammlung und Rücknahme von Altgeräten so durchzuführen sind, dass eine spätere Wiederverwendung, Demontage und Verwertung nicht behindert werden, 64 kommt es wiederholt zu einem nicht sachgemäßen Umgang mit den EAG sowie mangelnder Sorgfalt bei der Zwischenlagerung und dem anschließenden Transport. Spätestens mit der Andienung und Abladung der Container bei den Erstbehandlungsanlagen ist ein Großteil der enthaltenen Geräte zerstört, sodass eine zu priorisierende Wiederverwendung und/oder Bauteilgewinnung weitgehend ausgeschlossen werden muss [Schönekerl 2009]. Ein solches Negativbeispiel ist ebenfalls in Abbildung 16 dargestellt. Die stoffliche und 64 Gemäß 9 Abs. 9 ElektroG.

55 36 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich energetische Verwertung rückt damit entgegen den rechtlichen Vorgaben des Elektrogesetzes in den Vordergrund. Abbildung 16: Unterschiedliche Defizite bei der EAG-Entsorgung: Hinterhofrecycling von EAG (links) und Qualität einer angedienten SG 3 beim Erstbehandler (rechts) Die Zuweisung der Entsorgungspflicht für vollgefüllte Sammelcontainer in einem kollektiven Sammelsystem wird nach Meldung des öre durch die EAR koordiniert. Die Zuweisung erfolgt im Wesentlichen auf Basis des Anteils des Herstellers an der gesamten in Verkehr gebrachten Menge an Elektro(nik)geräten pro Geräteart und des Anteils der Geräteart am Inhalt der jeweiligen Sammelgruppe. 65 Die Verknüpfung beider Ergebnisse ergibt den Anteil eines Herstellers an einer Sammelgruppe, der eine wesentliche Größe bei der Ermittlung der Abholverpflichtung spielt. Diese Berechnungsweise wird verschiedentlich in Frage gestellt, da sie vermeintlich besonders Hersteller kleinerer Gerätemengen benachteiligt, die in der Folge vergleichsweise überdurchschnittlich oft zur Abholung verpflichtet sind [Schmidt et al. 2007]. Die Umsetzung der Abholkoordination der kollektiv erfassten EAG 66 führt dazu, dass der für die Entsorgung verantwortliche Hersteller in dem ihm zugewiesenen Inhalt des Sammelcontainers nur einen Bruchteil eigener, ehemals in Verkehr gebrachter Elektro(nik)geräte wiederfindet. Darüber hinaus erhält der Hersteller aufgrund der heterogen zusammengestellten Sammelgruppen auch Gerätearten zur Entsorgung, die sich von dessen Produktpalette völlig unterscheiden [Chancerel et al. 2007]. Ein effektives, herstellerspezifisches Weiter- oder Wiederverwerten durch den Rückgewinn eigener Bauteile oder verbauter Wertstoffe ist nicht möglich, wodurch für den Hersteller kein Anreiz für eine recyclinggerechte Produktkonzeption generiert wird bzw. eine bereits umgesetzte recyclinggerechte Produktgestaltungen unwirksam wird. Lediglich eine Verringerung des Gerätegewichts wirkt sich kostenmindernd aus, weil dadurch die Abholverpflichtung beeinflusst wird [Hottenroth et al. 2008]. Unzureichende entsorgungsrelevante Informationen zu den im Abfallstrom enthaltenen EAG erschweren den Erstbehandlern, das inhomogene Sammelgemisch zielgerichtet zu behandeln Berechnungsweise gemäß 14 Abs. 5 und 6 ElektroG. Dies betrifft EAG, die vor dem in Verkehr gebracht wurden (sog. historische Altgeräte ) und neue Altgeräte, für die diese Bemessungsgrundlage seitens der Hersteller gewählt wurde. Die anteilige Bemessungsgrundlage ist bei der derzeitigen Umsetzung der EAG-Entsorgung bis auf wenige Ausnahmen Standard.

56 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich 37 Ein Hersteller kann hingegen seiner individuellen Produktverantwortung im höchsten Maß gerecht werden, wenn er die Anbindung an seine in Verkehr gebrachten Produktmengen über die gesamte Lebensdauer nicht verliert und am Ende der Nutzungsphase für die Entsorgung seiner im Rücklauf befindlichen Altgeräte verantwortlich ist. Dies bedeutet zunächst, einen erheblichen logistischen und organisatorischen Mehraufwand für die Etablierung eigener Rücknahmesysteme oder die Identifikation der im Rücklauf befindlichen Altgeräte zu erbringen [Chancerel et al. 2007]. Das ElektroG sieht für privat genutzte Neue Altgeräte, die nach dem 13. August 2005 in Verkehr gebracht wurden, die Möglichkeit vor, dass ein Hersteller seinen individuellen Anteil durch Sortierung oder nach wissenschaftlich anerkannten statistischen Methoden nachgewiesenen Anteil seiner eindeutig identifizierbaren Altgeräte an der gesamten Altgerätemenge pro Geräteart bestimmen kann. 67 Die Umsetzung dieser Methoden ist nicht näher spezifiziert. Unbestimmt bei diesem Ansatz ist die Übernahme der finanziellen Verantwortung für Fremdanteile, für die oben beschriebene kollektive Verantwortung gilt [Bilitewski et al. 2008]. Eine Untersuchung, die verschiedene Methoden zur Bestimmung individueller Anteile an der Altgerätemenge miteinander vergleicht, kommt zu dem Schluss, dass eine Herstellerspezifische Sortierung nur mit hohem Aufwand und damit verbundenen Kosten zu realisieren ist und alternative Hochrechnungen mit erheblichen statistischen Unsicherheiten verbunden und damit nicht praktikabel sind [Bilitewski et al. 2008]. Grundsätzlich bieten sich bei der Rückführung bzw. Bestimmung herstellerindividueller Mengen folgende positive Effekte, die aufgrund der derzeitigen Praxis nahezu nicht umgesetzt werden, aber einen systematischen Mehraufwand rechtfertigen können. Durch den Nachweis der Mengen aus einem individuellen Rücknahmesystem kann der Hersteller seinen Anteil an der gemeinschaftlichen Altgerätesammlung reduzieren. Er verringert dadurch seine Entsorgungsverpflichtung für das Altgerätegemisch verschiedener Hersteller und Gerätekategorien, für das er keine direkte wirtschaftliche Verwendung hat. Entstehende Kostenvorteile aufgrund einer verwertungsfreundlichen Produktkonzeption werden durch die Rücknahme der eigenen Produkte direkt wirksam. Der Hersteller ist bei einer entsprechenden Produktkonzeption in der Lage, ehemals verbaute Materialien oder Bauteile wieder in den Produktionsprozess zurückzuführen und die Herstellungskosten somit zu reduzieren. Die Verwendung von Sekundärrohstoffen wird besonders in Zeiten steigender Rohstoffpreise zunehmend attraktiver. Im Verlauf der Aufbereitungs- und Behandlungsprozesse kann der Hersteller weitaus zielgerichteter als herkömmliche Erstbehandlungsanlagen auf seine Altgeräte zugreifen, da er die volle Kenntnis über z. B. Materialgehalt und Demontagemöglichkeiten zu seinem Produkt hat. Funktionstüchtige Bauteile können gezielt aufgearbeitet und erneut verbaut werden. 3.2 Verfahrenstechnische Defizite EAG sind mit den enthaltenen Gerätearten und Materialzusammensetzungen ein sehr inhomogenes Abfallgemisch. Von den Herstellern bereitgestellte Informationen über die Behandlung ihrer Produkte werden aufgrund der unüberschaubaren Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen und dem damit verbundenen Aufwand der Datenbeschaffung im Behandlungsprozess nicht verwendet. Informationen über die Zusammensetzung und die verbauten Materia- 67 Gemäß 14 Abs. 5 ElektroG.

57 38 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich lien liegen bei den Herstellern vor, sind aber i. d. R. nicht bei den zuständigen Entsorgungsund Verwertungsbetrieben verfügbar. So kann eine Mengenbilanzierung hinsichtlich der in den EAG verwendeten Materialen nur geschätzt werden. Aufgrund fehlender produktspezifischer Informationen über das jeweilige EAG beruht die Aussortierung wieder verwendbarer Komplettgeräte sowie zu entfernender Schad- und Wertstoffe in erster Linie auf visuellen Eindrücken und Erfahrungswerten des zuständigen Mitarbeiters. Zwar wird laut ElektroG eine Informationsweitergabe seitens der Hersteller gefordert ( 13 Abs. 6 ElektroG), jedoch sind die hohen Transaktionskosten für die Bereitstellung dieser Informationen ein wesentlicher Grund für eine mangelnde Umsetzung [Führ et al. 2008a]. Eine Entscheidung über die optimale Behandlungsstrategie und Demontagetiefe wird dadurch deutlich erschwert. Fehleinschätzungen führen dabei zu Schadstoffverschleppungen sowie Verunreinigungen und Verlusten in den gewonnenen Wertstofffraktionen. Die durch das ElektroG geforderte Prüfung der Geräte auf Wiederverwendbarkeit findet in der Praxis nur in einem sehr geringen Maße statt. Darüber hinaus treten bei der kategorisierten Sammlung der Altgeräte häufig Beschädigungen auf, die die Wiederverwendbarkeit der Geräte unterbinden. [Führ et al. 2008a] Ein Verfahrensvergleich zur Gewinnung der Wertstoffe Gold und Palladium aus EAG zeigte, dass aus einer Monocharge PCs selbst bei fortschrittlichen mechanischen Aufbereitungsverfahren im Vergleich zur manuellen Hauptzerlegung ca. 10 % weniger Gold und ca. 25 % weniger Palladium zurückgewonnen werden konnten [Salhofer et al. 2009]. In sehr aufwändigen vertieften Zerlegeverfahren, die nicht dem Routinebetrieb entsprechen, betrug die Rückgewinnungsrate jeweils über 95 %, wie die Tabelle 5 verdeutlicht. Für eine heterogen zusammengesetzte Sammelgruppe 3 betrug die Rückgewinnungsrate bei mechanischer Aufbereitung in Form von einem Shredderprozess, wie er überwiegend angewendet wird und dem Stand der Technik entspricht, lediglich 24 % für Gold und 19 % für Palladium [Chancerel et al. 2008]. Besonders bei der Abtrennung von Spurenelementen wie z. B. Platingruppenmetallen kommt es unter Verwendung der Shreddertechnologie zu großen Wertstoffverlusten [Hagelüken 2007]. Tabelle 5: Material Gehalt (ppm) Rückgewinnungsraten von Gold und Palladium bei Zerlegung und mechanischer Aufbereitung a Hauptzerlegung Salhofer et al b vertiefte Zerlegung c mech. Aufbereitung (Smasher) d Chancerel et al Gehalt (ppm) e mech. Aufbereitung (Shredder) Gold 23,0 80% 97% 70% 22,0 24% Palladium 8,8 66% 99% 41% 7,2 19% a Monocharge PCs b direkt zugängliche Leiterplatten und Kontakte (Routinebetrieb ) c von Festplatten, Laufwerken und Netzteilen zur Entnahme der dort vorhandenen Leiterplatten (manuell sehr aufwändiges Verfahren) d mit anschließender Entnahme von schad- und wertstoffhaltigen Bauteilen, durchlaufende Fraktionen in Mühle (fortschrittliches Verfahren) e Geräte der Sammelgruppe 3 f nach manueller Schad- und Wertstoffentnahme von sichtbaren und zugänglichen Bauteilen (Stand der Technik) f Dadurch, dass die separierten Metalle in die falschen Verhüttungswege gelangen, wie z. B. Edelmetalle und Kupfer in die Stahlerzeugung und umgekehrt Eisen in das Edelmetall- Refining, wo diese Materialien nicht zur Rohstoffherstellung herangezogen werden können bzw. diesen als Störstoff behindern, werden lediglich 52 % des in der Sammelgruppe enthaltenen Materialwertes (hier ausschließlich betrachtet: Silber, Gold, Eisen und Kupfer) durch den Aufbereitungsprozess erzielt, obwohl 90 % dieser Materialien in die Verwertungsprozesse geschickt werden [Chancerel et al. 2008].

58 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich 39 Dissipative Verwendungen von Materialien wie z. B. Indium in Mobiltelefonen und Flachbildschirmen oder Tantal in Kondensatoren, die zunehmend Verwendung bei modernen, hochwertigen Elektro(nik)geräten finden und einen mitunter hohen monetären Wert haben, erschweren das Recycling und erlauben eine stoffliche Rückführung nur zu einem gewissen Grad, obwohl das Recycling für z. B. Indium technisch möglich ist und beispielsweise in Japan in größerem Umfang praktiziert wird [Behrendt et al. 2007]. Um angesichts des steigenden Verbrauchs dieser Materialien nachhaltig den Zugriff auf diese Rohstoffe zu sichern, müssen letztlich auch Recyclingstrategien diesbezüglich entwickelt, angepasst und optimiert werden. Gerade bei seltenen Materialien sind recyclinggerechte Designmaßnahmen dabei eine entscheidende Voraussetzung für eine höhere Ressourceneffizienz. So ist z. B. Tantal aus miniaturisierten Kondensatoren mit derzeitigen automatischen Recyclingverfahren nicht recyclierbar [Behrendt et al. 2007]. Aufgrund mangelnder Anreize für die Hersteller wird eine solche Produktkonzeption derzeit nicht verfolgt. Die Rationalisierung der Demontage durch Teilmechanisierung und Automatisierung wird durch die sehr große Vielfalt der zum Recycling bereitgestellten Geräte, Gerätearten und - typen erschwert. Selbst bei einer gezielten Rückführung von Produkten mit gleicher Funktion lässt sich aufgrund der Herstellervielfalt und langer Nutzungsräume nur eine bedingte Rationalisierung erzielen [VDI ]. 3.3 Ursachen und Lösungsansätze Die benannten bestehenden Defizite und Herausforderungen bei der Entsorgung von EAG haben teilweise sehr unterschiedliche Ursachen. Grundsätzlich stellen die in EAG enthaltenen Materialien ein großes Ressourcenpotenzial dar, von dem ein großer Teil durch oftmals illegale Exporte für die hiesige Wirtschaft verloren geht [Hagelüken 2010]. Der mangelnde und/oder sehr aufwändige umweltrechtliche Vollzug begünstigt diesen Effekt. Trotz der umweltpolitisch geforderten Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft hin zu einer ressourcenoptimierten Stoffstromwirtschaft agieren die Bereiche der Herstellung von Elektro(nik)geräten und die Entsorgung der EAG derzeit weitgehend unabhängig voneinander. Diese mangelnde Vernetzung führt zu kollektiv wahrgenommenen Erfassungs- und Verwertungsstrategien, die eine differenzierte Verwertung von einzelnen EAG stark einschränkt, obwohl an die Behandlung eines Staubsaugers im Vergleich zu einem Mobiltelefon grundsätzlich unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. So forderte auch das BMU, dass u. a. für neue Materialien wie in Flachbildschirmen genutzte Chemikalien oder seltene Metalle, die z. B. Mobiltelefonen eingesetzt werden, ein Recycling erschlossen wird. Dazu sollen effektive Sammelsysteme entwickelt und die bestehende Produktverantwortung auf neue Bereiche erweitert werden [Wendenburg 2009]. Für die Verwertung von EAG bieten sich verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Die in EAG enthaltenen Materialien müssen dem jeweils am besten geeigneten Recyclingverfahren zugeführt werden. Des Weiteren können die Recyclingverfahren produktgruppenspezifisch abgestimmt werden, da die Kombination verschiedener Gerätearten bei der Verarbeitung zu schlechteren Wertstoffausbeuten führt. Transparenz und Monitoring der Altgeräteströme sind für die Umsetzung dieser Lösungsansätze von großer Wichtigkeit und müssen von Gesetzgeber, Hersteller und Rücknahmesystemen eingefordert werden [Hagelüken 2010]. Ein Großteil der genannten Defizite bei der derzeitigen praktischen Umsetzung im Umgang mit EAG ist somit auf ein mangelndes Informationssystem und -management zurückzufüh-

59 40 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich ren. Während in den der Entsorgung vorgelagerten Produktlebensphasen noch ein sehr unterschiedlich ausgestalteter gegenseitiger Informationsaustausch zwischen den beteiligten Akteuren besteht (vgl. Kapitel 2.2.2), reißt diese Informationsweitergabe mit dem Übergang von der Nutzungsphase in die Entsorgungsphase weitgehend ab, wie die Abbildung 17 schematisch verdeutlicht. Abbildung 17: Informationsdefizit im Verlauf des Produkt- und Stoffstromkreislauf von EAG Mit dem Übergang aus der Nutzungsphase (vom Konsumenten) in die Entsorgungsphase gehen viele Informationen für den Entsorger verloren, die auch von den bei Erfassung und Behandlung zuständigen Akteuren in vielen Fällen nur teilweise oder gar nicht ergänzt werden können. Wichtige Informationsquellen wie die ursprüngliche Verpackung und Handbücher, auf die der Konsument zurückgreifen konnte, werden getrennt von den Altgeräten entsorgt und liegen i. d. R. nicht vor. Dem Entsorgungsbetrieb liegt neben optischen Eindrücken meist nur ein mitunter schwer identifizierbares Typenschild als einzige Informationsquelle zur Verfügung. Weitere Gründe für das daraus resultierende Informationsdefizit liegen neben der sehr unterschiedlichen Verweilzeit von Elektro(nik)geräten in der Nutzungsphase auch in der weitgehend von einer Produktverantwortung entkoppelten kollektiven Erfassung und Behandlung von EAG. Vor allem eine herstellerspezifische Rücknahme wird neben dem vergleichsweise hohen Aufwand für die Einrichtung individueller Rücknahmesysteme vor allem aufgrund der mangelnden Identifikation der Altgeräte erschwert und wird daher seitens der Hersteller kaum wahrgenommen. Die Folge ist, dass keine Anreize für die Umsetzung einer demontage- und verwertungsfreundlichen Produktkonzeption bestehen, da sich für die Hersteller durch die Zuweisung fremder Geräte kein wirtschaftlicher Vorteil ergibt [Führ et al. 2008a]. Die im Folgenden benannten Studien und Untersuchungen haben gezeigt, dass die geschilderten Informationsdefizite mit dem Medium einer Produktkennzeichnung überwunden wer-

60 Bestehende Defizite im Anwendungsbereich 41 den können und die bestehenden Herausforderungen im Entsorgungsbereich von EAG prinzipiell lösbar sind. Durch eine solche Produktkennzeichnung soll generell erreicht werden, dass die Altgeräte im Abfallstrom eindeutig und möglichst automatisch identifiziert werden und somit die Grundvoraussetzung für den Abruf weiterer produktspezifischer Informationen erfolgen kann. Durch das Verschmelzen von Produkt- und Informationsstrom wird gewährleistet, dass produktspezifische Informationen gemeinsam mit dem Elektro(nik)gerät in der jeweiligen Lebensphase vorliegen und die dort erforderlichen Informationen übermitteln. Im Forschungsvorhaben Effiziente Logistik und Verwertung durch den integrierten Einsatz von Smart Labels im Elektro- und Elektronikschrott (ELVIES) wurden verschiedene Systeme zur Kennzeichnung von EAG diskutiert. Die Einführung eines über den bisherigen Stand hinausgehenden Identifikations- und Informationssystems würde demnach insbesondere die Umsetzung einer individuellen Herstellerverantwortung wesentlich erleichtern und damit einen Beitrag zur Verursachergerechtigkeit im Bereich der Elektroaltgeräteentsorgung leisten [Führ et al. 2008b]. Im Zuge des hohen Aufwandes bei der Ermittlung herstellerspezifischer Mengenanteile innerhalb einer Sammelgruppe, die neben produktspezifischen Informationen vor allem die Identifizierbarkeit der enthaltenen Altgeräte erfordert, wurde der Einsatz von RFID zur Übermittlung dieser bisher fehlenden Informationen als innovatives, zukunftsträchtiges Verfahren erkannt, das bei einer positiven Kosten-Nutzen-Analyse eine Option darstellt [Bilitewski et al. 2008]. Darüber hinaus bietet ein solches Verfahren die Möglichkeit, mit einer herstellerspezifischen Entsorgungskostenabrechnung verbunden zu werden [Kuhnhenn/Urban 2006]. Da die in EAG enthaltenen Kunststoffe häufig nicht oder nur unzureichend gekennzeichnet sind, ist es schwierig und zurzeit wenig praktikabel, diese zu bestimmen und hochwertig zu recyceln. Dies betrifft vor allem Kunststoffe, die Flammschutzmittel enthalten. In diesem Zusammenhang wurde das Potenzial einer Kennzeichnung mit RFID erkannt, für das aber weiterer Forschungsbedarf besteht [Sander 2006].

61 42 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 4 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Die effektive Umsetzung bisheriger Entsorgungskonzepte scheitert aktuell häufig an mangelnden Informationen über das Altgerät, insbesondere seine stoffliche Zusammensetzung. Der Einsatz von Auto-ID-Systemen kann dazu beitragen, dass die Hersteller diese Informationen bereits in der Produktionsphase mit den Produkten verknüpfen, sodass diese der Entsorgungswirtschaft zur Behandlung dieser Altgeräte am Ende der Nutzungsphase zur Verfügung stehen. Ausgehend von den genannten Herausforderungen stellt sich die Frage, wie und in welcher Form erforderliche Informationen in die verschiedenen Lebensphasen und vornehmlich der Entsorgungsphase von EAG übermittelt werden können, um das dort bestehende Informationsdefizit auszugleichen. Die Anforderungen, die an eine solche smarte Produktkennzeichnung gestellt werden, sind, dass die Datenübertragung weitgehend automatisiert werden kann, dass möglichst viele Akteure in verschiedenen Lebensphasen übergreifend diese Kennzeichnung nutzten können, dass der Informationsgehalt verschiedener vorhandener Informationsquellen, die derzeit nicht in automatischen Prozessen einsetzbar sind (vgl. Kapitel f.), aufgenommen und verarbeitet werden. Hierzu werden zunächst verschiedene Verfahrensweisen zur automatischen Identifikation (Auto-ID) von Objekten beschrieben, miteinander verglichen und im Hinblick auf den Einsatz in der Entsorgungsphase von EAG bewertet. Die (eindeutige) Identifikation von Altgeräten im Abfallstrom ist die wesentliche Voraussetzung für den Abruf weiterer, zugehöriger produktspezifischen Informationen. 4.1 Auto-ID-Verfahren Automatische Identifikationsverfahren (Auto-ID) haben sich in den letzten Jahren u. a. in vielen Dienstleistungsbereichen, in der Logistik, im Handel, bei der Produktion und Materialflusssystemen weit verbreitet. Neben personenbezogenen Identifikationssystemen wie biometrische Verfahren (z. B. Fingerabdruck-, Iriserkennung oder Sprachidentifizierung) zählen zu den wichtigsten Auto-ID-Verfahren Chipkartensysteme, optical character recognition (OCR, sog. Klarschriftleseverfahren), Barcode- und RFID-Systeme [Finkenzeller 2006]. Besonders die drei zuletzt genannten Verfahren sind zur automatischen Identifikation von Objekten respektive Produkten geeignet, da keine physische Verbindung zwischen dem auslesenden Produkt und der Ausleseeinheit hergestellt werden muss. Im Folgenden werden diese Verfahren kurz umschrieben und hinsichtlich der Eignung für einen Einsatz in entsorgungstechnischen Prozessen miteinander verglichen. Barcode Das Barcode-System ist eines der derzeit am weitest verbreiteten Systemen zur automatischen Identifikation. Barcodes sind heute fast auf jeder verkauften Ware zu finden. Der gemeinhin als Strichcode bekannte Barcode stellt einen Binärcode aus einem Feld von parallel angeordneten Balken und Lücken dar. Dieser wird durch eine optische Abtastung ausgelesen und findet seinen Einsatz beispielsweise im Kassenbetrieb, wo der am Produkt oder an der Verpackung aufgebrachte Barcode per Handlesegerät oder fest installierter Einheit ausgelesen wird [Finkenzeller 2006, Kern 2006].

62 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 43 Die GTIN (Global Trade Item Number, ehemals EAN 68 ) ist eine weltweit überschneidungsfreie Nummer, die einen Artikel bzw. eine Handelseinheit in der jeweiligen spezifischen Ausführung (Farbe, Größe, Verpackungseinheit etc.) identifiziert. Sie ist z. B. in EAN-Strichcodes darstellbar (siehe Abbildung 18 nach [Kern 2006]) und ermöglicht die eindeutige Kennzeichnung und Identifizierung von standardisierten Artikeln im zwischenbetrieblichen Daten- und Warenverkehr. Darüber hinaus verweist die GTIN auf die in Datenbanken gespeicherten Stammdaten eines Artikels (Bezeichnung, Gewicht, Gebindegröße, Warengruppe etc.) und bildet damit den Schlüssel zu relevanten Produktinformationen [GS1 2010a]. Abbildung 18: EAN-13 Barcode Zweidimensionale Barcodes (2D-Barcodes) weisen im Vergleich zum eindimensionalen Strichcode eine höhere Informationsdichte pro Fläche auf. Da die Informationen redundant in dem Code abgespeichert sind, können Fehler (z. B. durch Überdeckung, Verschmutzung oder Zerstörung) zu einem gewissen Grad automatisch korrigiert werden. Anwendungsbeispiele bekannter 2D-Barcode-Varianten sind in der Abbildung 19 exemplarisch dargestellt. Hierzu zählen u. a. der DataMatrix-Code zur Kennzeichnung u. a. von Pharmaprodukten, von (elektronischen) Bauteilen wie z. B. Leiterplatten oder für den Einsatz als elektronische Briefmarke (STAMPIT), der Aztec-Code, der auf Online-Tickets der Deutschen Bahn AG vorzufinden ist, der QR-Code (engl. quick response, schnelle Antwort ), der z. B. auf Werbeanzeigen in den Druckmedien und auf Werbeplakaten zu finden ist. Über geeignete Mobiltelefone, ausgerüstet mit Kamera, Internetzugang und entsprechender Dekodierungssoftware kann diese Barcode abfotografiert über die Mobiltelefonkamera erfasst werden, woraufhin eine Lese-Software den Code entschlüsselt und z. B. auf die hinterlegte Webadresse leitet. 68 EAN stand ursprünglich für European Article Number". Bereits nach wenigen Jahren wurde die EAN, die heute ebenfalls als Internationale Artikelnummer bekannt ist, u. a. in Asien, Australien, Afrika und Südamerika angewendet. Mit dem Zusammenschluss von EAN International und dem amerikanischen UCC (Uniform Code Council) zur gemeinsamen Organisation GS1 im Jahr 2005 wurde zum der für die kompatiblen Identsysteme EAN und UPC (Uniform Product Code) der Begriff GTIN etabliert [GS1 2008].

63 44 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Abbildung 19: Ausgewählte 2D-Barcodes und deren Anwendungsbeispiele OCR Bei OCR werden Informationen in Klarschrift hinterlegt. Der Vorteil besteht darin, dass die Ziffern somit nicht nur maschinell, sondern auch visuell lesbar sind. Die Anwendungen liegen vorwiegende im Finanzbereich. Ein Einsatzgebiet stellt beispielsweise die Erkennung der Schrift eines Überweisungsträgers dar [Kern 2006]. RFID RFID ist eine innovative aber nicht gänzlich neue Form automatischer Identifikationssysteme. Bei RFID-Systemen werden Daten auf einem elektronischen Datenträger, dem sog. Transponder gespeichert. Sowohl die Energieversorgung als auch der Datenaustausch erfolgt zwischen dem Datenträger und einem Lesegerät unter Verwendung magnetischer oder elektromagnetischer Felder und erfordert im Gegensatz zu den technisch verwandten Chipkarten, z. B. EC-Karten (electronic cash) für bargeldlose Bezahlvorgänge, keinen direkten (galvanischen) Kontakt. Die Verfahrenstechnik stammt ursprünglich aus der Funk- und Radartechnik [Finkenzeller 2006]. Die Datenübertragung kann ohne direkten Sichtkontakt erfolgen, weshalb RFID im Vergleich zu Barcode-Systemen einen in der Anwendung höheren Freiheitsgrad aufweist. Dies führt dazu, dass Barcode-Kennzeichnungen aktuell vielfach durch Kennzeichnungen mit Transpondern abgelöst werden. Ein aktuelles Beispiel ist die Umrüstung von Bibliotheken auf RFID, wodurch eine weitgehend automatische Ausleihe und Rückgabe der Medien (z. B. Bücher, CDs und DVDs) erreicht wird, oder die Kennzeichnung von Bekleidungsstücken,

64 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 45 u. a. zur Optimierung des Bestandsmanagements und der Vermeidung von Kommissionierfehlern. Weitere Anwendungen finden sich überall dort, wo eine Lücke zwischen der Objektebene und der Informationsebene besteht. 69 Die Einsatzbereiche liegen vor allem in logistischen Prozessen, RFID wird aber auch z. B. bei der Produktion von Elektro(nik)geräten und Fahrzeugen (u. a. Volkswagen, Mercedes) eingesetzt. Vergleich ausgewählter Auto-ID-Verfahren für den Einsatz bei der EAG Entsorgung Die Tabelle 6 verdeutlicht, dass sich RFID-Systeme im Vergleich zu anderen Auto-ID- Systemen besonders durch eine hohe Leistungsfähigkeit auszeichnen und die breitesten Einsatzmöglichkeiten bieten. Tabelle 6: Qualitativer Vergleich verschiedener objektbezogener Auto-ID-Verfahren 70 Parameter OCR Barcode RFID betreffend Identifikationsprozess Datendichte gering gering a bis mittel b mittel bis sehr hoch Maschinenlesbarkeit gut gut gut Personenlesbarkeit einfach bedingt unmöglich Einfluss von Schmutz/Nässe sehr stark sehr stark kaum bis kein Einfluss c Einfluss von metallischer Umgebung kein Einfluss kein Einfluss kaum bis starker Einfluss c Einfluss von optische Abdeckung totaler Ausfall totaler Ausfall kein Einfluss Einfluss von Richtung und Lage gering gering kaum bis kein Einfluss c unbefugtes Kopieren/Ändern leicht leicht fortschreiben, ergänzen von Daten nicht möglich nicht möglich Lesegeschwindigkeit (inkl. Handhabung des Datenträgers) extrem aufwändig bis unmöglich möglich, abhängig von Transponderart gering (~ 3 s) gering (~ 4 s) sehr schnell (~ 0,5 s) Entfernung zwischen Datenträger und Lesegerät < 1cm (Scanner) 0 bis 50 cm 0 bis mehrere Meter c Mehrfacherkennung (Pulklesung) nicht möglich nicht möglich möglich betreffend Kosten Anschaffungskosten Lesegerät gering bis mittel gering mittel Anschaffungskosten Datenträger nicht zutreffend gering mittel bis hoch d a einfache Barcodes b mehrdimensionale Barcodes c abhängig von Arbeitsfrequenz, in der das RFID-System betrieben wird d abhängig u.a. von Transponderbauform, Art der Energieversorgung Eine flächendeckende Kennzeichnung von Einzelprodukten für eine automatische, massenhafte Anwendung ist nur mit Barcode- oder RFID-Systemen praktikabel umsetzbar. Um produktspezifische Daten in die Entsorgungsphase zu übermitteln, scheidet ein OCR-Verfahren aufgrund der geringen Datendichte und dem notwendigen geringen Leseabstand aus. Gegenüber dem Barcode hat RFID den besonders für die Entsorgungswirtschaft wichtigen Vorteil, Informationen berührungslos und ohne notwendigen direkten Sichtkontakt zu übertragen. Das heißt, dass auch verdeckte oder verschmutzte Transponder problemlos ausgelesen werden können. Daneben können optische Barcode-Kennzeichnungen aufgrund mechanischer Einflüsse im Verlauf der Nutzung und Entsorgung abgerieben und zerstört werden. Des Weiteren können optional die Daten eines Transponders im Verlauf des Auslese Diese Lücke entspricht im Wesentlichen dem im Kapitel 3.3 genannten Informationsdefizit. Andere Autoren bezeichnen sie als Medienbruch, der vergleichbar ist mit einem fehlenden Glied einer digitalen Informationskette und Mitursache ist für Langsamkeit, Intransparenz, Fehleranfälligkeit etc. inner- und überbetrieblicher Prozesse [Fleisch et al. 2005]. Eigene Darstellung nach [Finkenzeller 2006] und [Kern 2006].

65 46 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung vorgangs, bei dem auch mehrere Transponder gleichzeitig erfasst werden können (Pulkerfassung), neu beschrieben und/oder inhaltlich ergänzt werden. Dadurch bieten sich enorme Vorteile bei der Verwendung dieser Systematik, die aufgrund der speziellen Funktionseigenschaften die Erschließung neuer Anwendungsfelder erlaubt [Löhle/Urban 2008]. Die Kosten für die erforderlichen Lesegeräte sowie für den Transponder sind gegenüber Barcode-Systemen höher. Außerdem kann je nach Arbeitsfrequenz, in der das RFID-System betrieben wird, der Einfluss einer metallischen Umgebung störend auf den Ausleseprozess wirken. Speziell für diese Anwendungen entwickelte on-metal Transponder reduzieren mögliche Störeinflüsse. Ein weiterer Vorteil ist, dass die RFID-Technologie im Vergleich zu anderen Auto-ID- Verfahren noch weniger menschliche Interventionen erfordert (siehe Abbildung 20). Das zu identifizierende Objekt muss beim Auslesevorgang nicht speziell positioniert oder ausgepackt werden. Die Pulkerfassung und flexible Datenspeicherung sind weitere wichtige Eigenschaften, die den Freiheitsgrad von RFID-Anwendungen erhöhen und den Medienbruch respektive das bestehende Informationsdefizite zwischen der Objekt- und Informationsebene sehr stark verringern. Der RFID-Technologie wird prognostiziert, dass sie sich in den kommenden Jahren in der Wirtschaft ähnlich stark auswirken wird wie die Einführung des Computers auf der Ebene der Informationsverarbeitung [Kern 2006]. Die RFID-Technologie kann zudem selbsterklärend gestaltet werden, indem z. B. an Lesestationen die ausgelesenen Daten mithilfe der verwendeten Software nutzerspezifisch angepasst werden [Morgan et al. 2006]. Abbildung 20: RFID als Bindeglied zwischen Objekt- und Informationsebene 71 RFID bietet das vergleichsweise größte Nutzenpotenzial bei der Anwendung einer smarten Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten für ein gezieltes Stoffstrom- und Informationsmanagement in der Entsorgungsphase. Nach dieser Festlegung wird im folgenden Kapitel 4.2 detailliert auf die RFID-Technologie eingegangen und die technologische Grundlage für die weitere, konkretisierte Ausgestaltung einer smarten Produktkennzeichnung gelegt. 71 Grafische Darstellung in Anlehnung an [Fleisch et al. 2005] und [Kern 2006].

66 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 47 Für den Einsatz von RFID für eine smarte Produktkennzeichnung spricht ebenfalls, dass Transponder und EAG eine ähnliche stoffliche Zusammensetzung aufweisen, weshalb durch die Ausstattung einzelner Elektro(nik)geräte keine Probleme durch einen erhöhten Schadstoffeinträge zu erwarten sind [Bilitewski et al. 2008] und sich die zusätzlich eingebrachten Transpondermaterialien (z. B. das Antennenmaterial Kupfer) in den bestehenden Behandlungsverfahren zurückgewinnen lassen. RFID ist die vergleichsweise leistungsfähigere Technologie, die aber nicht alle Anwendungsanforderungen leisten kann. Die Kosten für RFID-Lesegeräte und Transponder sind vergleichsweise hoch. Ein alternatives Kennzeichnungssystem kann für den gewünschten Anwendungsfall ggf. einfacher zu implementieren, genauso effektiv oder einfach kostengünstiger sein [Kern 2006]. Eine abschließende Bewertung kann in Form einer Kosten-Nutzen- Analyse geschehen, die bereits für verschiedene Prozesse vorliegen. Für die vorgesehene Anwendung in der Entsorgung von EAG existieren noch keine entsprechenden Analysen. 4.2 Informationsübermittlung mittels RFID Nachdem RFID im Vergleich zu anderen Auto-ID-Verfahren als das Medium für eine smarte Produktkennzeichnung herausgestellt wurde, wird im Folgenden detailliert auf die Technologie dieser Systeme eingegangen und dadurch die Basis für eine technologische Konkretisierung für die Umsetzung in der Entsorgung von EAG geschaffen Entwicklungsgeschichte Eine erstmalige Anwendung fand die RFID-Technologie während des Zweiten Weltkrieges zur Freund-Feind-Erkennung bei Flugzeugen. Seit den 70er Jahren wird diese Technologie erfolgreich zur Tieridentifikation eingesetzt. Ab etwa 1990 begann die Entwicklung moderner RFID-Systeme. Die Bauteilabmessungen wurden grundlegend verkleinert und durch verstärkte Produktion die Preise der RFID-Systemkomponenten reduziert. Somit fand diese Technologie diverse neue Einsatzgebiete, wie beispielsweise bei Wegfahrsperren, Zutrittskontrollen, Zeiterfassung bei Sportveranstaltungen und der Erfassung von Streckennutzungsgebühren [Kern 2006]. Aufgrund der immer weiter fortschreitenden Technologieentwicklung und des zunehmenden Standardisierungsgrads wird RFID aktuell bereits in sehr vielen Lebens- und Wirtschaftsbereichen eingesetzt. Die Anwendungszwecke reichen von einfachen Anwendungen wie der Elektronischen Artikelsicherung (EAS) bis hin zu komplexen Einsätzen in Produktions- und Logistikprozessen. Der funktionale Einsatz liegt im Grunde aber immer in der Identifikation von Objekten [BSI 2004]. In Zukunft soll die RFID-Technologie ein zentrales Element des Ubiquitous Computing, also der Allgegenwärtigkeit der Informationstechnik, sein, in dem nicht mehr nur jeder Computer, sondern auch potenziell jeder andere Gegenstand die Kapazität hat, Daten aufzunehmen, zu verarbeiten und mit anderen Gegenständen auszutauschen [Roßnagel 2007]. Ein solches Internet der Dinge bietet verschiedene Vorteile. Gegenstände, die mit entsprechender Hard- und Software ausgestattet sind, können sich auf Grundlage der kommunizierten Umgebungsinformationen kontextbezogen verhalten. Beispielsweise könnte eine Mülltonne bei entsprechender Programmierung die Recyclingfähigkeit der eingeworfenen Abfälle erkennen und bei ihrer Leerung darüber informieren [Mattern 2008]. Der historische Verlauf und die zukünftigen Entwicklungen von RFID sind im Anhang 5 aufgeführt.

67 48 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Aufbau und Funktionsweise eines RFID-Systems Ein RFID-System (Abbildung 21) besteht aus drei Basiskomponenten: Der Transponder (zusammengesetzt aus den Begriffen Transmitter und Responder, auch Tag genannt) besteht aus einem Mikrochip zur Datenspeicherung sowie einer Antenne für die berührungslose Kommunikation mit einer Lese-/Schreibeinheit. Beide Bauteile sind auf einem Trägermedium zusammengefügt und an dem zu identifizierenden Objekt angebracht. Die Lese-/Schreibeinheit besteht aus einem Lesegerät (auch Reader genannt) und zugehöriger RFID-Antenne, die das für die Kommunikation notwendige elektromagnetische Wechselfeld aufbaut respektive elektromagnetische Wellen aussendet. Die Lese-/Schreibeinheit kann stationär mit externer Antenne oder als mobiles Kompaktgerät ausgeführt sein. Mithilfe einer elektronischen Datenverarbeitung, z. B. in Form eines Computers, werden die von den Transpondern empfangenen Informationen in Signale oder Befehle an angeschlossene Aggregate formuliert. Abbildung 21: Aufbau und Funktionsweise eines RFID-Systems 72 Die Datenübertragung zwischen Transponder und Lese-/Schreibeinheit erfolgt abhängig vom Frequenzbereich über induktive Kopplung bzw. elektromagnetische Wellen. Gelangt ein auf oder in Objekten integrierter Transponder in die Reichweite des vom Lesegerät generierten Feldes, empfängt dieser über seine Transponderantenne elektromagnetische Wellen und Energie. So angesprochen ist der Transponder in der Lage, über die Luftschnittstelle Daten an das Lesegerät zu senden (Uplink) oder selbst beschrieben zu werden (Downlink). Die Transponder werden berührungslos und ohne erforderlichen direkten Sichtkontakt ausgelesen, sodass auch verdeckte oder äußerlich verschmutzte Transponder im Ausleseprozess erkannt werden. Der Einfluss von Nässe auf die Systemperformance ist gering. Die Daten können im Verlauf des Auslesevorgangs, bei dem auch mehrere Transponder gleichzeitig erfasst werden können (sog. Pulkerfassung), je nach verwendeter Systemtechnik mitunter mehrfach (ergänzend) beschrieben werden. Über die RFID-Antenne empfängt die Lese- 72 Ergänzte Darstellung nach [Urban et al. 2006].

68 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 49 /Schreibeinheit dieses Signal, das über ein Rechnersystem mit geeigneter Software ausgewertet und weiter verarbeitet werden kann [Löhle/Urban 2008, Urban et al. 2006] Basiskomponenten eines RFID-Systems Die einzelnen Komponenten eines RFID-Systems sind auf die jeweilige RFID-Anwendung zugeschnitten, wodurch sich vielfältige Ausgestaltungsformen ergeben, die im Folgenden detailliert beschrieben und hinsichtlich ihrer speziellen Merkmale unterschieden werden Transponder Der RFID-Transponder bildet als das Informationen übertragende Medium das Kernstück eines Systems. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Anwendungszwecke und Einsatzgebiete der RFID-Technologie bildete sich eine Vielzahl verfügbarer Bauformen, die hinsichtlich der Energieversorgung, Datenspeicherung und Datenkapazität zu unterscheiden sind. Aktuell gibt es mehr als 500 verschiedene RFID-Transpondertypen [BMBF 2007]. Transponderbauformen Ein Transponder kann nahezu jede beliebige Bauform erhalten (Abbildung 22). Unter der gängigsten Form des Smart Labels versteht man hauchdünne Etiketten bei denen die Transponderspule mittels Siebdruck auf eine Plastikfolie gedruckt wird, welche dann wiederum mit einem Etikett verschweißt wird [Finkenzeller 2006]. Neben weiteren herkömmlichen Transponderformen wie Smart Card, Coin oder Disc gibt es auch Sonderbauformen, z. B. Transponder in Nagel- oder Schraubenform, die einfach in das zu identifizierende Objekt eingebracht werden können. Abbildung 22: Verschiedene Transponderbauformen Energieversorgung Bei der Funktionsweise der Transponder werden grundlegend zwei Typen differenziert, die sich in der Art der Energieversorgung unterscheiden [Finkenzeller 2006]:

69 50 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Die Energieversorgung von passiven Transpondern wird durch das magnetische o- der elektromagnetische Feld, das vom Lesegerät aufgebaut wird, bereitgestellt. Da im Transponder keine eigene Energiequelle integriert ist, wird er aktiv und sendefähig, sobald er in die Reichweite des elektromagnetischen Feldes gelangt. Die Energiemenge des Feldes muss ausreichen, um die Informationen vom Lesegerät zum Transponder und wieder zurück zu übermitteln. Aktive Transponder hingegen besitzen eine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie oder Solarzelle, die den im Transponder integrierten Mikrochip speist. Sie generieren somit selbst ein Übertragungsfeld. Das Lesegerät baut in diesem Fall ebenfalls ein Feld auf, welches lediglich zur Anregung des Transponders dient. Dadurch, dass aktive Transponder ein wesentlich schwächeres Feld zum Betrieb benötigen, erhöht sich die Reichweite in der sie detektiert werden können deutlich. Datenspeicherung und Speicherkapazität Je nachdem, welche Speicherkapazität die Transponder aufweisen, können sie auf verschiedene Art und Weise beschrieben und ausgelesen werden [BSI 2004]: ReadOnly-Transponder können nicht mit neuen Informationen beschrieben, sondern ausschließlich ausgelesen werden, nachdem sie während der Herstellung einmalig mit einem eindeutigen Identifikationscode beschrieben worden sind. Dieser transponderspezifische Code wird in einer Datenbank mit der zu verarbeitenden Information gekoppelt. Die Speicherkapazität muss somit nicht sehr hoch sein, wodurch die Kosten gering bleiben. Read/Write-Transponder haben einen integrierten Speicher und können beliebig oft beschrieben und ausgelesen werden. Die Daten können ebenfalls verschlüsselt werden. Sollen die Transponder mehrmals beschrieben werden oder soll eine größere Datenmenge gespeichert werden, müssen Transponder mit EEPROM- oder RAM- Speichertechnologie 73 eingesetzt werden. Diese Speicherkapazitäten reichen i. d. R. von 16 Byte bis 64 kbyte und bestimmen in erster Linie die Chipgröße des Transponders. Auf WriteOnce/ReadMany-Transpondern (WORM) kann einmalig eine unveränderliche Codierung oder Informationen gespeichert werden, welche anschließend beliebig oft ausgelesen werden können. Der momentane Forschungs- und Entwicklungsstand erlaubt die Herstellung von Baugrößen im Mikrometer-Bereich [Donath 2006], Pulkerkennung von bis zu 100 (passiv) respektive 500 (aktiv) Transpondern pro Sekunde [BSI 2004], die örtliche Bestimmung der detektierten Transponder sowie die Integration von Sensoren, z. B. zur Aufnahme von Umweltparametern. Derzeit in der Erprobungsphase sind RFID-Transponder auf polymerelektronischer Basis, die als Massenprodukt in Rolle-zu-Rolle-Druckprozessen mit weitaus geringeren Metallanteilen hergestellt werden können [Rost 2006]. Die Produktentwicklung strebt außerdem die Verbesserung der Auslesbarkeit von Transpondern an metallenen Oberflächen (sog. onmetal tags) an, bei denen diese als sog. Transponderfahnen ausgestaltet sind oder in Kunststoffen vergossene werden. 73 EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), Nur-Lese-Speicher, RAM (random access memory), Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff (Lesen und Schreiben).

70 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Lese-/Schreibeinheit Gemeinsam bilden Lesegerät und Antenne die Lese-/Schreibeinheit. RFID-Lesegeräte 74 enthalten die Software zur Steuerung der Antennen und zur Übertragung der empfangenen Daten an das IT-System. Diese Übertragung erfolgt über ein lokales oder drahtloses Netz oder über eine andere Schnittstelle. Zur Kommunikation mit dem Transponder ist das Lesegerät mit Antennen verbunden, die das elektromagnetische Feld aussenden. Das Lesegerät liest die von der Antenne empfangenen Informationen und gibt sie an das Datenverarbeitungssystem weiter. Tendenziell nimmt die Lesereichweite mit der Größe der Antennenfläche zu (sowohl beim Lesegerät als auch beim Transponder). Es wird grundsätzlich zwischen stationären und mobilen Lesegeräten unterschieden. Des Weiteren können sie anhand der Frequenz, Reichweite, Datenübertragungsprotokolle und Leistung klassifiziert werden [Kern 2006]: Stationäre Lesegeräte stellen zurzeit den Großteil der verwendeten Lesegeräte dar. Die zugehörigen externen Antennen werden fest installiert (z. B. als RFID-gate in Eingängen oder Toren) oder in Aggregate integriert. Mobile Lesegeräte sind Gesamtsysteme mit integrierter Antenne, z. B. als Handlesegerät (engl. handheld) ausgeführt. Mobile Lesegeräte arbeiten autonom und ermöglichen aufgrund ihrer portablen Bauform das Identifizieren und Beschreiben der Transponder an jedem beliebigen Ort. Die ausgetauschten Daten können zwischengespeichert und anschließend z. B. via Wireless Lan oder Dockingstation an die Datenverarbeitung übertragen werden. Die Abbildung 23 zeigt verschiedene Ausführungen von RFID-Lesegeräte. Aktuell ist der Entwicklungsstand so weit, dass bereits Mobiltelefone oder Handschuhe mit einer RFID- Lesefunktion ausgerüstet werden können. Multifrequenzlesegeräte ermöglichen das gleichzeitige Auslesen von Transpondern verschiedener Frequenzbereiche. Daneben kann auch eine hybride Auslesung von Barcodes und Transpondern in einem Gerät erfolgen. Abbildung 23: Verschiedene Ausführungen von RFID-Lesegeräte Datenverarbeitung Die vom Lesegerät empfangenen Informationen werden von einem Computer mit entsprechender Software so modifiziert, dass sie mit in Hintergrundsystemen hinterlegten Daten- 74 Im Folgenden wird die Verkürzung Lesegerät zur Umschreibung der Lese-/Schreibeinheit verwendet, unabhängig davon, ob Informationen lediglich ausgelesen oder der Transponder auch beschrieben wird.

71 52 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung banken kompatibel und verarbeitbar sind. Um den Ansprüchen von Seiten der Datensicherheit gerecht zu werden, können die ursprünglich auf dem Transponder hinterlegten Daten verschlüsselt werden. Eine Anbindung der Datenverarbeitung an das Internet ermöglicht Echtzeitinformationssysteme, die allerdings unter Umständen erhöhte Anforderungen an Datenverschlüsselungstechniken stellen, um lediglich autorisierten Nutzern einen Zugang zu diesen Daten zu erlauben. Besondere Anforderungen an die Datenverarbeitung stellt die so genannte Pulkerkennung von Transpondern. Ein Pulk ist dann vorhanden, wenn mehrere mit Transpondern gekennzeichnete Objekte gleichzeitig ein Antennenfeld passieren. Mehrere Transponder können von einem Lesegerät gleichzeitig erfasst werden, dies wird meist im Hochfrequenzbereich realisiert. Diese Transponder werden in einem speziellen Antikollisionsverfahren betrieben. Dabei wird durch Übertragungsprotokolle gewährleistet, dass bei einem Vielfachzugriff (engl. multi-access) die Transponder nur einmal und danach nicht erneut ausgelesen werden [BSI 2004] Arbeitsfrequenzen und Leistungsmerkmale RFID-Systeme erzeugen (elektro)magnetische Wellen und werden daher als Funkanlagen eingeordnet. Sie dürfen nur in ihnen zugewiesenen Frequenzbändern arbeiten. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Bereiche in denen RFID zum Einsatz kommt, existiert eine Vielzahl verschiedener Systemausgestaltungen, die auf die jeweiligen Nutzungsanforderungen zugeschnitten sind. Die Auswahl der Arbeitsfrequenz des RFID-Systems sowie der einzusetzenden Systemkomponenten (passive oder aktive Transponder) ist zur Gewährleitung der Datenübertragung entscheidend, da dadurch u. a. die Leistung der Transponder in Bezug auf Reichweite und Orientierung, Lese- und Programmiergeschwindigkeit, Baugröße vorgegeben wird [Kern 2006]. Maßgebliche Kriterien für die Auswahl der Arbeitsfrequenz sind Umgebungseinflüsse, die an den Auslesepunkten auftreten oder durch das auszulesende Objekt bedingt sind, sowie die Lesereichweite, die für den jeweiligen Anwendungszweck benötigt wird. Es werden vier Arbeitsfrequenzen unterschieden, auf denen RFID-Systeme betrieben werden. Die Wahl der Frequenz ist von entscheidender Bedeutung für die Leistung und Funktionssicherheit einer RFID-Anwendung. Der Grund dafür liegt in den unterschiedlichen Eigenschaften der Datenübertragung über die Luftschnittstelle, die über induktive Kopplung oder elektromagnetische Wellen erfolgt: low frequency (LF): 125 bis 134 khz, high frequency (HF) 13,56 MHz, ultra high frequency (UHF): 868 bis 915 MHz, super high frequency (SHF) oder Mikrowelle: 2,4 bis 2,5 GHz. Wie die qualitative Einordnung der Abbildung 24 verdeutlicht, gibt es keine ideale Frequenz, die alle Vorzüge in sich vereinigt. So sinkt beispielsweise der Energiebedarf mit höherer Frequenz, wodurch tendenziell höhere Lesereichweiten erreicht werden können. Gleichzeitig nimmt die Durchdringung von Wasser und fester Materialien ab, da ein Anteil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Die unterschiedlichen Übertragungsarten spiegeln sich auch in der Bauweise der Transponderantennen wider. Im LF- und HF-Bereich sind diese als Spule ausgeformt, im UHF-Bereich werden Dipolantennen verwendet. Die Dicken der Antennen im HF- und UHF-Bereich sind so gering, dass sie sehr kostengünstig als Etiketten (z. B. smart label) einlaminiert werden können [Kern 2006].

72 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 53 Abbildung 24: Frequenzbereiche und Leistungsmerkmale von RFID 75 Die Empfindlichkeit gegenüber metallischen Einflüssen ist nicht in der Abbildung 24 dargestellt. Tendenziell ist diese im LF- und HF-Bereich höher als im UHF-Bereich. Sonderlösungen für bestimmte Anwendungen können metallverträglich optimiert werden [Kern 2006]. Die Lesereichweite ist, wie die Abbildung 24 zeigt, abhängig von der Frequenz, der Feldenergie der Antenne des Lesegerätes, Form und Größe des Transponders und dessen Ausrichtung im Feld sowie der Umgebung (z. B. Metall, Feuchtigkeit). Die RFID-Systeme werden nach ihrer Reichweite in Close-coupling-, Remote-coupling- und Long-range-Systeme eingeteilt [BSI 2004]: Die Lesereichweite bei Close-coupling-Systemen beträgt bis zu einem Zentimeter, wobei die Frequenz zwischen dem Niederfrequenzbereich und 30 MHz liegen kann. Typische Anwendungsgebiete sind Türöffner und kontaktlose Chipkartensysteme, bei denen die Karte entweder über eine spezielle Fläche gehalten oder in einen Schlitz gesteckt werden muss. Remote-coupling-Systeme erzielen eine maximale Reichweite von wenigen Metern, mit Sendefrequenzen von unter 135 khz oder 13,56 MHz. In den meisten Fällen wird ein magnetisches Übertragungsnetz aufgebaut. Anwendung findet das System bei der Tieridentifikation, der Industrieautomation oder bei kontaktlosen Chipkarten. Werden Reichweiten von deutlich über einem Meter erzielt, spricht man von Longrange-Systemen. Der Frequenzbereich liegt vor allem im UHF- oder Mikrowellenbereich. Oft spricht man hier auch von Backscatter-Systemen. 75 Grafische Darstellung verändert nach [Kern 2006].

73 54 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Tabelle 7: Einordnung und Leistungsmerkmale von RFID-Systemen 76 Parameter Energieversorgung Transponder (überwiegend bei Anwendung) Leseabstand, Reichweiten < 1 m bis 1,7 m Niederfrequenz Hochfrequenz Ultrahochfrequenz Superhochfrequenz (NF) (HF) (UHF) (SHF) - Mikrowelle 125 bis 135 khz 13,56 MHz 865 bis 956 MHz 2,4 bis 2,5 GHz passiv passiv passiv aktiv passiv max. 6 m aktiv max. 100 m passiv max. 6 m aktiv max. 100 m Störung durch Flüssigkeiten* kein Einfluss geringer Einfluss starker Einfluss starker Einfluss Störung durch Metall* starker Einfluss starker Einfluss Ausrichtung des Transponders beim Auslesen bei direkter Aufbringung bei direkter Aufbringung nicht nötig nicht nötig teilweise nötig immer nötig Übertragungsraten niedrig mittel hoch sehr hoch weltweit akzeptierte Frequenz ja ja teilweise (EU/USA) teilweise (nicht EU) Auswahl heutiger ISO Standards 11784/85 und , und , und Pulkerfassung / Antikollision möglich möglich möglich möglich typische Transponderbautypen typische Einsatzgebiete Transponder im Glasröhrchen / Plastikgehäuse, Chipkarten, Smart Label Abfallentsorgung, Tieridentifikation, Wegfahrsperre Smart Label, Industrietransponder Bibliotheken, ÖPNV, Ticketing, Zutrittskontrolle Smart Label, Industrietransponder Logistik (Containertracking, Palettenerfassung), Lagerhaltung, Zufahrtskontrolle * Der Einfluss von Metall und Flüssigkeiten ist u. a. auch abhängig von der Transponderausgestaltung bzw. Art der Transponderanbringung. Sonderlösungen sind in der Lage, die störenden Einflüsse zu minimieren großformatige Transponder Logistik (Containertracking), Lagerhaltung, Straßenmaut, Zufahrtskontrolle Anwendungen von RFID-Systemen Grundsätzlich werden die Anwendungen von RFID-Systemen hinsichtlich der Art des Transpondereinsatzes in geschlossene und offene Systeme unterschieden. Diese Ansätze richten sich ausschließlich nach dem Informationsgehalt, der mit dem Transponder selbst als Datenträger übermittelt und verfügbar gemacht wird. Hierbei nicht berücksichtigt ist das Informationsmanagement, welches aus der Verarbeitung der Transponderinformationen und der Bereitstellung dieser Informationen z. B. über das Internet resultiert Geschlossene Systeme Als geschlossenes System wird die An- und Verwendung von Transpondern im innerbetrieblichen (proprietären) Einsatz bezeichnet (siehe Abbildung 25). Die RFID-Anwendung verfolgt ein ausschließlich innerbetriebliches Ziel, wie z. B. der Prozesssteuerung und Automatisierung von Prozessen [Kern 2006]. Zugriff und Zuständigkeit hinsichtlich der Datenübertragung liegen ausschließlich beim jeweiligen Unternehmen bzw. dem beauftragten RFID- Dienstleister. Da über die Transponder kein Datenaustausch mit externen Partnern erfolgt, sind die Dateninhalte kaum oder gar nicht standardisiert [Kern 2006]. Die Transponder können nach Beendigung ihres Anwendungszwecks grundsätzlich erneut eingesetzt werden. Je nach spezifischem Anwendungszweck können daher auch aufwändigere Transponder (z. B. aktive Transponder, bauliche Sonderlösungen, mehrfach beschreibbare Datenbereiche etc.) wirtschaftlich lohnend eingesetzt werden [Kern 2006]. 76 Darstellung nach [BSI 2004] und [EC-Ruhr/ECC Stuttgart-Heilbronn 2007].

74 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 55 Durch die erstmalige Implementierung eines RFID-basierten Kennzeichnungssystems in einer geschlossenen Anwendung ergeben sich mitunter gravierende Veränderungen auf den bis dato bestehenden Prozess. Abbildung 25: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem geschlossenen System Offene Systeme In offenen Systemen (siehe Abbildung 26), in denen Transponder überbetrieblich eingesetzt werden, werden diese i. d. R. nur einmal benutzt und nach Beendigung des Anwendungszwecks nicht erneut verwendet. Für den reibungslosen Datenverkehr zwischen mindestens zwei ansonsten unabhängigen Betrieben ist eine festgelegte Daten- und Auslesestandardisierung (vgl. Kapitel 4.2.6) erforderlich. Die Verwendung der über den Transponder bereitgestellten Informationen kann sich dabei unterscheiden, überwiegend werden die Transponder nicht zur Prozesssteuerung, sondern vornehmlich zu Kontroll- und Nachverfolgungszwecken eingesetzt [Kern 2006]. Abbildung 26: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem offenen System 78 Dadurch, dass die Transponder lediglich einmal eingesetzt werden, und auch eine, im Vergleich zu geschlossenen Systemen, größere Anzahl an Transpondern erforderlich ist, ist der Kostendruck bei offenen Systemen deutlich höher. Gleichzeitig bleiben die bestehenden na Veränderte grafische Darstellung und Auszug exemplarischer Anwendungsbereiche nach [Kern 2006]. Veränderte grafische Darstellung und Auszug exemplarischer Anwendungsbereiche nach [Kern 2006].

75 56 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung hezu unverändert. Die Implementierung eines RFID-Systems erfordert in erster Linie die Ausrüstung zentraler Objektknoten- und Objektübergabepunkte mit entsprechenden Lesegeräten [Kern 2006] Vernetzte Systeme In einem vernetzten System (siehe Abbildung 27) werden die zuvor genannten Prinzipien miteinander kombiniert. Ein Objekt, z. B. ein Produkt oder Vorprodukt, durchläuft mehrere Bereiche, in denen die Transponder sowohl spezifisch in innerbetrieblichen Prozessen (z. B. zur Produktionssteuerung) als auch in den Knoten- und Übergabepunkten (z. B. zur Unterstützung logistischer oder distributiver Prozesse) genutzt werden. Abbildung 27: Prinzip und exemplarische Anwendungsbereiche für den Einsatz von RFID in einem vernetzten System 79 Abhängig von der Anbringungsebene der Transponder (siehe Abbildung 28) und der verschiedenen Nutzungsarten der unterschiedlichen Anwender steigen die Anforderungen, die an die Transponder selbst, z. B. Struktur der gespeicherten Daten als Zahlencode (vgl. auch Kapitel ) und Art der Datenspeicherung (vgl. Kapitel ), und an deren Auslesung, z. B. erforderliche Auslesereichweite, vorherrschende Umgebungseinflüsse (vgl. Kapitel 4.2.4), gestellt werden. In einer vernetzten Anwendung von RFID ist der Einsatz standardisierter Systeme unabdingbar [Kern 2006] Einzelproduktkennzeichnung (item-tagging) Einhergehend mit dem Detaillierungsgrad oder der Tiefe der Anbringungsebene steigt die Anzahl der dafür erforderlichen Transponder (siehe Abbildung 28) und somit auch die Komplexität des gesamten RFID-Systems (z. B. Anzahl der Auslesungen, Menge und Art der zu übertragenden Informationen). Sind lediglich Ladungsträger und/oder Verpackungen mit Transpondern ausgerüstet, kann im Gegensatz zum sog. item-tagging, der Ausstattung einzelner Produkte mit RFID-Funktionalität, keine Informationsübermittlung zum betreffenden Einzelprodukt stattfinden. Außerdem besteht das Risiko, dass Ladungsträger etc. falsch beladen bzw. befüllt werden, was im weiteren Prozess zu Fehlverbuchungen bei der Datenverarbeitung führt. 79 Veränderte grafische Darstellung und Auszug exemplarischer Anwendungsbereiche nach [Kern 2006].

76 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 57 Grundsätzlich können bei RFID-Systemen die zu übermittelnden Informationen zentral oder dezentral vorgehalten werden. Sehr verbreitet ist aktuell eine zentrale Datenhaltung, bei der lediglich ein Nummerncode, aber keine objektbezogenen Daten auf dem Transponder gespeichert werden. Objektbezogene Informationen werden dieser Identifikationsnummer eindeutig zugeordnet und in zentralen Datenbanken verwaltet und vorgehalten [Heng 2006]. Bei einer dezentralen Datenhaltung werden zusätzlich objektbezogene Informationen direkt auf dem Transponder hinterlegt (sog. Data on Tag). Dies hat einerseits den Vorteil, dass entlang des Produktstroms relevante Informationen unmittelbar vorliegen und der systematisch aufwändigere Zugriff auf externe Datenbanken entfällt. Nachteilig bei dieser Variante ist, dass solche Systeme in einem höheren Maß vor unberechtigten Zugriffen Dritter geschützt werden müssen, und die Datenübertragung aufgrund der größeren zu übertragenden Datenpakete tendenziell störanfälliger ist [Heng 2006]. Abbildung 28: Qualitative Darstellung der Relation Anbringungsebene und erforderliche Transponderanzahl Standardisierungen Besonders für den reibungslosen Einsatz der RFID-Technologie in offenen Systemen spielen Standardisierungen eine entscheidende Rolle. In einigen Wirtschaftsbereichen und Teilprozessen hat sich der Einsatz der RFID-Technologie soweit etabliert, dass bereits Standardisierungen hinsichtlich der Systemkomponenten oder gar Anwendungsstandardisierungen vorliegen. Diese sollen einen übergreifenden Einsatz von RFID-Systemen vereinfachen und den Aufwand der Implementierung in die Teilprozesse reduzieren. Die International Organization for Standardization (ISO), eine der weltweit größten und international tätigen Standardisierungsorganisationen, veröffentlicht dazu vorwiegend technische Standards, die nahezu von allen Nutzergruppen angewendet werden. Anwendungsstandardisierungen werden hingegen oftmals durch nationale Verbände wie dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) formuliert [Walk/Büth 2010] RFID-System- und Anwendungsstandardisierungen Mithilfe der Standards für Luftschnittstellen (ISO/IEC 18000), Testmethoden zur Leistung von RFID Systemen und deren Konformität (u. a. ISO/IEC und 18047) und Datenprotokol-

77 58 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung len (ISO/IEC bis 15963) sollen die RFID-Anwendungen vor Störungen geschützt, übergreifend nutzbar gemacht und technisch weiterentwickelt werden [Walk/Büth 2010]. Ergänzend zu den RFID-Systemstandardisierungen definieren diverse Anwendungsstandards für einzelne Anwendungen oder Anwendungsbereiche eine bestimmte technische Implementierung, bei der i. d. R. aus der Vielzahl der dargebotenen Technologiestandards und möglichen hinterlegten Datenstrukturen die am besten passende Lösung ausgewählt wird. Beispiele sind VDI (allgemeine Anforderungen zum Einsatz der RFID-Technologie in der Supply Chain) bzw. spezifizierter die VDI (Einsatz in der Textilindustrie) oder VDI (Einsatz in der Mehrweglogistik). Mit der ISO/IEC TR liegt für den Umgang mit gebrauchten Transpondern in der Entsorgungsphase 80 eine erste, wenn auch sehr allgemein gehaltene Standardisierung vor, die mögliche Wiederverwendungs- und Behandlungsverfahren benennt. Diese beruhen auf den in Tabelle 8 dargestellten durchschnittlichen Zusammensetzungen passiver Transponder verschiedener Baugrößen, die als klebendes smart label ausgeführt sind. Tabelle 8: Zusammensetzungen typischer passiver Transponder unterschiedlicher Baugrößen 81 Abmessung [mm] Komponente Material 76,2 x 76,2 15 x x 148 Masse [mg] Deckschicht PP 270,0 65,0 100,0 Papier 525,0 130,0 200,0 Klebstoff Acrylat 115,0 30,0 45,0 IC Silizium 0,5 0,5 0,5 ACP Epoxy-basiertes Material 0,8 0,8 0,8 ACP Metall Nickel 0,1 0,1 0,1 Klebstoff PU 40,0 10,0 15,0 Antenne Kupfer 340,0 105,0 140,0 (verschiedene Aluminium 50,0 15,0 20,0 Alternativen) Silber (gedruckt) 36,3 * 10,9 14,5 * Bonding Agent (gedruckt) 15,3 * 4,6 6,1 * Substrat PET 410,0 100,0 155,0 Klebstoff Acrylat 155,0 40,0 60,0 * ergänzende Berechnungen des IZT gemäß [Erdmann/Hilty 2009] Das durchschnittliche Transpondergewicht (ohne Deckschicht) einer mittleren Abmessung von 15 x 97 mm beträgt demnach 286,4 mg [Erdmann/Hilty 2009]. Gleichzeitig stellt diese Standardisierung heraus, dass das Kennzeichnen von einzelnen Produkten unter den geltenden Rechtsvorschriften bezüglich der Herstellerverantwortung zunehmen wird, was zukünftig den Einsatz dieser Kennzeichnung auch in den entsorgungstechnischen Prozessen erlaubt Information technology Radio frequency identification for item management - Implementation guidelines - Part 2: Recycling and RFID tags, April 2008 (first edition). Gemäß ISO/IEC TR , ergänzt durch [Erdmann/Hilty 2009].

78 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung EPC/RFID-Standards Der Elektronische Produkt-Code (oder Electronic Product Code - EPC) ermöglicht eine weltweit eindeutige und überschneidungsfreie Produktidentifikation unter Verwendung von RFID. Auf Objekten angebrachte Transponder enthalten eine eindeutige Identifikationsnummer, die als wesentlichen Bestandteil die GS1-Nummerierungsstandards, z. B. GTIN (vgl. Kapitel 4.1), enthält. Derzeit werden vornehmlich Mehrwegtransportbehälter und Versandeinheiten bzw. deren Umverpackung auf diese Art identifiziert. Zukünftig ist auch die Kennzeichnung der Verpackungen einzelner Produkte bzw. der Einzelprodukte selbst zu erwarten [GS1 2009]. Der EPC enthält keine weiterführenden Informationen über das Objekt, sondern dient ausschließlich der eindeutigen Identifikation, z. B. bei unterschiedlichen Prozessen/Stationen im Verlauf der Supply Chain, und als Zugriffsschlüssel zum EPCglobal TM- Netzwerk, über das Zusatzinformationen abgefragt werden können [GS1 2010b]. In der Abbildung 29 ist der Aufbau eines EPC exemplarisch verdeutlicht. Der EPC setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen, die international vereinbart wurden [GS1 2010b]: Header klassifiziert, welche EPC-Version genutzt wird und welche Informationsart verschlüsselt ist, Filter dient der Unterscheidung von gekennzeichneten Einheiten wie z. B. Produkten, Umverpackungen und Paletten, Partition gibt an, wo in der Zahlenfolge der EPC-Manager aufhört und die Objektklasse beginnt, EPC-Manager entspricht der zugeteilten EPC Mitgliedsnummer (z. B. des Herstellers), Object Class bezeichnet die Objektnummer (z. B. eine Artikelnummer), Serial Number dient der eindeutigen Identifikation und somit Unterscheidung eines einzelnen Objekts. Abbildung 29: Aufbau eines EPC 82 Das EPCglobal TM- Netzwerk verbindet dezentrale Server, die zu einem bestimmten EPC gehörende Stamm- und Bewegungsdaten enthalten, auf die via Internet zugegriffen werden kann, wodurch Informationen in Echtzeit bereitgestellt werden und eine Informationstransparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette erreicht wird. Verschiedene Servicekomponenten 83 organisieren Steuerung und Zugang zu diesen Informationen [GS1 2009] Darstellung gemäß GS1, siehe Das EPCglobal TM -Netzwerk umfasst im Wesentlichen vier Komponenten [GS1 2009, GS1 2010c]: - Objektnamenservice (ONS) ermöglicht das Auffinden von Produktinformationen anhand eines EPC, - EPC-Informationsservice (EPCIS) entspricht der Netzwerkverbindung eines Unternehmens zum EPCglobal TM -Netzwerk,

79 60 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Mit dem EPCglobal Standard UHF Generation 2 Version wird die physikalische Interaktion zwischen Lesegerät und EPC-Transponder im UHF-Bereich spezifiziert. Wesentliche Eigenschaften sind die Verwendung passiver Transponder im UHF-Bereich (860 bis 960 MHz) der ein schnelles Auslesen von bis zu 500 Transpondern pro Sekunde und ein Beschreiben von 7 bis 15 Transponder pro Sekunde erlaubt. Es können EPC in einer Größe von 16 bis 496 Bit abgelegt werden, optional steht ein Speicherbereich für spezielle Anwenderdaten zur Verfügung. Mittels einer Kill-Funktion kann die Funktion des Transponders endgültig zerstört werden. Passwörter schützen die auf dem Transponder gespeicherten Daten. Diese Spezifikation ist vollständig kompatibel zu den eingangs genannten ISO- Normen bzgl. der Luftschnittstellen. Eine entsprechende EPC-Standardisierung für den HF- Bereich (13,56 MHz) hat bereits begonnen, ist derzeit aber noch nicht abgeschlossen [Walk/Büth 2010, GS1 2010d]. Eine eindeutige Identifikation und Datenverarbeitung in dieser oder vergleichbarer Form sowie die dargebotenen Serviceelemente ließen sich auch in der Entsorgungswirtschaft verwenden, sofern die Datenübertragung mittels RFID auch in der Entsorgungsphase gewährleistet ist und entsorgungsrelevante Informationen über diesen Weg zuständigen Entsorgern verfügbar gemacht werden. Ähnliches gilt für die benannten Standardisierungen hinsichtlich etablierter Anwendungen und zu verwendender Systemkomponenten, die mit Einschränkungen auf Teilprozesse der Entsorgungswirtschaft übertragbar sind. 4.3 RFID in der derzeitigen Entsorgungswirtschaft RFID spielt bereits heute eine Rolle in der Entsorgungswirtschaft. Zum einen wird diese Technologie bereits seit längerer Zeit für entsorgungstechnische Zwecke verwandt, für die auch entsprechende Standardisierungen vorliegen, zum anderen gelangen Transponder, mit denen Verpackungen oder Produkte ursprünglich gekennzeichnet wurden, zunehmend in unterschiedliche Abfallströme und führen dort gegebenenfalls zu einer qualitativen Veränderung der Abfallzusammensetzung, die eventuell Maßnahmen bei der Behandlung dieser Abfälle erfordern Anwendungen und Standardisierungen Momentan beschränkt sich der Einsatz von RFID in der Entsorgungswirtschaft nahezu ausschließlich auf entsorgungslogistische Zwecke. RFID wird bereits seit den 90er Jahren in der Entsorgungswirtschaft eingesetzt, um Abfallbehälter eindeutig zu identifizieren. Derzeit sind in Deutschland etwa 17 % der Abfallbehälter mit Transpondern ausgerüstet [Scheuren/Weber 2009]. Die Gründe für die Einführung eines RFID-Systems sind unter anderem die Schaffung eines verursachergerechten Gebührensystems, die Aufzeichnung und Optimierung von Touren, die Kostenreduktion durch Entsorgungs- und Leistungstransparenz und die Umsetzung eines Behältermanagements für alle Behältertypen. Durch die genaue Dokumentation der Leerungszeit und des Ortes der Mülltonnen kann zudem das Problem der Schwarzleerungen, die im bundesweiten Durchschnitt 5 bis 10 % der Leerungen betrifft, vermieden werden [Kreck 2007]. - EPC-Ermittlungsdienste (EPC Discovery Services) Oberbegriff für Dienste und Funktionalitäten des Netzwerks, die den Mitgliedern erlauben, alle für eine bestimmte EPC-Nummer relevanten EPCIS zu lokalisieren (unter Berücksichtigung von Authentifizierung und Autorisierung), - Sicherheitsservices (Security Services) ermöglichen einen zuverlässigen und sicheren Austausch der Daten zwischen den Teilnehmern des EPCglobal TM -Netzwerks.

80 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 61 I. d. R. werden read-only-transponder verwendet, auf denen lediglich eine eindeutige Kennung gespeichert ist. In einer Datenbank im Entsorgungsbetrieb wird die Transponderkennung dem Besitzer der Müllbehälter zugeordnet und kann mit weiteren Daten, z. B. Behälterart, -größe und Abfuhrrhythmus, verknüpft werden. An der Schüttung des Sammelfahrzeuges befindet sich die Antenne mit dem Lesegerät. Das Identifizierungssystem kann mit einer Wiegung der Behälter an der Schüttung des Sammelfahrzeugs kombiniert werden. Die bei der Leerung erfassten Daten werden über einen mobilen Datenträger oder über Funk an den Entsorgungsbetrieb zur Auswertung übermittelt. RFID wird in der deutschen Abfallentsorgungslogistik nicht flächendeckend eingesetzt. Vielmehr haben die kommunalen und privaten Abfallbetriebe vielfach Einzellösungen unter Verwendung unterschiedlicher Arbeitsfrequenzen umgesetzt. Der vom Bundesverband der Deutschen Entsorgungswirtschaft (BDE) eingesetzte Arbeitskreis EDV-Einsatz in der Abfallsammlung hat Standards für die Erfassung, Übertragung und Kommunikation der Daten festgelegt, um die Vielzahl oftmals nicht kompatibler Einzellösungen der Soft- und Hardwareanbieter zu vereinheitlichen. 84 Mit der DIN EN liegt mittlerweile eine europäische Standardisierung vor, welche die Identifikation und/oder Mengenbestimmung von Abfall u. a. unter der Verwendung der RFID-Technologie normiert. In der DIN Elektronische Identifikation von Abfallsammelbehältern durch Transpondertechnologie mit Frequenzen unter 135 khz werden wesentliche Anwendungsfälle ergänzt, die nicht in der europäischen Norm geregelt sind und die Spezifikation der elektronischen Identifikation präzisiert. Aufgrund der jahreszeitlich stark schwankenden Witterungsbedingungen müssen sowohl Transponder als auch Lesegeräte robust ausgeführt sein und unterliegen verschiedenen Prüfanforderungen, z. B. mechanischer Schock, Schwingung, gemäß DIN EN Darüber hinaus werden Hinweise über den Anbringungsort der Transponder an die verschiedenen Abfallbehälter unterschiedlicher Größe gegeben. Bei der Identifikation von Abfall sollen folgende Frequenzbereiche verwendet werden: LF < 135 khz, HF = 13,56 MHz, SHF = 2,45 GHz. Auch die Code-Struktur, d. h. die auf dem Transponder gespeicherte eindeutige Zahlenfolge, ist entsprechend normiert. Die Information der ersten 64 Bits müssen den in Abbildung 30 getroffenen Anforderungen entsprechen. Im Vergleich zum EPC (siehe Abbildung 29) ist die Zahlenfolge zur Kennzeichnung der Abfallbehälter deutlich einfacher strukturiert. Diese Zahlenfolge muss laut DIN EN unauslöschlich, unveränderlich und zugänglich für entsprechende Lesegeräte sein sowie ohne Verschlüsselung für das Auslesen vorliegen. 84 Weitere Informationen auf der Internetpräsenz des Arbeitskreises unter

81 62 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Abbildung 30: Aufbau der Codestruktur zur eindeutigen Identifikation von Transponder bei der Anwendung in der Entsorgungslogistik 85 Bei der Implementierung von RFID zur Hausmüllsammlung fallen Kosten von ca. 2 Euro pro Transponder und bis Euro für die technischen Einheiten am Entsorgungsfahrzeug (Lesegerät und Bordcomputer) an. Für die Einbindung der RFID in die Entsorgungsstruktur ist u. a. wegen des Aufbaus einer umfangreichen Datenbankstruktur mit einem Zeitraum von einem Jahr zu rechnen [Kreck 2007]. Neben dem oben genannten Beispiel der Hausmüllsammlung kann die Organisation und Dokumentation von Papierkorbleerungen und Sinkkastenreinigungen per RFID nach dem gleichen Prinzip unterstützt werden Auswirkungen von Transpondern auf die Entsorgungswirtschaft Transponder sind bereits heute in Abfallströmen vorzufinden. Diese stammen hauptsächlich von Verpackungen oder gekennzeichneten Einzelprodukten (z. B. Bekleidungsstücke), bei denen RFID herkömmlich verwendete Barcodesysteme beispielsweise für logistische oder distributive Zwecke abgelöst hat. Abbildung 31: Mit Transpondern gekennzeichnete Verpackungen und Konsumgüter Gegenwärtig stellen die in die Abfallströme gelangenden Transponder aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Anzahl und Masse keine besonderen Herausforderungen an die derzeitigen Entsorgungs- und Behandlungsprozesse. Verschiedene Studien haben ausblickend die Auswirkung eines massenhaften Einsatzes von RFID prognostiziert (siehe dazu ausführlich [Erdmann/Hilty 2009] und [Gliesche/Helmigh 2007]). Ausgehend davon, dass verstärkt Konsumgüter bzw. deren Verpackungen mit Transpondern auf Einzelproduktebene gekennzeichnet werden, kann durch den Eintrag der Transponder- 85 Vereinfachte Darstellung gemäß DIN EN

82 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 63 materialien (vor allem Kupfer, Silber oder Aluminium für die Transponderantenne, Silizium im Mikrochip) die Qualität der in Recyclingprozessen erzeugten Sekundärrohstoffe negativ beeinflusst werden. Risiken bestehen beim Eintrag von Aluminium und Silizium in das Glasrecycling oder Eintrag von Kupfer in den Stahlkreislauf bzw. in das Aluminiumrecycling. Anteilig können diese Probleme vermieden werden, indem die Transponder abtrennungsfreundlich (z. B. auf der Banderole und nicht auf der Glasflasche selbst) angebracht werden und somit in den Verwertungsprozessen separiert werden können [Erdmann/Hilty 2009, Gliesche/Helmigh 2007]. Die Tabelle 9 benennt mögliche Auswirkungen eines massenhaften Einsatzes von Transpondern auf die Abfallentsorgung und die Qualität der erzeugten Rezyklate. Tabelle 9: Material Mögliche Auswirkungen eines massenhaften Einsatzes von Transponder auf die Qualität der Rezyklate 86 Rezyklate Glas PPK, Aluminium, Kunststoffe Verbundkarton Weißblech EBS Silizium Bruch Verunreinigung Verunreinigung Verunreinigung keine Kupfer Verfärbungen Verunreinigung Verunreinigung Verunreinigung Verunreinigung Aluminium Bruch Verunreinigung Verunreinigung Düngung (Al), keine Verunreinigung Silber Verfärbungen Verunreinigung Verunreinigung k. A. Verunreinigung PET keine keine Verunreinigung, Düngung (PET) keine Brennstoff Acrylat keine Verklumpungen Verunreinigung keine Brennstoff Transponder und EAG weisen eine vergleichbare stoffliche Zusammensetzung auf. Deshalb sind durch Einsatz von RFID für eine smarte Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten keine schädlichen Auswirkung auf die daraus zu generierenden Rezyklate zu erwarten [Bilitewski et al. 2008]. 87 Da für die Ausstattung einzelner Konsumgüter generell aufgrund der hohen Anzahl einzusetzender Transponder ein erhöhter Rohstoffbedarf (vor allem Kupfer und Silber) besteht, sind Recyclingstrategien zu entwickeln, die die Rückführung dieser Materialien in die Produktionsprozesse ermöglichen [Gliesche/Helmigh 2007]. 4.4 Zukünftige Entwicklung von RFID Durch die Darstellung der zukünftigen Entwicklung wird aufgezeigt, welche Randbedingungen und Voraussetzungen hinsichtlich zu implementierender RFID-Systeme für entsorgungswirtschaftliche Anwendungen in einer zukunftsorientierten Betrachtung sinnvoll getroffen werden können Wirtschaftliche Entwicklung Derzeit beträgt der weltweite RFID-Umsatz ca. 5 Mrd. Euro. Nach aktuellen Untersuchungen wird sich der RFID-Markt auch weiterhin sehr positiv entwickeln. Während der Umsatz in Deutschland zwischen 2006 und 2016 um durchschnittlich 19 % pro Jahr steigen wird, rechnet man mit einem weltweiten Wachstum von durchschnittlich 25 %, wie Abbildung 32 verdeutlicht [Heng 2008] Auszug aus [Erdmann/Hilty 2009]. Die Frage, ob die Transponder selbst bzw. mit Transpondern gekennzeichnete Produkte in den Anwendungsbereich des ElektroG fallen und welcher Akteur die Entsorgungsverantwortung zu tragen hat, wird im Anhang 6 erläutert.

83 64 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung Abbildung 32: Wachstumsprognose des Umsatzes auf dem RFID-Markt 88 Durch die Erschließung der asiatischen Märkte (vor allem China) betragen die Kosten für einfache Transponder mittlerweile wenige Eurocent. Der Preis für Transponder sinkt aufgrund der zunehmenden Verbreitung der Funkchips immer weiter, nach Schätzungen der Industrie um ca. 25 % pro Jahr. Die Menge der verkauften Transponder ist ein wesentlicher Wachstumstreiber für den RFID- Markt. Die Preise einzelner Transponder sind stark abhängig von der Auflage, in der sie bezogen werden. Dadurch weisen die Transponderkosten eine sehr große Kostenspanne auf, die von 5 Eurocent (Auflage: 1 Mio. Stück [Heng 2006], Auflage: 1 Mrd. Stück [RFID Journal 2011]) über 30 bzw. 50 Eurocent (Auflage bis Stück [RFID Journal 2011], [RFID Basis 2009]) bis zu mehrere Euro pro Einzeltransponder reichen können. Die Relation zwischen Kosten und Erträgen beschränkt den RFID-Einsatz derzeit auf größere Transporteinheiten und hochwertige Produkte. Zukünftig wird ein signifikanter Anteil der weltweit gehandelten Waren mit Transpondern ausgestattet sein, wodurch die Durchdringung und technische Weiterentwicklung dieser Technologie zunimmt. Dies eröffnet RFID-Systemen nicht nur einen breiteren Einsatz und neue Anwendungsbereiche. Durch die Standardisierung von Datenbankschnittstellen ist eine elektronische Vernetzung der Güter möglich, wodurch die Transaktionskosten weitverzweigter und güterlastiger Wertschöpfungsketten gesenkt werden können. Aus ökonomischer Perspektive unterstützt der verschärfte Kosten- und Wettbewerbsdruck auf internationalen Märkten den breiteren Einsatz von RFID-Systemen. Chancen lassen sich vor allem in Anwendungsgebieten und Branchen ausmachen, in denen Produktivitätsfortschritte durch eine verstärkte Automatisierung erzielt werden sollen [BSI 2004] Technologische Entwicklung Grundsätzlich liegen die Hauptziele der technologischen Weiterentwicklung im RFID-Sektor bei der Erhöhung der Speichergröße und Leserate mit einhergehender Verringerung der Transponderkosten. Da Transponder zukünftig verstärkt in Wirtschaftskreisläufe eingebracht werden, steigt deren stoffliche Relevanz hinsichtlich des Rohstoffeinsatzes bei der Transponderherstellung sowie bei der stofflichen Verwertung der in die Entsorgungsphase gelangenden Transponder. Dabei wird der Fokus auf fünf wesentliche Entwicklungsbereiche gelegt [Erdmann/Hilty 2009]: Basistechnologie: Substitution bzw. Reduktion des Siliziums des Transponderchips u. a. durch gedruckte Mikroelektronik auf Polymerbasis. 88 Darstellung nach [Heng 2008].

84 RFID als Technologie für die smarte Produktkennzeichnung 65 Substrate: Integration neuer Transpondersubstrate (überwiegend PET) abhängig vom Einsatz, u a. durch textile Transponder. Antennendesign: Materialeinsparungen beim Antennendesign; Integration und Einsatz kostengünstiger Antennenmaterialien. Energieversorgung: Entwicklung von Polymerbatterien und Integration von Materialien zum Energiebezug aus der Umwelt (sog. energy harvesting). Neue Komponenten: Ergänzung der RFID-Funktionalität um Sensorik zur Aufnahme von Prozess- und Umgebungsbedingungen. Die genannten Bereiche betreffen hauptsächlich die Komponente Transponder und weniger die gleichsam erforderlichen Ausleseeinheiten. Hier geht der Trend zu speziell auf den Einsatzort zugeschnittene Lösungen (z. B. extrem robuste, witterungsunabhängige Handlesegeräte im outdoor-einsatz, deren aufgenommene Informationen per docking-stationen nachträglich an eine Zentraleinheit übermittelt werden), die gerade in Zeiten, in denen Barcodes vielfach durch Transponder abgelöst werden, mehrere Auto-ID Varianten, sprich Barcode und Transponder, mit einem Gerät ausgelesen werden können. Verstärkt können auch Transponder verschiedener Frequenzbereiche, also beispielsweise HF und UHF, mit einem Auslesegerät identifiziert werden. Technologische Entwicklungen bei der Datenverarbeitung (v. a. Rechnerleistung, Software) und -verwaltung (u. a. Netzwerksysteme, mobile computing, 89 cloud computing, 90 embedded system 91 ), sind an die allgemeinen Fortschritte der Informations- und Telekommunikationstechnologie gekoppelt Mobile computing ist die Datenkommunikation eines mobil betriebenen Computers mit anderen stationären oder mobilen Computern. Die Kommunikation kann via Mobilfunknetze und WLAN oder unter Benutzung des Internets erfolgen [ITWissen 2011a]. Cloud computing ist eine IT-Strategie, bei der auf Anforderung verteilte Hard- und Softwareressourcen, die von einem oder mehreren Providern bereitgestellt werden, genutzt werden können [ITWissen 2011b]. Embedded System ist ein Konzept für die direkte Einbettung von Computersystemen in Geräte (z. B. Haushaltsgeräte) und Anlagen. Ein embedded system bildet soft- und hardwaretechnisch eine funktionale Einheit, die ausschließlich eine zuvor genau definierte Aufgabe erfüllt [ITWissen 2011c].

85 66 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 5 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Eine Produktkennzeichnung verfolgt das Ziel, Informationen parallel zum Produktstrom von einem Akteur zum nächsten zu leiten. Diese werden i. d. R. als optische Kennzeichnung ausgeführt. Beispiele für Produktkennzeichnungen, die entsorgungsrelevante Informationen bis in die Entsorgungsphase transferieren, sind u. a. Pfandlabels oder auch die verpflichtende Kennzeichnung von Elektro(nik)geräten für den Gebrauch in privaten Haushalten mit dem Symbol einer durchgestrichenen Hausmülltonne (vgl. Kapitel ). In den Erfassungs- und Behandlungsprozessen kann diese Art optische Kennzeichnungen aufgrund von Verschmutzung und/oder Überdeckung nicht genutzt werden. RFID-Systeme hingegen erlauben eine auf Funk basierende Datenübertragung, die keinen direkten Sichtkontakt erfordert (vgl. Kapitel 4.2.2). Der Begriff smarte Produktkennzeichnung beschreibt die Kombination der Funktion einer Produktkennzeichnung mit ergänzender Bereitstellung elektronisch verfügbarer Informationen über im Einzelgerät integrierte Transponder. Die RFID-basierte smarte Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten verfolgt das Ziel, die derzeit (noch) bestehenden Informationsdefizite (vgl. Kapitel 3.3) durch die Verschmelzung von Produkt- und Informationsstrom abzubauen. Über ein vernetztes RFID-System (vgl. Kapitel ), in dem einzelne Elektro(nik)geräte mit einem Transponder ausgestattet sind (siehe Abbildung 28), wird entlang des gesamten Produktlebenszyklus den verschiedenen Akteuren der Zugang zu produktspezifischen Informationen ermöglicht. Das Prinzip der smarten Produktkennzeichnung sieht vor, dass einzelne Elektro(nik)geräte und nachrüstbare (modularisierte) Bauteile im Rahmen der Herstellungsphase mit mindestens einem Transponder ausgerüstet werden, auf dem eine eindeutige, nicht veränderliche Identifikationsnummer hinterlegt ist. Über diese Nummer werden der Zugang und die inhaltliche Verknüpfung zu externen Datenbanken ermöglicht, über die weitere produktspezifische Informationen verfügbar gemacht werden. Im Folgenden werden die Bestandteile und Aspekte des skizzierten Prinzips konkretisiert. Die erweiterte Informationsbereitstellung über einzelne Elektro(nik)geräte, die einerseits direkt über die auf dem Transponder gespeicherten Daten, andererseits über ergänzende Informationen in zugehörigen Datenbanken erfolgt, erlaubt es besonders in der Entsorgungsphase, auf die im Folgenden der Fokus gelegt wird, derzeit bestehende verfahrenstechnische und systematische Defizite (vgl. Kapitel 3) zu reduzieren. Dies betrifft im Wesentlichen die Unterstützung und Modifikation von bestehenden Erfassungs-, Behandlungs-, und Verwertungsverfahren (vgl. Kapitel 2.4). Eine smarte Produktkennzeichnung bietet darüber hinaus das große Potenzial, die im ElektroG (vgl. Kapitel 2.1) geforderten umweltrechtlichen Zielsetzungen durch die optimierte Verteilung und Umsetzung einer individuellen Produktverantwortung sowie recyclinggerechten Produktkonzeptionen maßgeblich zu unterstützen [Roßnagel 2009]. Eine ausführliche Darstellung der Nutzenpotenziale einer smarten Produktkennzeichnung folgt im Kapitel Nutzungsvoraussetzungen Die vollständige Kenntnis produktspezifischer Daten, wie z. B. Informationen über die Materialzusammensetzung, enthaltene Schadstoffe oder Hinweise zur Demontage, hat vor allem der Hersteller dieser Produkte (siehe Abbildung 33). Es ist daher nötig, dass bereits durch den Hersteller im Rahmen des Produktionsprozesses entsprechende Informationen verfügbar gemacht werden. Die technische Alternative, diese Informationen direkt auf den Trans-

86 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 67 pondern zu speichern (vgl. Kapitel ), werden die Hersteller nicht wählen, da dies den Einsatz von Transpondern mit einer hohen Speicherkapazität erfordert, die entsprechend teuer sind [Groh et al. 2009b]. Im Rahmen des Herstellungsprozess werden Geräte bereits heute zum Zwecke der Prozesssteuerung mit einer eindeutigen Kennzeichnung auf einem RFID-Transponder versehen, z. B. in Form einer eindeutigen Transponderidentifikationsnummer (Tag ID). Diese eindeutige Produktkennzeichnung kann als Zugangscode genutzt werden, um autorisierten Nutzern der Entsorgungsphase durch im Internet bereitgestellte Datenbanken die notwendigen entsorgungsrelevanten Informationen zu dem Produkt zukommen zu lassen. Eine Mehrfachnutzung dieser Transponder für entsorgungstechnische Zwecke ist anzustreben. Unerlässlich für den Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung in der zeitlich nachgelagerten Entsorgungsphase ist, dass der Transponder als Informationen übertragendes Medium auf den Produkten verbleibt und weiterhin funktionsfähig ist, selbst wenn der ursprüngliche Nutzungszweck in den vorangegangenen Lebensphasen, z. B. der Produktion oder Distribution, bereits erreicht und abgeschlossen ist. Da die Transponder in einem vernetzten, offenen System eingesetzt werden, können sie nicht direkt wiederverwendet werden (vgl. Kapitel 4.2.5) und werden für den Bereich, in dem sie an die Einzelgeräte angebracht werden (Produktionsphase), Verbrauchsmaterial [Groh et al. 2009b]. Für die Übermittlung der Transponderinformationen nach Beendigung der Nutzungsphase der Elektro(nik)geräte sind in den Teilprozessen der Entsorgungswirtschaft (Erfassung und Behandlung) kompatible Lesegeräte zu installieren, die nach entsprechender Datenverarbeitung gemäß den jeweiligen Nutzungsanforderungen der Teilprozesse die erforderlichen Informationen bereitstellen. Abbildung 33: Voraussetzung für die Nutzung von RFID in der Entsorgungsphase 92 Diese hier für den Einsatz bei Elektro(nik)geräten formulierten grundsätzlichen Nutzungsvoraussetzungen (siehe Abbildung 33) sind auch auf andere Produkte und daraus generierte 92 Veränderte Darstellung nach [Groh et al. 2009a], [Groh et al. 2009b].

87 68 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Abfallströme übertragbar, die auf Einzelproduktebene mit Transpondern gekennzeichnet und in ihrer ursprünglichen Produktidentität der Entsorgung als Abfall zugeführt werden (z. B. Bekleidungsstücke). 5.2 Potenziale und Treiber Folgende Potenziale und Treiber begünstigen die Implementierung einer smarten Produktkennzeichnung bei der Entsorgung von EAG. Sicherung und Identifikation spezieller Rohstoffe Angesichts der weltweit stark steigenden Rohstoffnachfrage wird eine effiziente Wertschöpfung der in Elektro(nik)geräten verwendeten Materialien zunehmend vordringlich. Dies betrifft sog. strategische Mineralien und Metalle, die verstärkt in hochtechnologisierten Produkten eingesetzt werden und mitunter nicht substituiert werden können, im besonderen Maß. So werden nach einem Bericht der EU Kommission über kritische Rohstoffe für die EU 14 von 41 analysierten Mineralien und Metalle in Ihrer Versorgungssicherheit als kritisch eingestuft (siehe Abbildung 2), wozu u. a. Platingruppenmetalle, Indium, seltene Erden und Kobalt zählen [EU Kommission 2010]. Um anteilig den Bedarf solcher Stoffe zu decken, muss es das Ziel sein, das Recycling dieser Materialien zu fördern, um diese erforderlichen Rohstoffe erneut in die Produktionsprozesse zu überführen. Die Effizienz möglicher Recyclingverfahren scheitert allerdings an der dissipativen Verwendung der genannten Stoffe. Es ist daher notwendig, diese Mineralien und Metalle, die vornehmlich in der Herstellung von Elektro(nik)geräten und Automobilen eingesetzt werden, vor den eigentlichen Verwertungsstrukturen in den Bau- und Bestandteilen der Altprodukte über die smarte Produktkennzeichnung zu identifizieren, zu separieren und in einer aufkonzentrierten Fraktion geeigneten stofflichen Verwertungsverfahren zuzuführen. Erfüllung umweltrechtlicher Pflichten Die Erfüllung gesetzlicher Pflichten, die zur Erreichung der Ziele der Kreislaufwirtschaft normiert worden sind, wie z. B. die in 23 KrWG normierte Produktverantwortung der Hersteller, wird durch eine eindeutige Kennzeichnung mittels RFID maßgeblich vereinfacht. Die Produktverantwortung umfasst gemäß 23 Abs. 2 Nr. 1 bis 5 KrWG insbesondere zwei Informationspflichten, nämlich die Kennzeichnung schadstoffhaltiger Erzeugnisse sowie Hinweise auf Rückgabemöglichkeiten. Aber auch die anderen drei Pflichten, die Entwicklung von Mehrwegerzeugnissen, der vorrangige Einsatz von verwertbaren Abfällen oder sekundären Rohstoffen und die Rücknahme von Erzeugnissen, können durch entsprechende Informationen während der Erfassung von Altprodukten und durch Informationen über die Produkte in der praktischen Umsetzung unterstützt werden. Eine RFID-basierte smarte Produktkennzeichnung kann bestehende optische Kennzeichnungen ergänzen (vgl. Kapitel ). Optimierung entsorgungstechnischer Prozesse Kenntnisse über die Zusammensetzung der Altgeräte unterstützen die Auswahl des geeigneten Behandlungsverfahrens und erleichtern die Arbeitsprozesse beim Entsorger. Über die Mitteilung produktspezifischer Merkmale eines EAG können Hinweise über die Eignung eines Produktes für eine Wiederverwendung gegeben werden. Demontagehinweise indes informieren den Erstbehandler über die optimale, zielgerichtete Demontagetiefe. Eine Automatisierung der Sortierung oder auch der Demontage wird durch die Produktidentifizierung und entsprechende Anpassung der Routine erst ermöglicht [Kuhnhenn et al. 2006]. Durch die an

88 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 69 das Produkt angepasste Entsorgungsstrategie können gezielt Stör-, Schad- und Gefahrenstoffe aus Altgeräten entfrachtet oder in höherem Maße Wertstoffe gewonnen werden [Urban et al. 2006]. Eine erhöhte Entfrachtung von Schadstoffen verringert die Gefahr der Verschleppung dieser Bestandteile in die aufbereiteten Stoffströme und reduziert dadurch mögliche Umweltbelastungen. Die Entfernung gekennzeichneter Stör- oder Fremdstoffe entlastet nachfolgende Arbeitsprozesse und Aggregate im jeweiligen Behandlungsprozess. Als Ergebnis eines durch Informationsaustausch optimierten Entsorgungsprozesses resultieren sortenreine Stoffströme, die sich leichter vermarkten lassen und von den Herstellern als Sekundärrohstoff in der Produktion einsetzbar sind. Idealerweise werden durch das Wissen über die Kompatibilität von Bauteilen und der Produkthistorie vermehrt wieder verwendbare Bauteile oder ganze Produkte gewonnen, die mit einer Gewährleistung in Form einer Garantie wieder vermarktet werden können [Löhle/Urban 2008]. 5.3 Orientierende experimentelle Untersuchungen Im Zeitraum Juni bis August 2008 wurden im Technikum des Fachgebietes Abfalltechnik der Universität Kassel experimentelle Untersuchungen zur Erkennung gekennzeichneter Altprodukte in einem RFID-3D-gate zur Unterstützung von Sortierprozessen durchgeführt. 93 Ausgangslage war die zunehmende Kennzeichnung von Einzelartikeln im Einzelhandel (z. B. Galeria Kaufhof, Metro Group), wodurch ein Konzern in der Lage ist, Warenströme zu steuern und Zulieferung aus den Distributionslagern weitgehend zu automatisieren sowie die Warenflüsse innerhalb der Lager zu optimieren. Die Transponder werden in diesem Fall ebenfalls als EAS eingesetzt. Für den Kunden ergeben sich durch die RFID-unterstützte Ladeneinrichtung einige Innovationen in Form von persönlichen Einkaufsberatern, intelligenten Waagen, elektronischen Preisschildern, Werbedisplays, Info-Terminals und Selbstzahlerkassen [BSI 2004]. Neben dem Wissensgewinn durch Aufbau und Inbetriebnahme der RFID-Versuchsanlage war die Zielsetzung dieser Untersuchung die Abschätzung der Anwendungsmöglichkeit der RFID-Technologie hinsichtlich des Einsatzes in Sortierprozessen. Ein im Abfallstrom enthaltener RFID-Transponder sollte dafür mit ausreichender Sicherheit und unabhängig von seiner Lage in einem bestimmten Auslesebereich eindeutig identifizierbar sein Beschreibung der RFID-Versuchsanlage Die im Technikum des Fachgebietes installierte RFID-Versuchsanlage 94 umfasst ein RFID- Identifikationssystem OBID i-scan HF (Arbeitsfrequenz: 13,56 MHz). Dieses RFID-System erlaubt das Auslesen und Beschreiben von hochfrequenten (HF) Transpondern in Form von Vicinity Cards (ISO 15693) und Smart Labels (ISO ). Dem zugehörig ist ein HF Long Range Leser, der die gleichzeitige Identifikation von bis zu 50 Transpondern in der Sekunde erlaubt (Pulkerkennung), sowie vier Loop-Antennen, die bei entsprechender Ausgestaltung ein dreidimensionales Auslesen ermöglichen Die Durchführung der Untersuchungen erfolgte mit Unterstützung von Herrn J. Reyes, Studierender der Washington State University, der im Rahmen eines Austauschprogramms des Deutschen Akademischen Austauschdienstes (DAAD) ein zweimonatiges Praktikum am Fachgebiet Abfalltechnik absolvierte. Großteile der RFID-Anlage sowie der Gurtförderer wurden aus Mitteln der Zentralen Forschungsförderung (ZFF) der Universität Kassel finanziert.

89 70 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Für eine halbautomatische Ausführung des Versuchsstandes verfügt das Technikum über einen Gurtförderer (Länge 5,00 m, Breite 0,85 m), um den auf einer hölzernen Unterkonstruktion das RFID-3D-gate angeordnet ist. Dieses besteht aus den vier aufeinander folgenden Loop-Antennen, die zu zwei RFID-gates (Abstand 94 cm) angeordnet sind. Das zweite RFID-gate ist höhenverstellbar und bietet damit die nötige Flexibilität bei der Findung der optimalen Ausgestaltung des RFID-3D-gates (siehe Abbildung 34). Der Gurtförderer (Unterkonstruktion Aluminium) hat eine stufenlos einstellbare Geschwindigkeit im Bereich von 0,05 bis 2,20 m/s. Die jeweiligen Objekte sind mit zum RFID-System kompatiblen passiven Transponderetiketten (Maße: 49 x 49 x2 mm) gekennzeichnet. Die Transponder sind über das RFID-System beschreibbar. Abbildung 34: Seitenansicht des Aufbaus der RFID-Versuchsanlage (links) und Aufnahme mit Blick in Förderrichtung (rechts) Versuchsdurchführungen Sowohl ein manuelles als auch automatisches Sortieren besteht aus folgenden fünf Arbeitsschritten: Zuführung und Vereinzelung der zu trennenden Fraktion, Erkennung und Identifikation von Objekten (in einem bestimmten Auslesebereich), Bestimmung der Lage bzw. des Ortes dieser Objekte, Bewertung und Klassifizierung dieser Objekte nach den Identifikationsvorgaben, mechanisches bzw. manuelles Ausschleusen der identifizierten Objekte. Kernpunkt des Wirkprinzips ist die zweifelsfreie Identifikation respektive Detektion der zu sortierenden Objekte. Diese erfolgt in der Versuchsanlage per Funkerkennung. Nach der manuellen Zuführung einer Fraktion, die sowohl gekennzeichnete als auch transponderfreie sonstige Objekte enthält, werden die RFID-Transponder beim Durchlaufen der Versuchsanlage erkannt und auf dem Transponderchip zuvor gespeicherte Informationen übermittelt. Diese werden an eine Daten verarbeitende Einheit (hier: Laptop) weitergegeben und gespeichert. Nach der Verarbeitung dieser Daten können daraus Befehle an eine automatische Sortiervorrichtung bzw. einen Signalgeber generiert werden. 95 Die folgende Darstellung der 95 Je nach Anwendungsfall muss unterschieden werden, ob es sich bei dem der Identifikation anschließenden Entnahmeverfahren um eine Positiv- oder Negativsortierung handelt. Bei einer Positivsortierung werden gekennzeichnete Objekte mit speziellen Informationen gezielt dem Materialstrom entnommen. Hierdurch lässt sich eine absolut sortenreine Fraktion gemäß den gewünschten Anforderungen gewinnen. Die Anforderungen (z. B. definierte Materialzusammensetzung, besonderer Wertstoffgehalt) werden als Erkennungskriterium dem RFID-System vorgegeben. Im Falle der Negativsortierung werden der Fraktion gekennzeichnete Schad- oder Störstoffe entnommen, die z. B. nachfolgende Recyclingstrategien nachteilig beeinflussen. Entsprechend des Entnahmeprinzips sind die Parameter und Kriterien der Funkerkennung in den angebundenen Programmen und Datenbanken anzupassen.

90 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 71 Versuchsdurchführungen bezieht sich auf den veröffentlichten Fachartikel Mehr Transparenz im Abfall Experimentelle Untersuchungen zur Erkennung gekennzeichneter Altprodukte in einem RFID-3D-gate zur Unterstützung von Sortierprozessen [Löhle et al. 2009a]. Für die experimentelle Untersuchung galt die These, dass die Effizienz und Wirksamkeit RFID-unterstützter Sortieraggregate ausschließlich von der Funktionalität der Objektidentifikation abhängt. Für die prinzipielle Bewertung der Machbarkeit eines solchen Sortiersystems ist die technische Ausgestaltung der eigentlichen Sortier- oder Trennvorrichtung daher zunächst unerheblich. Diese technische Fragestellung wird in diesen orientierenden Versuchen nicht berücksichtigt und ist Aufgabenstellung anschließender Forschungsarbeiten. Ziel der Voruntersuchungen während der Installationsphase der RFID-Versuchsanlage war die Bestimmung eines optimalen Auslesebereiches, der das Identifizieren mehrerer Transponder gleichzeitig in allen Orientierungen zu den Loop-Antennen ermöglicht. Dazu wurde ein Testkörper mit 15 angebrachten Transpondern in verschiedenen Höhen und Ausrichtungen bei gleichbleibender Geschwindigkeit durch die Versuchsanlage gefahren. Die Anzahl der Auslesungen eines jeweiligen Transponders, der zuvor mit der Kennung seiner Position eindeutig bezeichnet wurde, diente als Kriterium zur Bestimmung der Auslesesicherheit im Detektionsbereich. 96 Die Untersuchung ergab, dass jeder Transponder in jeder Orientierung mindestens 1x ausgelesen wurde. Die höchste Anzahl an Auslesungen pro Durchlauf betrug 34. Aus diesen Angaben wurde eine Skala erstellt, mit deren Hilfe die Effizienz der Auslesung in jedem Rasterpunkt visualisiert werden konnte. Die dunkel dargestellten Bereiche (mehr als 15 Auslesungen pro Versuchsdurchlauf) in der Abbildung 35 stellen die Bereiche des untersuchten Auslesefeldes (Höhe 50 cm, Breite 78 cm) mit hoher Ausleseeffizienz dar. Abbildung 35: Darstellung der Ausleseergebnisse im RFID-3D-gate für verschiedene Orientierungen 97 Wie Abbildung 35 verdeutlicht, sind die Bereiche, in denen ein Transponder verstärkt ausgelesen wird, für die verschiedenen Orientierungen sehr unterschiedlich ausgeprägt. Die Folge ist, dass in Bereichen, in denen z. B. ein Transponder in 90 Orientierung sehr gut ausgelesen werden kann, bei einer anderen Orientierung in diesem Punkt nur noch unzureichend erkannt wird. In weiterführenden Untersuchungen wurden die Leichtverpackungen jeweils mit einem Transponder ausgestattet, auf dem Informationen zur Art des Materials (z. B. PET, PPK), der Weitere Informationen zu den Voruntersuchungen sind dem Anhang 7 zu entnehmen. Angepasste Darstellung nach [Löhle et al. 2009a].

91 72 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Herstellername sowie die Bezeichnung des ursprünglichen Inhaltes (Fruchtsaft, Speiseeis) hinterlegt wurden. Der Transponder wurde an der Stelle angebracht, auf der sich aktuell die Barcodekennzeichnung befindet. Die Produkte wurden in einer undurchsichtigen Kunststoffbox in zufälligen Anordnungen durch den Bereich geschickt, der aus der oben genannten Analyse des Auslesefeldes des RFID-3D-gates die höchste Ausleseeffizienz aufwies. Bis zu einer Geschwindigkeit von 0,9 m/s konnten die hinterlegten Informationen der bis zu acht gleichzeitig aufgebrachten gekennzeichneten Verpackungen mindestens 1x ausgelesen werden. Diese Informationen können nach entsprechender Datenverarbeitung als Kriterium für ein anschließendes Sortieraggregat (z. B. Druckluftdüse) zur Verfügung stehen. Durch den Einfluss von mit Metall beschichteten Verpackungen (z. B. Frischhalteverpackung für Kaffee) oder Verbundverpackungen (z. B. Milchtüten) wird der Ausleseprozess gravierend gestört. Diese müssten bei der geschilderten Anwendung vor der Erkennung durch RFID dem Abfallstrom entzogen werden Fazit der Untersuchungen Die Funktionsfähigkeit der RFID-Versuchsanlage konnte nachgewiesen werden. Die Orientierung der Transponder im Auslesebereich hat einen großen Einfluss auf die Ausleseeffizienz. Durch eine geeignete Anordnung der RFID-Antennen zu einem RFID-3D-gate konnte in einem Teilbereich des Auslesefeldes eine ausreichend hohe Ausleserate für Geschwindigkeiten bis zu 0,9 m/s erzielt werden. Es ist somit möglich, mithilfe der auf den Transpondern gespeicherten Informationen anschließende Sortierprozesse maßgeblich zu unterstützen, indem z. B. gezielt sortenreine Objekte (z. B. PET-Flaschen) aus Abfallströmen entzogen und gesondert aufbereitet werden. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Transponder auf Verpackungen bzw. auf den Altprodukten selbst aufgebracht sind und die für Sortierkriterien notwendigen Informationen entweder direkt auf dem Transponder oder in Hintergrundsystemen (z. B. in Form von Datenbanken im Internet) dem Entsorger zugängig sind. Wie die Versuchsdurchführung zeigte, bestehen weiterhin technische Herausforderungen im Hinblick auf die Minimierung von Störeinflüssen durch metallische Inhaltsstoffe im Abfallstrom. Dazu sollte bei anschließenden Untersuchungen auf höherwertige Transponder zurückgegriffen werden, deren Auslesung aufgrund einer metallischen Umgebung weniger stark beeinflusst wird. Auch wenn bei den geschilderten Versuchen nicht die Identifikation gekennzeichneter Elektro(nik)geräte untersucht wurde, kann aufgrund dieser Erfahrungen die grundsätzliche Umsetzbarkeit des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung attestiert werden. Versuche mit gekennzeichneten Altkleidern 98 bestätigen ebenfalls, dass eine eindeutige Identifikation einzelner Produkte per RFID nach diesem Prinzip erfolgen kann, womit die Grundvoraussetzung auf den Zugriff und die Verarbeitung spezifischer Produktinformationen erfüllt ist. Bei der Identifikation von Elektro(nik)geräten muss im Vergleich zum eingesetzten RFID- System sicherlich auf ein für diesen Einsatzzweck abgestimmtes Ausleseverfahren mit technisch anspruchsvolleren Komponenten zurückgegriffen werden, die beispielsweise auch in einem metallischen Umfeld sicher auslesbar sind. Solche Spartenlösungen liegen teilweise bereits vor oder befinden sich in der technologischen Entwicklung (vgl. Kapitel 5.4.2). 98 Funk, B.: Anwendungen von RFID in der Behandlung von Alttextilien, Diplom I Arbeit, Bearbeitungszeitraum bis , 83 Seiten, nicht veröffentlicht.

92 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 73 Gleichzeitig wurde deutlich, dass auch verfahrenstechnische Maßnahmen bei der Implementierung von RFID-System vorgenommen werden müssen. Dies betrifft vor allem die Zuführung der zu identifizierenden Produkte, die vereinzelt erfolgen sollte. Die Möglichkeit, einzelne EAG in größeren Gemischen zu identifizieren, in denen sich die einzelnen Altgeräte überlagern und abdecken, besteht nicht. Je nach eingesetztem Ausleseverfahren (per RFID-gate oder Handlesegerät) können Art und Ort der Transponderanbringung somit entscheidend sein. 5.4 Technische Umsetzung einer smarten Produktkennzeichnung Im optimalen Fall werden für die Übertragung entsorgungsrelevanter Daten dieselben Transponder verwendet, die bereits im Rahmen des Produktionsprozesses durch den Hersteller in ein Elektro(nik)gerät eingebaut wurden. RFID-Transponder werden aktuell bei verschiedenen elektronischen Erzeugnissen eingesetzt, allerdings beschränkt sich die Anwendung häufig auf die Kennzeichnung von Ladungsträgern wie Paletten oder Boxen, wodurch in erster Linie der Bauteil und Warenfluss gelenkt wird. In Einzelfällen verbleiben technisch einfache Transponderarten in oder an den Elektro(nik)geräten, ohne dass diese im weiteren Lebenszyklus verwendet werden. Beispielsweise werden Telefone 99 und auch einzelne Leiterplatten mit Transpondern im Rahmen der Herstellung gekennzeichnet, wodurch bei der Bestückung der Leitplatte im Produktionsablauf eine höhere Flexibilität erreicht wird [Kimura 2009; Tolle 2010]. Abhängig von dem vorhergegangenen Einsatzzweck, überwiegend Insellösungen bzw. geschlossene Systeme (vgl. Kapitel ), sowie den bei der Auslesung vorherrschenden Umgebungsbedingungen variiert die technische Ausgestaltung der in Produktionsprozessen eingesetzten Transponder sehr stark (hinsichtlich Arbeitsfrequenz, Datenspeicherung etc.), sodass für eine Übertragung entsorgungsrelevanter Daten auf keine geltenden Standardisierungen bzgl. Auslesung und Datenstruktur zurückgegriffen werden kann. Sowohl die bei einer smarten Produktkennzeichnung einzusetzende RFID-Technik als auch die Form und Art der Übertragung entsorgungsrelevanter Daten erfordert aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Akteure eine einheitliche, standardisierte Struktur. Diese ist durch die Vielzahl der in Produktionsprozessen eingesetzten RFID-Systeme und deren Komponenten überwiegend nicht gegeben. Aufgrund dessen wird im Weiteren davon ausgegangen, dass Elektro(nik)geräte mit mindestens einem Transponder ausgerüstet werden. Dieser dient vornehmlich der Weitergabe produktspezifischer, entsorgungsrelevanter Daten in den an dem Herstellungsprozess anschließenden Lebensphasen, mit dem Fokus, bestehende Erfassungs- und Behandlungsprozesse zu unterstützen und zu optimieren. Die im Weiteren dargestellten Prinzipien und Anforderungen sowie festgelegten Komponenten erfolgen aus Sicht der Entsorgungsphase. Auf Basis bestehender Systematiken und Standardisierungen werden im Weiteren Anforderungen an das RFID-System formuliert und Komponenten ausgewählt, die die besonderen Fragestellungen und Herausforderungen bei der Entsorgung von EAG berücksichtigen, und die Bereiche der Herstellung und Entsorgung eines Elektro(nik)gerätes im Sinne der Kreislaufwirtschaft miteinander vereinen. 99 Information gemäß der Diskussion im Rahmen der Veranstaltung RFID und Abfall der Sonderabfallgesellschaft Brandenburg/Berlin am in Potsdam.

93 74 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Verknüpfung von Produkt- und Informationsstrom Bei einer smarten Produktkennzeichnung werden einzelne Elektro(nik)geräte mit mindestens einem nicht wieder beschreibbaren Transponder ausgerüstet (vgl. Kapitel ), der im idealen Fall bereits für proprietäre Herstellungs- oder Distributionsprozesse eingesetzt wurde und die verpflichtenden optischen Kennzeichnungen (vgl. Kapitel ) auf einer elektronischer Datenebene ergänzt. Auf dem Transponder wird eine eindeutige ID gespeichert, deren Ausgestaltung sich am EPC (vgl. Kapitel ) orientiert und in deren Nummernfolge bereits Angaben zu Herstellername, Produktkategorie bzw. -art und Herstellungsdatum enthalten sind. Der Datenzugriff respektive die Datenübertragung in den Lebensphasen des Elektro(nik)gerätes erfolgt auf zwei Ebenen. Erste Ebene: Übermittlung und Auswertung der (standardisierten) eindeutigen Identifikationsnummer. Zweite Ebene: Übermittlung und Auswertung der (standardisierten) eindeutigen Identifikationsnummer sowie autorisierter Zugriff auf produktspezifischen Datenbanken mit weiterführenden entsorgungsrelevanten Daten. Die Unterscheidung beider Datenzugriffsarten ist insofern wichtig, als im ersten Fall der Zugriff zwar im Datenverarbeitungsprozess eine Entschlüsselung der eindeutigen Identifikationsnummer erfordert, aber keinen Internetzugang. Damit ist die Datenübertragung gemäß erster Ebene flexibler einsetzbar und systemtechnisch weniger aufwändig, allerdings ist der Informationsgehalt auf die in der Zahlenfolge enthaltenen Informationen deutlich eingeschränkt. Der Inhalt der produktspezifischen Datenbanken hingegen kann sich an der bereits bestehenden, öffentlich verfügbaren Spezifikation PAS 1049 orientieren (vgl. Kapitel ) [Löhle et al. 2009b]. Grundsätzlich bestehen verschiedene Optionen, die Ausrüstung eines Elektro(nik)gerätes mittels Transponder vorzunehmen: Ein Transponder pro Elektro(nik)gerät: Dies hat zum Vorteil, dass vergleichsweise wenig Transponder in den Wirtschaftsraum eingebracht werden und Fehl- bzw. doppelte Auslesungen vermieden werden. Nachteilig ist aber, dass Veränderungen am Produkt aufgrund von Nachrüstung und Austausch von Bauteilen unbemerkt bleiben und dass das in der Entsorgungsphase identifizierte EAG nicht die Bauteile und materielle Beschaffenheit aufweist, die ursprünglich und unveränderlich auf dem einzelnen Transponder hinterlegt wurde. Jeweils ein Transponder pro Bauteil und Baugruppe: Dies hat zum Vorteil, das produktspezifische Informationen zu jedem Bauteil und jeder Bauuntergruppe in der Entsorgungsphase vorliegen und somit auch Produktveränderungen datenrichtig in die Entsorgungsphase übertragen werden(vgl. Kapitel ). Nachteilig ist, dass sich dadurch der datenverwaltungstechnische Aufwand stark vergrößert (abhängig von der Anzahl der Bauteile und Bauuntergruppen) und dem kompletten Elektro(nik)gerät zugehörige Informationen mehrfach abgelegt werden müssen. Aus den dargestellten Extrembetrachtungen wird für die smarte Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten folgende Variante zur Kennzeichnung festgelegt. Es soll mindestens ein zentraler Gerätetransponder extern am Gehäuse des Elektro(nik)gerätes angebracht werden. Einzelne Bauteile oder Komponenten, die modularisiert aufgebaut sind bzw. die bei dem betreffenden Elektro(nik)gerät vom Verbraucher separat nachgerüstet und ausge-

94 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 75 tauscht werden können, wie z. B. DVD-Laufwerke und Festplatten in PC oder Laptop, sollten darüber hinaus separat mit einem Bauteiltransponder gekennzeichnet werden. Damit können die jeweils formulierten Vorteile der oben genannten Varianten vereint werden, allerdings resultiert daraus ein organisatorisches Problem bei der Datenverarbeitung, wenn Geräte- und Bauteiltransponder gleichzeitig erfasst werden. Dies wird durch ein Unterscheidungsmerkmal im Verlauf der eindeutigen Identifikationsnummer (vgl. Kapitel ) gelöst, das vorgibt, ob es sich bei der identifizierten ID um ein zugehöriges Gerät oder Bauteil handelt. Im Ausleseprozess kann über Ausleseparameter der Ausleseeinheit bestimmt werden, ob, abhängig vom Ausleseort und Anwendungszweck, ausschließlich Geräte- oder Bauteiltransponder ausgelesen werden sollen Datenstruktur der eindeutigen Identifikationsnummer Die für den Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung vorgesehene eindeutige Identifikationsnummer orientiert sich stark an dem bereits in einer standardisierten Form vorliegenden EPC (vgl. Kapitel ). Aus verwaltungs- und kommunikationstechnischen Gründen wird die dem EPC vorangestellte Struktur (Header, Filter, Partition) übernommen. Die Abbildung 36 stellt den weiteren gewählten Aufbau der eindeutigen Identifikationsnummer dar. Für die Speicherung dieser Identifikationsnummer wird ein Transponder mit einem Speicherbedarf von 128 bits benötigt. Abbildung 36: Aufbau und Informationsgehalt der eindeutigen Identifikationsnummer bei der Kennzeichnung von Elektro(nik)geräten Die ersten drei Abschnitte erfüllen die gleiche Funktion wie beim standardisierten EPC (vgl. Kapitel ). Die nachfolgenden drei Abschnitte werden an die Bedingungen für die smarte Kennzeichnung von Elektro(nik)geräten mit RFID-Transpondern angepasst. Anstatt des EPC-Managers wird die Komponente Herstellerkennzeichnung vorgesehen, welche der Nummernfolge entspricht, die durch die EAR an den jeweiligen Hersteller bei der dortigen Registrierung vergeben wird (vgl. Kapitel ). Daran folgend benennt die Komponente Gerätekategorie/-art in den ersten beiden Ziffern die Gerätekategorie (z. B. 01 = GK 1 Haushaltsgroßgeräte, 03 = GK 3 Geräte der Informations- und Telekommunikationstechnik, usw.) und daran anschließend differenziert die zugehörige Geräteart (z. B. Waschmaschine, Mobiltelefon, etc.). Daran schließt sich das Unterscheidungsmerkmal an (0 für Gerätetransponder, 1 für Bauteiltransponder), das, vergleichbar mit dem Unterscheidungsmerkmal in der Codierung bei der Entsorgungslogistik (siehe Abbildung 30), eine zielgerichtete Auslesung abhängig vom Anwendungszweck gewährleistet. Das Herstellungsdatum enthält die Monats- und Jahresangabe des Herstellungszeitpunktes. Die Seriennummer entspricht der Serien- oder Artikelnummer des jeweiligen Elektro(nik)gerätes und dient der eindeutigen Identifikation einzelner Geräte.

95 76 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Mithilfe der dargestellten Systematik der eindeutigen Identifikationsnummer kann analog zum EPC die Datenweitergabe in einem vernetzen RFID-System (vgl. Kapitel ) gewährleistet werden Datenstruktur und Aufbau der produktspezifischen Datenbank Die produktspezifischen Datenbanken enthalten weiterführende, vor allem entsorgungsrelevante Daten, die sich aus dem Informationsbedarf der Entsorgungsbetriebe zur Wahrnehmung ihrer Aufgaben ableiten. Der Aufbau und der Informationsgehalt dieser Datenbanken orientieren sich an der bestehenden PAS 1049, in der dieser Informationsbedarf bereits ausführlich beschrieben wurde. Demnach erfolgt die Informationsbereitstellung durch den Hersteller in Form eines Recyclingpasses, der Aufschluss darüber gibt, welche Wertstoffe und Schadstoffe mit Umweltgefährdungspotenzial in welcher Menge und an welcher Stelle im zugehörigen Elektro(nik)gerät enthalten sind. Des Weiteren sind allgemeine Angaben zum Hersteller und Produkt, wichtige Hinweise, die bei der Behandlung beachtet werden sollen und Abbildungen zur Visualisierung vorgesehen, wodurch der Hersteller seiner Informationspflicht an die Behandlungsanlagen (gemäß Artikel 11, Absatz 1 und 2 der Richtlinie 2002/96/EG bzw. 13 Abs. 6 des ElektroG) in vollem Umfang nachkommt. Der durch den Recyclingpass an den zuständigen Akteur übermittelte Kenntnisstand ermöglicht es, das jeweils geeignete Recycling- und Verwertungsverfahren sowie Kosten und Erlöse der Entsorgung und des Recycling zu bestimmen, die Durchführung und Zuordnung von Entsorgungsnachweisen und Rechnungslegungen zu unterstützen und Bilanzierungen und Optimierung der Stoffströme vorzunehmen sowie Mitarbeiter anhand dieser Informationen gezielt zu schulen und anzuweisen. Die überbetriebliche Informationsweitergabe kann gemäß 13 Abs. 6 ElektroG in Papierform oder in elektronische Form (z. B. als CD-ROM oder Online-Dienst) erfolgen. Letztere Form wird in der PAS 1049 als effizienter Weg benannt, die bisher allerdings noch keine Verbreitung gefunden hat. Werden die Ansätze zur smarten Produktkennzeichnung und Informationsbereitstellung in Form eines Recyclingpasses miteinander verschnitten, ist die eindeutige Identifikation des Gerätes durch die Übermittlung der eindeutigen Identifikationsnummer (vgl. Kapitel ) via RFID das zentrale Element. Der Zugriff auf eine elektronische Form des Recycling- Passes wird sozusagen über die eindeutige Identifikationsnummer des Gerätetransponders, die als Zugriffcode für die Datenbank fungiert, mit dem physischen Eingang eines EAG in den Entsorgungsprozess übertragen. Die produktspezifische Datenbank (siehe Abbildung 37) ist in drei Ebenen unterteilt. In der ersten, öffentlich zugänglichen Ebene befinden sich allgemeine Angaben zum Hersteller und zum Gerät (Verbraucher-Informationen), die der Kommunikation mit dem Nutzer und interessierten Dritten, die beispielsweise via Smartphone diese Daten einsehen können, dienen. Hier finden sich neben der genauen Gerätebezeichnung vor allem Kontaktdaten zum Her-

96 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 77 steller und dessen Serviceeinrichtungen oder auch Hinweise zur umweltgerechten Entsorgung des Elektro(nik)gerätes sowie eine isometrische Darstellung. In der zweiten und dritten Ebene, die entsorgungsrelevante Daten enthalten, sind detaillierte, im Wesentlichen komponenten- und materialbezogene Daten enthalten, deren Zugriff ausschließlich autorisierten Nutzern wie zertifizierten Erstbehandlern (vgl. Kapitel ) obliegt. In diesen Ebenen befinden sich, neben detaillierten Explosionszeichnungen der einzelnen Bauteile und Anweisungen zur Demontage, im Besonderen Angaben zu Stoffen und Komponenten, die entnommen und separat behandelt werden müssen (Kategorie A, vgl. selektiv zu behandelnde Werkstoffe und Bauteile gemäß Anhang III ElektroG), die den Recyclingprozess stören können (Kategorie B), i. d. R. Erlöse erzielen (Kategorie C). Die Zuordnung der Kategorien zu den enthaltenen Materialien und Komponenten erfolgt nach dem im Anhang 8 dargestellten Schema gemäß PAS Aus einer Übersichtsdarstellung der 2. Ebene können die einzelnen Bauteile ausgewählt und die zugehörigen Informationen zur Demontage und Kategorie der enthaltenen Materialien und Komponenten abgerufen werden. Die dargestellten Ausführungen beziehen sich auf ein Auslesen des Gerätetransponders und zeigen die produktspezifischen Daten an, in der das Gerät ursprünglich in Verkehr gebracht wurde. Für den Fall, dass das Gerät im Verlauf der Nutzungsphase z. B. durch den Austausch einer Komponente verändert wurde, sind nach der Öffnung des Gerätes die enthalten Bauteiltransponder differenziert auszulesen und abzugleichen. Wird ein nicht ursprünglich enthaltenes Bauteil identifiziert, so erscheint ein entsprechender Bearbeitungshinweis mit zugehöriger Visualisierung des entsprechenden Bauteils analog zur in Abbildung 37 dargestellten Ebene 3. Die während der Auslesung produktspezifischer Daten gewonnenen Informationen dienen als Grundlage für anschließende Aus- und Bewertungsverfahren, bei denen in den verschiedenen Prozessen mitunter relevante externe Informationen einfließen. Näheres zur Auslesung und Verarbeitung produktspezifischer Daten ist dem Kapitel 6 ff. zu entnehmen.

97 78 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Abbildung 37: Exemplarische Darstellung der produktspezifischen Datenbank am Beispiel des intraoralen Röntgengeräts HELIODENT PLUS Produktangaben auszugsweise nach [Sirona 2010], die Kategorisierung der Inhaltsstoffe des Gerätes ist im Anhang 9 ersichtlich.

98 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Technische Anforderungen an das RFID-System Um eine massenhafte Verbreitung der RFID-Technik in Elektro(nik)geräten zu erzielen, müssen die Transponder preiswert und von einfacher Bauart sein. Für die Übertragung der Informationen ist ein passiver und einmalig beschreibbarer Transponder mit geringem Speicherplatzbedarf (128 bit, siehe Abbildung 36) ausreichend, da lediglich eine eindeutige Identifikationsnummer und nicht ausformulierte entsorgungsrelevante Informationen auf dem Transponder selbst gespeichert werden müssen. Die Funktionsdauer des Transponders muss mindestens der technischen Lebensdauer des jeweiligen Elektro(nik)gerätes entsprechen, an dem er angebracht ist. Da diese bei z. B. Haushaltsgroßgeräten mitunter über 20 Jahre betragen kann, muss der Transponder eine robuste Bauform aufweisen, die den mechanischen und thermischen Einflüssen während der Nutzungs- und Entsorgungsphase standhält. Hier eignet sich ein gekapselter Transponder, in dem die elektronischen Bauteile in Kunststoff vergossen sind und der mit dem Elektro(nik)gerät wahlweise verschraubt oder verklebt wird. Des Weiteren sind passive Transponder zu verwenden. Daraus folgen zwar Einbußen bei den erzielbaren Lesereichweiten, die Funktionsfähigkeit des Transponders ist dafür aber unabhängig von der begrenzten Nutzungsdauer einer Batterie. Passive Transponder sind zudem um ein Vielfaches preiswerter als aktive Transponder und sind bei der angestrebten Massenverwendung auch aus ökonomischer Sicht zu bevorzugen. Damit die Sicherheit der Daten auf dem RFID-Transponder gewährleistet werden kann, ist der Transponder als WORM auszuführen (vgl. Kapitel ). Nach der einmaligen Vergabe der eindeutigen Identifikationsnummer durch den Hersteller kann keine Veränderung am Dateninhalt der Transponder vorgenommen werden. Aufgrund datenschutzrechtlicher Aspekte (vgl. Kapitel 5.4.3) sollte der Transponder für den Kunden optisch erkennbar und unter Verwendung geeigneter Symbolik am Gerät angebracht werden. Für den Ausleseprozess ist bei der Erfassung und Behandlung der EAG nur eine geringe Lesereichweite von wenigen Zentimetern und keine Pulklesung erforderlich. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Auslesung per Handlesegeräte erfolgt bzw. dass die EAG vereinzelt auf einem Gurtförderer durch eine stationäre Ausleseeinheit geführt werden. Die Ausleseeinheit muss in der Lage sein, die empfangenen Informationen des Transponders (eindeutige Identifikationsnummer) mittels geeigneter Software zu decodieren und auf einem Display in Klarschrift zu visualisieren. Sofern abhängig vom Anwendungsziel auf produktspezifische Informationen aus externen Datenbanken zugegriffen wird, muss die Ausleseeinheit mit dem Internet verbunden sein. Die Datenübertragung sollte bei einer Arbeitsfrequenz im UHF-Bereich stattfinden, da dort der Einfluss metallischer Bestandteile auf den Ausleseprozess vergleichsweise gering ist (vgl. Kapitel 4.2.4). Die TÜV Süd Industrie Service GmbH setzt bereits heute entsprechende Transponder ein, um, u. a. im Rahmen der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und der Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften (BGV), stationäre und ortsveränderliche

99 80 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Elektro(nik)geräte per Handlesegeräte zu prüfen und zu dokumentieren a]. [smart-tec Die dafür eingesetzten Transponder werden derzeit noch nachträglich an die Geräte angebracht und entsprechen im Wesentlichen den oben genannten Anforderungen. Die elektronischen Komponenten des verwendeten Transponders (sog. smart-dome Epoxy, Arbeitsfrequenz 13,56 MHz, Standardisierung gemäß ISO 15963, vgl. Kapitel ) sind in einem wasser- und reinigungsmittelresistenten Epoxidharz eingegossen, welches diese vor mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen und Einflüssen schützt. Dieser Transponder kann auch auf Untergrundmaterialien wie Metall befestigt und ausgelesen werden [smart-tec 2011a]. Mit dem smart-dome Freestyle HT hat die Firma smart-tec noch vergleichbare Transponder in ihrer Produktpalette, die im empfohlenen UHF-Bereich arbeiten und darüber hinaus noch besser bei metallischen Oberflächen geeignet sind. Transponderchip und -antenne sind in diesem Fall in einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff (PU) eingebettet. Aufgrund des vorgesehenen Montagelochs kann die Befestigung alternativ durch Verschrauben erfolgen. Dieser Transponder kann graviert werden und Schriftzüge enthalten [smart-tec 2011b]. In der Abbildung 38 sind Beispiele der angesprochenen Transponder angeführt und deren technischen Daten [smart-tec 2011b; smart-tec 2011c] gegenübergestellt. Abbildung 38: Geeignete Transponder für eine smarte Produktkennzeichnung 101 Die Prüfaufträge werden dabei aus SAP von einem Notebook auf das Handlesegerät geladen. Nach Identifikation des zu prüfenden Geräts über eine zuvor vergebene eindeutige Nummer wird das Prüfergebnismittels Auswahlleiste eingetragen und über das Handlesegerät mit Datumsangabe auf den RFID-Datenträger zurückgeschrieben. Nach Abschluss der Prüfung wird das Ergebnis ebenfalls auf das Notebook übertragen und in SAP zurückgeladen, aus dem ein rechtssicherer Prüfbericht erstellt wird. Das virtuelle Prüfbuch kann über einen geschützten Zugang im Internet eingesehen und verwaltet werden [smart-tech 2011a].

100 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Anzahl erforderlicher Transponder Nach den Ergebnissen einer vom Fachgebiet Abfalltechnik betreuten Projektarbeit 102 müssten für die Ausstattung der im Jahr 2006 in Verkehr gebrachten Elektro(nik)geräte 103 ca. 274 Mio. Transponder eingesetzt werden, die nach der Fertigstellung des einzelnen Elektro(nik)gerätes seitens der Hersteller aufgebracht werden. Laut der Prognose für die nächsten 20 Jahre steigt der Bedarf aufgrund des unterstellten positiven Wirtschaftswachstums in diesem Sektor auf 369 Mio. Stück. Die Berechnung der Menge an erforderlichen Transpondern erfolgte auf Basis der im Jahr 2006 in Verkehr gebrachten Menge an Elektro(nik)geräten in Höhe von ca. 1,84 Mio. Mg (vgl. Kapitel ). Anhand durchschnittlicher Gewichte einzelner Geräte 104 wurde das Durchschnittsgewicht der jeweiligen Gerätekategorie errechnet. Durch Multiplikation mit den Gewichtsangaben der einzelnen Kategorien wurde für das Jahr 2006 eine Stückzahl an Elektro(nik)geräten von ca. 258 Mio. errechnet. Hierbei wurden die Gerätekategorien 5 und 5a (Beleuchtungskörper und Gasentladungslampen) nicht mit einbezogen, da diese gesondert gesammelt und behandelt werden. Für die Ermittlung der erforderlichen Anzahl von RFID-Transpondern wurde als Basis das Durchschnittsgewicht der Geräte einer Kategorie zugrunde gelegt und die Annahme getroffen, dass bei einem Durchschnittsgewicht kleiner zehn Kilogramm ein und bei größer zehn Kilogramm zwei Transponder pro Gerät aufgebracht bzw. integriert werden. Aus der Multiplikation der Summe der Elektro(nik)geräte mit der dazugehörigen Anzahl von Transpondern pro Gerät einer Gerätekategorie wurde die Anzahl der erforderlichen Transponder berechnet. Werden die einzelnen Gerätekategorien separat betrachtet, entfallen auf die GK 3 und 4, die nach Entledigung gemeinsam in der Sammelgruppe 3 erfasst werden, aufgrund des geringen gerätespezifischen Gewichts etwa 50 % der Menge an erforderlichen Transponder Anzahl erforderlicher Ausleseeinheiten Um die gekennzeichneten EAG in der Entsorgungsphase eindeutig identifizieren zu können, müssen an den zentralen Punkten, an denen EAG übergeben werden, Ausleseeinheiten vorgesehen werden. Dies betrifft im Wesentlichen die Erfassung von EAG beim öre und die Erstbehandlung in zertifizierten Zerlegeeinrichtungen. EAG aus privater Nutzung werden zum überwiegenden Anteil über öre an Sammel- bzw. Übergabestellen in Form von Wertstoffhöfen erfasst. Im Jahr 2008 gab es 537 öre, von denen an Sammel- und Übergabestellen EAG erfasst [Deutscher Bundestag 2011a] und den Sammelgruppen zugeordnet wurden. An diesen Sammelstellen kann die Annahme und Erfassung der EAG durch robuste Handlesegeräte erfolgen. Zur Sicherung des Betriebsablaufs sollte jede Sammelstelle mit mindestens zwei Handlesegeräten ausgerüstet sein. Im Jahr 2008 gab es in Deutschland 307 zertifizierte Zerlegeeinrichtungen für EAG [Statistisches Bundesamt 2011]. Die RFID-Ausleseeinheiten am zentralen Wareneingang dienen der Erfassung und Vorselektieren der Gesamtmenge der angelieferten EAG. Aufgrund des höhe- 102 Steinhäuser, M.: Smarte Produktkennzeichnung von Elektro- und Elektro(nik)produkten Prognose der Anzahl erforderlicher RFID-Transponder und Abschätzung über den resultierenden Rohstoffbedarf, Projektarbeit II, Bearbeitungszeitraum bis , 44 Seiten, nicht veröffentlicht. 103 Ohne Berücksichtigung von Beleuchtungskörpern, Gasentladungslampen (GK 5/5a). 104 Gemäß [Müller/Giegrich 2005].

101 82 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung ren Mengendurchsatzes kann es an dieser Stelle erforderlich sein, die Ausleseeinheit als stationäre RFID-gate Lösung auszugestalten. Zwar erlaubt RFID prinzipiell eine Pulklesung, der derzeitige Stand der Technik und bisherige Erfahrungen zeigen aber, dass die Geräte bei der Identifikation z. B. auf einem Gurtförderer weitgehend vereinzelt werden sollten. Bei der Unterstützung durch RFID von weiterführenden Behandlungsprozessen, wie der automatischen oder manuellen Demontage sowie Wert- und Schadstoffentfrachtung, sind an den jeweiligen Arbeitsplätzen (Annahme im Schnitt vier Arbeitsplätze) ebenfalls RFID-Lesegeräte (vornehmlich Handlesegeräte) vorzusehen und Ersatzgeräte vorzuhalten. Insgesamt besteht ein Bedarf von ca Lesegräten, von denen ein geringer Anteil (max. 307 Lesegeräte) als stationäre Ausleseeinheiten vorgesehen ist. Die Abbildung 39 zeigt exemplarisch zwei Handlesegeräte, die bei der beschriebenen Anwendung eingesetzt werden können und in der Lage sind, die Informationen der zuvor genannten Transponder (siehe Abbildung 38) zu empfangen, zu verarbeiten und ggf. auf dem Display zu visualisieren. Je nach optionaler Ausstattung und Funktion kostet ein einzelnes Handlesegerät der Firma Nordic ID zwischen und Für das Gerät von Motorola beträgt der Preis zwischen bis Abbildung 39: Geeignete Handlesegeräte für eine smarte Produktkennzeichnung 105 Angabe gemäß der Funktion Shopping unter mit Suchbegriff Nordic ID Merlin (Stand ). 106 Angabe gemäß der Funktion Shopping unter mit Suchbegriff MC9090-G RFID (Stand ).

102 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung Datenschutzrechtliche Aspekte Dadurch, dass mit RFID gekennzeichnete Elektro(nik)geräte prinzipiell in der Lage sind, unabhängig vom eigentlichen Anwendungsziel in der Entsorgungswirtschaft und ggf. unberechtigt ausgelesen zu werden, muss in diesem Zusammenhang das Datenschutzrecht berücksichtigt werden. 107 Der Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung führt dazu, dass zahlreiche automatisierte Datenverarbeitungsvorgänge stattfinden, die so ausgestaltet werden müssen, dass das Recht auf informationelle Selbstbestimmung eines Einzelnen nicht verletzt wird. Hierzu zählt u. a. die Erstellung von Bewegungsprofilen und das Sammeln, Speichern und Auswerten von personenbezogenen Daten z. B. hinsichtlich des Einkaufsverhaltens (Stichwort gläserner Kunde, vor allem in Kombination mit Kundenkarten). In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördertem Projekt RFID eine Innovation für eine ressourcenoptimierte und datenschutzgerechte Kreislauf- und Entsorgungswirtschaft (IDEnt) [Urban et al. 2011] wurden die sich potenziell ergebenden datenschutzrechtlichen Risiken genauer untersucht. 108 Im Folgenden werden die wesentlichen, den datenschutzrechtlichen Aspekt betreffenden Ergebnisse dargestellt. Elektro(nik)geräte weisen bei der Speicherung einer eindeutigen ID nur ein geringes Datenschutzrisiko auf, wie Tabelle 10 verdeutlicht. Dieses hängt vor allem von der Größe und Mobilität des jeweiligen Gerätes ab. kein mittleres hohes Kategorie/Gerät DSR* DSR* DSR* Tabelle 10: Datenschutzrisiko von Elektro(nik)geräten Haushaltsgroßgeräte X 2 Haushaltskleingeräte X Geräte zur Körperpflege X 3 IKT-Geräte stark abhängig von Geräteart Großrechner, Drucker, Kopiergrät, Schreibmaschine, Faxgerät, Telefon, Münz- und Kartentelefon, schnurloses Telefon, Anrufbeantworter Minicomputer, Laptop, Notebook, elktr. Notizbuch, Mobiltelefon, Taschenrechner 4 Unterhaltungselektronik X Video-, Digitalkamera (portabel) MP3-Player (portabel) 5 Beleuchtungskörper X Stablampe 6 Werkzeuge X 7 Sport- und Freizeitgeräte X Fahrrad-, Laufcomputer (portabel) 8 Medizinprodukte X portables Beatmungsgerät oder Geräte zur Überwachung von Vitalfunktionen 9 Überwachungs- und Kontrollinstrumente X 10 Automatische Ausgabegeräte X *DSR = Datenschutzrisiko Aufgrund ihrer Größe und charakteristischen Einsatzmerkmale sind Geräte der Kategorien Haushaltsgroßgeräte, elektrische und elektronische Werkzeuge, Überwachungs- und Kon- X X X X X X X 107 Der bisher einzige datenschutzrechtliche respektive datensicherheitstechnische Aspekt in der Entsorgungswirtschaft ist die datenschutzkonforme und sichere Entsorgung von Akten und Datenträgern, die personenbezogene und/oder sensible Unternehmensdaten enthalten. 108 Das Projekt wurde in den Jahren 2008 bis 2010 interdisziplinär an der Universität Kassel unter der Leitung der beiden Fachgebiete Öffentliches Recht, Umwelt- und Technikrecht (Prof. Dr. jur. Alexander Roßnagel) und Abfalltechnik (Prof. Dr.-Ing. Arnd I. Urban) durchgeführt [Urban et al. 2011]. 109 Überarbeitete Darstellung nach [Urban et al. 2011].

103 84 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung trollinstrumente und automatische Ausgabegeräte für die Erstellung von Bewegungsprofilen nicht geeignet. Gleiches gilt für die Mehrheit der übrigen Gerätekategorien, allerdings bestehen hier vereinzelte gerätespezifische Ausnahmen. Einzig kritisch zu bewerten sind IuK-Geräte und vereinzelte Geräte der Unterhaltungselektronik, für die anteilig aufgrund ihrer portablen Bauweise und mobilen Nutzung das Risiko einer Profilerstellung prinzipiell besteht. Im konkreten Einzelfall kann es jedoch sein, dass sich dieses Risiko aufgrund der tatsächlichen Nutzung des Gerätes nie verwirklichen wird. Ein datenschutzkonformer Umgang mit gekennzeichneten Elektro(nik)geräten sieht vor, dass a) keine beschreibbaren RFID-Transponder zum Einsatz kommen (also WORM, vgl. Kapitel ), um zu verhindern, dass zu irgendeinem Zeitpunkt personenbezogene Daten hinterlegt werden können. b) die auf den RFID-Transpondern gespeicherte eindeutige ID auf ein für das Anwendungsziel in der Entsorgungswirtschaft zuträgliches Maß reduziert und damit anonymisiert wird, indem z. B. die letzten Ziffern einer ID nach dem Verkauf gelöscht werden. c) die Speicherung entsorgungsrelevanter Daten in Datenbanken anstatt auf den RFID- Transpondern selbst gespeichert werden, da der Informationsgehalt der Datenbanken (oder einzelner Informationsbereichen) mit bestehenden Verschlüsselungs- und Kontrollmechanismen wirksamer gegen Missbrauch geschützt werden kann. Außerdem sollen mit RFID gekennzeichnete Elektro(nik)geräte um eine standardisierte optische Kennzeichnung (Symbol) ergänzt werden, die dem Nutzer verdeutlicht, dass dessen Gerät in der Lage ist, Informationen elektronisch via Radiofrequenztechnik zu übertragen. Dies muss einhergehen mit der Aufklärung der Nutzer über Funktionsweise und Art des RFID-Einsatzes, um die grundsätzlich erforderliche Verbraucherakzeptanz zu schaffen. Ebenfalls wird darauf hingewiesen, dass für bestimmte Elektro(nik)geräte wie Mobiltelefone oder Laptops das datenschutzrechtliche Risikopotenzial aufgrund der eingesetzten Kommunikationstechniken ohnehin groß ist und diese durch die Verwendung von RFID nicht zusätzlich verschärft wird. Für Aufregung sorgte diesbezüglich die automatische Speicherung von unverschlüsselten Koordinaten mit Zeitstempel auf den Geräten iphone und ipad von Apple, die mithilfe eines öffentlich verfügbaren Programms (iphonetracker) visualisiert und ausgewertet werden können, wie in der Abbildung 40 exemplarisch dargestellt [Stegers 2011].

104 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 85 Abbildung 40: Ein mit einem iphone erzeugtes Bewegungsprofil 110 Die EU Kommission hat bzgl. der Umsetzung der Grundsätze der Wahrung der Privatsphäre und des Datenschutzes in RFID-gestützten Anwendungen 111 ebenfalls Empfehlungen formuliert. Diese betreffen im Wesentlichen Empfehlungen im Umgang mit gekennzeichneten Produkten im Einzelhandel. Demnach sollten RFID-Transponder am Verkaufsort deaktiviert oder entfernt werden, sofern der Verbraucher nicht der weiteren Betriebsfähigkeit zustimmt 112 o- der eine Datenschutzfolgenabschätzung ergeben hat, dass betriebsfähige Transponder in der weiteren Nutzung des Produktes keine Bedrohung für die Privatsphäre oder den Schutz personenbezogener Daten darstellen 113 [EU Kommission 2009]. Die Umsetzung der Empfehlungen erfolgt im Rahmen einer Selbstverpflichtung der Wirtschaft. Unlängst wurde diesbezüglich auf Antrag des Landes Rheinland-Pfalz 114 [Bundesrat 2011a] ein Beschluss zur Entschließung des Bundesrates zum verbrauchergerechten Einsatz der Radiofrequenztechnologie 115 gefasst, in dem der Bundesrat die Bundesregierung auffordert, die Empfehlung der EU-Kommission auf nationaler Ebene umzusetzen und zu konkretisieren [Bundesrat 2011b]. Der Ausgang der Entschließung ist derzeit noch offen Technischer Gestaltungsvorschlag für die Informationsübermittlung Für den Einsatz in dem Szenario sind Transponder vorgesehen, die lediglich einmal mit einer eindeutigen Identifikationsnummer (vgl. Kapitel ) beschrieben werden und deren Datenstruktur auf dem Transponder fortan nicht veränderlich ist. Dadurch ist das gekennzeichnete Produkt eindeutig identifizierbar, eine anschließende Datenverarbeitung wird aber un- 110 Ergänzte Darstellung nach [Stegers 2011], tagesschau.de. 111 EMPFEHLUNG DER KOMMISSION vom 12. Mai 2009 zur Umsetzung der Grundsätze der Wahrung der Privatsphäre und des Datenschutzes in RFID- gestützten Anwendungen, (2009/387/EG) 112 Siehe Nummer 11 (2009/387/EG). 113 Siehe Nummer 12 (2009/387/EG). 114 Antrag des Landes Rheinland-Pfalz vom , Bundesrat Drucksache 48/ Beschluss des Bundesrates vom , Bundesrat Drucksache 48/11 (Beschluss).

105 86 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung umgänglich. Abhängig von der erforderlichen Datentiefe bei der Identifikation der Geräte erfolgt a) die Decodierung über eine in der Ausleseeinheit integrierte Software, wodurch die in der eindeutigen Identifikationsnummer enthaltene Informationen (Hersteller, Gerätekategorie und -art, Herstellungsdatum) übermittelt werden, b) über die eindeutige Identifikationsnummer der autorisierte Zugriff auf zugehörige Datenbankeninhalte, die für die Behandlung weiterführende Informationen vorhalten. Während die Informationsübermittlung im Fall a) unmittelbar vor Ort z. B. per Handlesegerät mit Display erfolgen kann, erfordert die Übermittlung weiterführender Informationen aus Hintergrundsystemen gemäß b) die Anbindung der Ausleseeinheit an das Internet. Die Abbildung 41 verdeutlicht das Prinzip der Übermittlung entsorgungsrelevanter Daten unter der Verwendung der Speicherung einer eindeutigen Identifikationsnummer auf dem Transponder [Groh et al. 2010]. Abbildung 41: Übertragung entsorgungsrelevanter Informationen mittels RFID-Transponder Es wird angestrebt, dass verschiedene Akteure entlang des gesamten Lebenszyklus eines Produkts von ihnen benötigte Informationen für verschiedenste Anwendungszwecke abrufen können, indem sie über die eindeutige Identifikationsnummer des Transponders via Internet Zugriff auf entsprechende Datenbanken erhalten (vernetztes RFID-System, vgl. Kapitel ). Diese Datenbanken enthalten neben frei zugänglichen Nutzerinformationen auch detaillierte Produktinformationen, auf die ausschließlich autorisierte Akteure zugreifen können. Der Aufbau und die Verwaltung der produktspezifischen Informationen im Hintergrundsystem ist somit ein zentraler Punkt in der Ausgestaltung eines RFID-basierten Informationsmanagements. Generell bieten sich mehrere Möglichkeiten, wie die Vielzahl an Informationen den Akteuren in der Entsorgungswirtschaft, aber auch Nutzern im Verlauf des Lebenszyklus vorgehalten werden können. Diese produktspezifischen Datenbanken (vgl. Kapitel ) können sowohl dezentral als auch zentral aufgebaut und verwaltet sein.

106 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung 87 Bei einer dezentralen Datenverwaltung hinterlegt jeder Hersteller oder Inverkehrbringer von Elektro(nik)geräten nach der Verpflichtung gemäß 13 Abs. 6 ElektroG unmittelbar mit dem Inverkehrbringen eines Produktes zu dessen eindeutiger Identifikationsnummer produktspezifische Informationen. Diese werden auf der Internetpräsenz der Hersteller in Datenbanken hinterlegt und vom Hersteller oder beauftragten Dritten verwaltet. Dafür müssen im Vorfeld für den Informationsgehalt und die Datentiefe einheitliche Standards für sämtliche Hersteller und Inverkehrbringer definiert werden. Artikelreihen oder -typen, die dieselben Eigenschaften aufweisen, können zusammengefasst dargestellt sein. Am Ende der Herstellung eines Elektro(nik)gerätes wird dessen eindeutige Identifikationsnummer mit denen baugleicher Geräte in einem Datenpool vereint und mit den zugehörigen produktspezifischen Informationen zusammengeführt, sodass anschließend beim Auslesen der eindeutigen Identifikationsnummer der automatische Zugriff auf die zugehörige Datenbank via Internet erfolgen kann. Die Speicherung produktspezifischer Informationen kann auch in zentral verwalteten Datenbanken erfolgen, für die die Hersteller und Inverkehrbringer aufgefordert werden, die erforderlichen Informationen einer verantwortlichen zentralen Stelle mitzuteilen. Dadurch wird gewährleistet, dass die hinterlegten Informationen durch die zentrale Verwaltung in einer standardisierten Form zur Verfügung gestellt werden. Mit der EAR besteht bereits eine Gemeinsame Stelle der Hersteller im Sinne des ElektroG (vgl. Kapitel ), der Datenzugriff erfolgt analog zu dem zuvor beschriebenen Beispiel. Ein Beispiel für die zunehmende elektronische Datenverarbeitung in der Entsorgungswirtschaft ist die Einführung des elektronischen Abfallnachweisverfahrens (eanv), das ab 1. April 2010 für alle am Prozess der Entsorgung gefährlicher Abfälle Beteiligten (Abfallerzeuger, -entsorger, -beförderer und zuständige Behörden) die elektronische Nachweisführung inklusive elektronischer Signatur verpflichtend vorsieht. Die notwendigen Prozessschritte werden dafür elektronisch an die Zentrale Koordinierungsstelle der Länder (ZKS) gesendet. Diese betreibt einen eigenständigen Server, über den zentral die eingehenden Informationen und die Kommunikation zwischen den zuständigen Akteuren verwaltet werden. Um an dem Verfahren teilzunehmen, müssen sich die betroffenen Akteure bei der Zentralen Stelle registrieren und erhalten daraufhin eine eigene Kennung, über die sie autorisiert ihre Daten abrufen können. Vergleichbare Verfahren sind auch im Zusammenhang mit dem Informationsmanagement bei der RFID-Kennzeichnung von Elektroaltgeräten denkbar, zumal auf Beispiele für bestehende Verfahren und Erfahrungen im elektronischen Datenverkehr in der Abfall- und Entsorgungswirtschaft zurückgegriffen werden kann. Um die Interessen der Hersteller, vor allem den Schutz ihrer Informationen, zu wahren, muss der Zugriff auf die in produktspezifischen Datenbanken gespeicherten Informationen geregelt werden. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um eine dezentral (Herstellerlösung) oder zentral (gemäß Systematik EAR oder elektronisches Abfallnachweisverfahren) verwaltete Datenbank handelt. Es ist vorzusehen, dass die Akteure entlang des Lebenszyklus eines Elektro(nik)gerätes respektive EAG je nach Autorisierungsgrad in unterschiedlicher Tiefe auf unterschiedliche Bereiche der produktspezifischen Datenbank zugreifen können. Dadurch soll gewährleistet werden, dass der Akteur ausschließlich die Informationen bereitgestellt bekommt, die er in seinen Prozessen benötigt und einsehen darf. So erhalten Nutzer von gekennzeichneten Elektro(nik)geräten über die gespeicherte Identifikationsnummer Verbraucher-Informationen (V-I), die u. a. Hinweise zu Gebrauch und Instandhaltung sowie Informationen zu Ansprech-

107 88 Prinzip der RFID-basierten smarten Produktkennzeichnung partnern im Schadensfall enthalten. Für den Datenabruf durch den Nutzer ist kein autorisierter Zugriff notwendig. Wird der am oder im Elektro(nik)gerät angebrachte Transponder über ein geeignetes Lesegerät beispielsweise am heimischen Computer oder Smartphone ausgelesen, wird er durch die Identifikation der auf dem Chip gespeicherten eindeutigen Nummer automatisch auf den öffentlichen Bereich der zugehörigen Datenbank weitergeleitet. Im Recyclingprozess kann der autorisierte Erstbehandler durch Übermittlung der eindeutigen Identifikationsnummer auf den Datenbankbereich entsorgungsrelevanter Daten (erd) zugreifen. Dieser geschützte Bereich der produktspezifischen Datenbank enthält detaillierte Informationen über das per Transponderkennung eindeutig identifizierte EAG, wie z. B. Angaben über das Herstellungsdatum, Gewicht, Materialzusammensetzung, oder auch umfangreiche Demontageanleitungen, um sie zielgerichtet z. B. zur Bewertung der Wiederverwendungsmöglichkeit, Bauteil- und Wertstoffgewinnung im Behandlungsprozess einzusetzen. Um die Autorisationsrechte zu bekommen, muss der Erstbehandler als solcher registriert sein. Wird die produktionsspezifische Datenbank zentral verwaltet, wird mit der Anmeldung des Erstbehandlers bei der zentralen Stelle die Eignung als zertifizierter Entsorgungsbetrieb geprüft und daraufhin ein elektronisches Zertifikat ausgestellt, mit dem der Erstbehandler in der Lage ist, auf den geschützten Bereich der entsorgungsrelevanten Daten zuzugreifen. Generell muss für jeden Produkttyp festgelegt werden, wie lange die produktspezifischen Informationen in den Datenbanken vorgehalten werden müssen. Um ein stetiges Zunehmen der produktspezifischen Datenbanken zu vermeiden, kann erwogen werden, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. ab dem Doppelten der vom Hersteller vorgesehenen Nutzungsdauer, die produktspezifischen Einträge gelöscht werden. Davon unberührt können durch den standardisierten Zahlencode der eindeutigen Identifikationsnummer der verantwortliche Hersteller und die Geräteart ermittelt werden, solange der Transponder funktionstüchtig ist. Dies ermöglicht somit auch weiterhin eine herstellerspezifische Zuordnung der gekennzeichneten Elektroaltgeräte.

108 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 89 6 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung Durch den Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung werden die EAG-Ströme in der Entsorgungsphase transparenter, da gekennzeichnete Altprodukte eindeutig identifiziert werden können. Allein durch die automatische Übermittlung der Identifikationsnummer der Gerätetransponder, die u. a. Daten wie Herstellername oder Produktkategorie enthalten, können Sammel- und Sortierprozesse unterstützt und modifiziert werden; z. B. herstelleroder kategoriespezifisch, ggf. gesonderte herstellerspezifische Rückführung der Altprodukte an den Hersteller im Rahmen der Produktverantwortung, Mengenströme und Bilanzierungen der Altproduktströme weitgehend automatisiert werden und diese Informationen für Nachweispflichten (z. B. jährlich behandelte Menge/Stückzahl) herangezogen werden. Werden über die Identifikationsnummer weiterführende produktspezifische Informationen aus Datenbanken via Internet bereitgestellt, bieten sich vor allem für komplexere Altprodukte im Hinblick auf ressourcenoptimierte und zielgerichtete Behandlungs- und Verwertungsprozesse noch weitaus größerer Potenziale. Durch den Zugriff auf produktspezifische Daten in der Behandlung wird ein neues Entsorgungsparadigma gestärkt, wonach nicht mehr die Minimierung der Entsorgungskosten verfolgt, sondern die Maximierung der Recyclinggewinne (Quantität, Qualität) und die Erschließung neuer Recyclingmaterialien angestrebt wird [Löhle/Urban 2011]: Hinweise für mögliche Wiederverwendung (anhand Alter, Typ, Bedarf). Spezifizierte Kategorisierung des Altprodukts über Kenntnis der materiellen Zusammensetzung hinsichtlich enthaltener Schadstoffe, Umweltgefährdung und/oder enthaltener Wertstoffe gezielte Schadstoffentfrachtung und sortenreine Wertstoffgewinnung Benennung ökonomisch optimaler Demontagetiefe und Verwertungsstrategie, abhängig von der materiellen Zusammensetzung und Rohstoffpreisen. Hinweise über Abfalleigenschaft im Hinblick auf die Verbringung (Abgrenzung zwischen Gebraucht- und Altgeräten). Übermittlung und Visualisierung von Demontageanweisungen, z. B. Hinweise zum zerstörungsfreien Öffnen (u. a. Darstellung von Öffnungspunkten, erforderlicher Werkzeuge), Aspekte zur Arbeitssicherheit (u. a. Lage und Art von Schadstoffe, erforderliche Schutzmaßnahmen). Erhebung von materialabhängigen Mengenströmen und Bilanzierungen in Kenntnis der gewichtsmäßigen stofflichen Zusammensetzung der Altgeräte. Unterstützung von Pfand- und Leasingsystemen. Für diese zukunftsorientierte Betrachtung wird im weiteren Text unterstellt, dass die in Kapitel 5.1 genannten Anforderungen an die smarte Produktkennzeichnung erfüllt sind und eine Auslesung und Datenverarbeitung nach der genannten Systematik gewährleistet werden kann. Im Weiteren wird dargestellt, wie die smarte Produktkennzeichnung in den einzelnen Teilprozessen der Entsorgung von EAG eingesetzt werden kann. 6.1 Erfassung von EAG Die eingeführten kollektiven Rücknahmesysteme für EAG, aber u. a. auch für Verpackungen und Batterien, erzielen aus ökologischer Sicht geringere Effekte, bewegen dafür aber deut-

109 90 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung lich größere Stoff- und Altproduktströme als individuelle Sammelsysteme oder Pfandsysteme. Wo vom Hersteller individuell Altprodukte zurückgenommen werden, lassen sich grundsätzlich qualitativ bessere Stoffströme für eine anschließende Behandlung (besonders hinsichtlich der Vorbereitung zur Wiederverwendung oder stoffliche Verwertung) generieren, weshalb bei der künftigen Weiterentwicklung der Abfallwirtschaft solche Systeme zu stärken sind [Kraus 2011]. Die Festlegungen der Verteilung der entstehenden Kosten auf den jeweiligen Hersteller ist abhängig von der Umsetzung der EAG-Erfassung (vgl. Kapitel 2.4.1) und gleichzeitig Hauptinstrument für die wirksame Umsetzung der Produktverantwortung (vgl. Kapitel 2.1) gemäß ElektroG [Führ et al. 2008a, Führ et al. 2008b]. Herstellerspezifische Rücknahmesysteme und die Identifikation sowie Separierung herstellerspezifischer EAG aus kollektiv gesammelten Altgerätemengen können durch RFID maßgeblich unterstützt werden, wodurch RFID zu einer attraktiven Technologie bei der Unterstützung umweltrechtlicher Zielsetzungen wie der Produktverantwortung wird [Roßnagel/ Hornung 2007]. Dazu muss der Hersteller nicht zwangsläufig seine EAG in physischen Besitz nehmen. Sofern seine Altgeräte in kollektiven Erfassungssystemen eindeutig identifiziert und zugeordnet werden können, kann z. B. die Zuordnung der Entsorgungskosten geräte- und somit herstellerspezifisch erfolgen Herstellerspezifische Entsorgungskostenzuweisung Die Zuweisung der Entsorgungskosten erfolgt über die Identifikation der im Eingang des Entsorgungsunternehmens befindlichen EAG per RFID (siehe Abbildung 42). Abbildung 42: Herstellerspezifische Entsorgungskostenzuweisung via smarte Produktkennzeichnung 116 Über die Auslesung des Gerätetransponders an einer zentralen Übergabestelle des Entsorgungsunternehmens (z. B. eingehender Gurtförderer) wird über die Nummernfolge das Gerät einem bestimmten Hersteller zugeordnet und der Eingang in das Behandlungsverfahren be- 116 Ergänzte Darstellung nach [Kuhnhenn/Urban 2006].

110 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 91 stätigt. Die Bemessung der Entsorgungskosten für das jeweilige Produkt kann nach verschiedenen Aspekten umgesetzt werden: produktspezifische Einstufung (u. a. Gewicht, Zerlegeaufwand, Hersteller), Einstufung nach Entsorgungsklassen (z. B. abhängig vom Gerätetyp (Waschmaschine, Mobiltelefon) oder auch bestandsteilabhängige Geräteklassen). Durch ein Bonussystem für nachgewiesen recyclinggerecht produzierte Elektro(nik)geräte kann für Hersteller dadurch ein Anreiz geschaffen werden, indem diese Geräte im Gegensatz zu vergleichbaren Geräten mit herkömmlicher Bauweise kostengünstiger eingestuft werden [Kuhnhenn/Urban 2006]. Die Festlegung der Entsorgungskosten erfordert festgelegte Standards für die Einhaltung geforderter Qualitätsmerkmale, welche in einem übergreifenden Gremium (bestehend aus Entsorgern, Behandlern und Herstellern) festzulegen sind. Die Festlegung der Entsorgungskosten kann analog zu dem Inverkehrbringen von lizenzierten Verkaufsverpackungen bei erstmaligem Inverkehrbringen durch Sachverständige geprüft und nachgewiesen werden. Durch die Zuordnung eines bestimmten Geräts zu einem Hersteller und Kenntnis der dafür geltenden Entsorgungskosten und ggf. fälligen Boni kann die Entsorgungs- und Behandlungsleistung in Echtzeit, also mit Eingang in das Verwertungsunternehmen, zur Verfügung gestellt werden. Zielführender erscheint hier aber die Sammlung der Eingangsdaten und gebündelte Meldung in wöchentlichem oder monatlichem Rhythmus. Als Ausstattung für das Entsorgungsunternehmen wird, abhängig von der Anzahl der Eingangs- bzw. Übernahmepunkte, jeweils ein Lesegerät erfordert, welches abhängig von der Art des EAG-Eingangs als gate-reader (bei Gurtförderer) oder Handlesegerät (bei manueller Übernahme) ausgeführt sind. Die Auslesung zielt ausschließlich auf die angebrachten Gerätetransponder, doppelte Auslesungen sind durch einen Abgleich der eindeutigen Identifikationsnummern bei der elektronischen Datenverarbeitung auszuschließen. Bei einer diskontinuierlichen Meldung der Eingangsdaten wird keine stehende Internetanbindung erfordert, sondern lediglich dann, wenn die gesammelten Daten über eine Schnittstelle an die jeweiligen Hersteller weitergeleitet werden. Bis ein ausreichender Anteil gekennzeichneter EAG in der Entsorgungsphase anfällt, werden die identifizierten Geräte der kollektiven Kostenzuordnung rechnerisch abgezogen und dadurch separat von nicht identifizierten Geräten, bei denen z. B. ein Gerätetransponder defekt oder nicht angebracht ist, verrechnet Herstellspezifische Sortierung/Rücknahme Bei der herstellerspezifischen Sortierung/Rücknahme wird bereits bei Anlieferung an die Sammelstelle die ID des Gerätetransponders bei der zentralen Übergabe per RFID identifiziert. Sofern ein bestimmter Hersteller seine eigenen Geräte physisch zurücknehmen möchte, ist dies in einer online-datenbank vermerkt. Das Gerät wird daraufhin automatisch oder manuell dem entsprechenden Sammelcontainer zugeführt und kann entweder durch den Hersteller selbst oder einem beauftragten, spezifizierten Entsorgungsunternehmen abgeholt und verwertet werden, wie Abbildung 43 verdeutlicht.

111 92 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung Abbildung 43: Herstellerspezifische Sortierung/Rücknahme via smarte Produktkennzeichnung 117 Der Letztbesitzer kann optional, ähnlich dem Einwurf von Ein- und Mehrwegflaschen am Pfandautomaten, durch den Hersteller dafür vergütet werden, dass er dessen Produkte sachgemäß abgegeben hat. Geräte, für die keine herstellerspezifische Sortierung/Rücknahme vorgesehen ist, werden im herkömmlichen kollektiven Gemisch behandelt und kostentechnisch abgerechnet. Ein grundsätzlicher Vorteil diesem Verfahren ist, dass der Hersteller seine originär verbauten Materialien nach beendeter Nutzungsphase zurückerhält und damit im höheren Maße das Spektrum bei der Produktion erforderlicher Materialien abdeckt. Besondere Potenziale bieten Geräte und enthaltenen Bauteile, die wiederverwendet bzw. aufgearbeitet und anteilig in der Produktion eingesetzt werden können. Im überwiegenden Fall werden EAG manuell übernommen und den Sammelcontainern zugeordnet. Dementsprechend sind hierfür Mitarbeiter der Sammelstellen mit Handlesegeräten auszustatten Modifizierte Sammelgruppen, Pfandsysteme Abweichend von den derzeit bestehenden Sammelgruppen kann durch den erhöhten Informationsgehalt, der für jedes Gerät vorliegt, die Sammlung von EAG modifiziert werden. Große Vorteile verspricht die Neuordnung in folgende Sammelgruppen [Löhle/Urban 2010]: Altgeräte zur Schadstoffentfrachtung; betrifft EAG, die ein erhöhtes Schadstoffpotenzial bzw. Komponenten aufweisen, die vor einer weiteren Behandlung im Aufbereitungsprozess entfernt werden müssen (z. B. Tonerkartuschen aus Kopiergeräten, Akkumulatoren). Altgeräte zur Wertstoffgewinnung; betrifft EAG, die in ihrer Zusammensetzung einen besonderen Wertstoffanteil in Form von z. B. Leiterplatten und darin enthalte Edelmetalle oder seltene Erden aufweisen und die eine gezielte Rückgewinnung dieser Materialien durch anschließende Demontage erfordern (z. B. Geräte der Kommunikationselektronik). 117 Ergänzte Darstellung nach [Kuhnhenn/Urban 2006].

112 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 93 Altgeräte mit unauffälliger Zusammensetzung; betrifft EAG, die durch herkömmliche Aufbereitungsverfahren, zumeist Shredderprozesse, in ausreichender Qualität stofflich verwertet werden können. Die Einordnung der EAG wird durch eine systemintegrierte Matrix bei der Abgabe an der Sammelstelle vorgenommen. Das eingehende EAG wird durch den Mitarbeiter per Handlesegerät gescannt, dem die vorzunehmende Einordnung auf einem Display visualisiert wird. Gleichzeitig kann eine herstellerspezifische Sortierung/Rücknahme gekennzeichneter EAG umgesetzt werden, um diese Geräte im Sinne der individuellen Herstellerverantwortung an die jeweiligen Hersteller zurückzuführen [Löhle et al. 2009b]. Die Einteilung der Sammelgruppen erfolgt bisher im Wesentlichen über die Zuordnung der Elektro(nik)geräte zu Nutzungskategorien (z. B. elektrische Werkzeuge, Geräte der Unterhaltungselektronik) und nicht anhand ihrer stofflichen Zusammensetzung. Ziel dieser Neuordnung der Sammelgruppen ist es, Stofffraktionen zu generieren, auf die anschließende Verwertungsverfahren differenziert eingehen können, indem u. a. bestimmte Stoffgruppen bereits in höher konzentrierter Form vorliegen als bei herkömmlichen Sammelgruppen bzw. bestimmte Bestandteile wie Schadstoffe nicht oder nur in sehr geringen Anteilen enthalten sind. Die skizzierten RFID-Systeme können außerdem durch Pfandsysteme für ausgewählte Produkte ergänzt werden, wodurch eine noch größere Lenkungswirkung erzielbar ist [Urban/Löhle 2011]. Hierbei kann über die Identifikation des Gerätetransponders analog zur Auslesung eines Pfandlabels verifiziert werden, dass es sich um ein pfandpflichtiges Gerät handelt. Da die entsprechende Information in der Identifikationsnummer enthalten ist, kann das Pfand individuell nach z. B. Geräteart bemessen sein. Ein ähnliches Verfahren ist auch auf Rabatt- und Prämiensysteme übertragbar. 6.2 Behandlung von EAG Werden über die Identifikationsnummern der Geräte- respektive Bauteiltransponder weiterführende produktspezifische Informationen aus Datenbanken (vgl. Kapitel ) via Internet bereitgestellt, eröffnen sich vor allem für komplexere Altprodukte wie EAG noch weitaus größerer Potenziale für die Ausrichtung und die Ressourcenoptimierung von Behandlungsund Verwertungsprozessen [Löhle/Urban 2011]. Dies trifft insbesondere bei b2c-geräten zu, da diese durch unabhängige Dritte behandelt werden, denen meist die für eine zielgerichtete Behandlung erforderlichen entsorgungsrelevanten Daten fehlen. Analog zu der im Kapitel beschriebenen Modifikation der Sammelgruppen kann auch im eigentlichen Behandlungsprozess eine Vorsortierung eingehender Gerätegemische mittels RFID erfolgen, wodurch EAG innerhalb des Entsorgungsbetriebes effizient gelenkt und passenden Teilbehandlungsprozessen zugeführt werden. Über eine Bewertungsmatrix (vgl. Kapitel 6.2) am Eingang des Behandlungsprozesses wird aufgrund der unterschiedlichen Materialzusammensetzung der jeweiligen EAG der optimale weitere Behandlungsprozess vorgegeben. Eignet sich ein EAG aufgrund seiner Merkmale (z. B. Alter, Typ, Hersteller) für eine mögliche Wiederverwendung, wird es dem Abfallstrom entzogen und einem separaten Arbeitsplatz zugeführt, an dem das Gerät auf Funktionsfähigkeit geprüft, repariert und gesäubert wird. Sofern diese Bewertung negativ ausfällt, kann eine Vorsortierung für anschließende Behandlungsstränge gemäß den folgenden Kategorien stattfinden [Löhle et al. 2009b]:

113 94 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung Altgerät zur Demontage (Wert- und Schadstoffentfrachtung): In diesen Behandlungsweg gelangen EAG, die ein erhöhtes Schadstoffpotenzial bzw. Komponenten aufweisen, die vor einer weiteren Behandlung im Aufbereitungsprozess entfernt werden müssen (z. B. Tonerkartuschen aus Kopiergeräten, Akkumulatoren, Kunststoffe, die Flammschutzmittel enthalten). Die Lage und Art des Schadstoffes sind durch die übermittelten Informationen bekannt, wodurch sich der Aufwand für die Prüfung und Demontage potenziell schadstoffhaltiger Geräte verringert. Weisen die EAG oder enthaltene Bauteile einen besonderen Wertstoffgehalt auf (z. B. in Form von Leiterplatten, strategisch wichtige Materialien wie Indium oder Seltene Erden), werden diese in einer weitgehend zerstörungsfreien Demontage manuell oder automatisiert aus dem Gerät entfernt. Bei entsprechenden Sortierkriterien können Fraktionen gebildet werden, in denen dissipativ verwendete Materialien für eine anschließende stoffliche Verwertung ausreichend hoch aufkonzentriert sind. Altgerät ohne differenzierten Arbeitsaufwand (Shredderfraktion): Bestimmte EAG haben weder einen auffälligen Wertstoff- noch Schadstoffgehalt (z. B. Haushaltskleingeräte wie Kaffeemaschine, Toaster etc.) und können direkt den Aufbereitungsprozessen (Shredder) zugeführt werden, um aufwändige Sichtungen und Prüfungen zu vermeiden. Durch die Zuweisung und Selektion der EAG in der Behandlungsanlage soll erreicht werden, dass die Wiederverwendung stärker priorisiert wird, indem für die Wiederverwendung lohnende Geräte frühzeitig identifiziert und separiert werden. Die Aufarbeitung wird durch die visuelle Bereitstellung produktspezifischer Informationen, die via eine smarte Produktkennzeichnung am Aufarbeitungsplatz verfügbar gemacht werden, unterstützt. Gleiches gilt für die RFID-gestützte Demontage, in der dem Bearbeiter die Informationen der produktspezifischen Datenbank (siehe Abbildung 37) vorliegen und dieser somit Kenntnis über die einzelnen Baugruppen, Zerlegeschritte, Lage und Menge enthaltener Wert- und Schadstoffe erlangt. Dadurch werden Schadstoffe zielgerichtet und sachgemäß entfernt und Wertstoffe bzw. wiederverwendbare Bauteile abgestimmt zu den jeweils folgenden Verwertungsverfahren gewonnen. Aufgrund des hohen Detailgrades dieser vorliegenden Informationen ist es bei der RFIDgestützten Demontage möglich, neue bzw. flexible Stoffströme zu generieren, die besonderen weiteren Verwertungsverfahren in aufkonzentrierter Form zugeführt werden können. Hierzu zählt vor allem die Separierung besonderer Wertstoffe wie z. B. strategisch wichtiger Metalle. Für die Bereitstellung dieser Stoffströme sind ggf. weitere Demontageschritte erforderlich. Die Abbildung 44 verdeutlicht, an welchen Prozessschritten in der Behandlung von EAG die RFID-Technologie eingesetzt werden kann (dunkel hinterlegt) [Löhle et al. 2009].

114 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 95 Abbildung 44: Einsatz von RFID bei der Behandlung von EAG 118 Die Übermittlung der Geräteart und der produktspezifischen Materialzusammensetzung beim Altgeräteeingang ermöglicht außerdem die Bilanzierung im Entsorgungsbetrieb auf Stoffund Produktebene und dokumentiert somit automatisch die notwendigen Nachweispflichten. Mittels der smarten Produktkennzeichnung können automatische Materialbilanzen erstellt werden. Die vor der mechanischen Behandlung erstellte Materialbilanz wird nach Durchlauf der Geräte mit den Gewichten der Ausgangsfraktionen abgeglichen. So können die Effizienz der Aufbereitungsanlage kontrolliert und Verwertungsquoten nachgewiesen werden [Kuhnhenn et al. 2006] Bewertung der Eignung zur Wiederverwendung Mit Eingang in die Erstbehandlungsanlage kann über die Auslesung des Gerätetransponders eine Bewertung einer potenziellen Eignung des EAG für eine Wiederverwendung erfolgen. Dazu werden die eingelesenen Informationen der ID (Herstellerkennzeichnung, Herstellungsdatum, Gerätekategorie/-art, vgl. Kapitel ) verarbeitet, mit externen Informationen verschnitten und ausgewertet. Zu diesen externen Informationen zählen 118 Ergänzt nach [Löhle et al. 2009b].

115 Kriterien für Wiederverwendung 96 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung die Einordnung der Produkte des Herstellers für die jeweilige Geräteart als anerkannt hochwertige Marke, Derivatprodukt/Eigenmarke, weitgehend unbekannte Marke oder No-Name-Produkt, die Kategorisierung der Innovationsgeschwindigkeit für die jeweilige Geräteart, die Bestimmung der Nachfragesituation für die jeweilige Geräteart als Abfragen aus Wiederverwendungsnetzwerken und online-plattformen für Gebrauchtprodukte und die Vorgabe einer technischen Nutzungsdauer für die jeweilige Geräteart, z. B. gemäß Abschreibezeitraum für Anlagegüter nach [BMF 2000], zur Bestimmung des Quotienten Gerätealter zu technischer Nutzungsdauer. Für diese Einteilungen bestehen derzeit überwiegend noch keine einheitlich nutzbaren Vorgaben. Alternativ können die benannten Punkte auch durch den Erstbehandler bzw. durch Kooperationspartner, die für eine Aufarbeitung der EAG für eine Wiederverwendung verantwortlich sind, vorgegeben werden. Dadurch werden ausschließlich EAG bestimmter Hersteller, bestimmten Alters oder bestimmter Geräteart selektiert, die zum Portfolio der Anlagenbetreiber passen. In der Tabelle 11 sind exemplarisch diese Kriterien vorgegeben und mit wählbaren Gewichtungsfaktoren hinterlegt. Aus der Auswertung dieser Matrix folgt eine Bewertung einer potenziellen Wiederverwendung, die zwischen -4 (nicht geeignet) und 4 (geeignet) liegt, und 0 die Grenze der Eignung darstellt. Ist diese Auswertung positiv, wird das potenziell wiederzuverwendende EAG einer Sicht- und Funktionsprüfung unterzogen. Ist diese ebenfalls positiv, kann es nach entsprechender Aufarbeitung (Austausch Verschleißteile, ggf. Reparatur, Säuberung) erneut in den Produktkreislauf eingebracht werden. Tabelle 11: Kriterien für die Eignung zur Wiederverwendung Indikator Einheit Skalierung Einteilung Wert Gewichtung Ergebnis Verhältnis Alter zu technischer Nutzungsdauer (Wie groß ist die Restzeit, in der ein wiederverwendetes Gerät benutzt werden könnte?) [-] > 0 bis 0,2 4 > 0,2 bis 0,3 3 > 0,3 bis 0,4 2 > 0,4 bis 0,5 1 > 0,5 bis 0,7 0 > 0,7 bis 0,8-2 > 0,8 bis ,4 0,5 Hersteller, Produzent (Handelt es sich beim Altgerät um ein ursprünglich qualitativ hochwertiges oder minderwertiges Produkt?) [Name] als qualitativ hochwertig bekannte Marke 4 Derivatprodukt/Eigenmarke 3 weitgehend unbekannte Marke 1 No Name 0 0,2 sehr gut 4 Nachfragesituation (Wie stellt sich die Nachfragesituation für gebrauchtes Gerät dar?) [-] gut 3 durchschnittlich 2 mäßig 1 schlecht -1 keine -4 0,3 0,5 Innovationsgeschwindigkeit (Wie schnell schreitet die technologische Entwicklung der Neugeräte voran?) [-] kaum 4 gering 3 durchschnittlich 2 0,1 hoch 1 sehr hoch 0 Bewertung Wiederverwendung: Bewertung der erforderlichen Behandlungstiefe Die Bewertung der Eignung zur Wiederverwendung kann um Kriterien ergänzt werden, die die Komplexität der Behandlungstiefe widerspiegeln (vgl. auch Kapitel ff.). Kriterien bei dieser Bewertung sind das Vorhandensein

116 Kriterien für Behandlungstiefe Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 97 und die Art, selektiv zu behandelnder Bauteile (siehe Anhang 2), wiederverwendbarer Bauteile wie Motoren, Gehäuse etc., selektiv zu behandelnder, besonderer Wertstoffe wie z. B. Indium, vgl. Kapitel 5.2. Auch hier gilt, dass die Einteilung bzw. die Gewichtungsfaktoren abhängig von den anschließenden Behandlungsverfahren gewählt werden können. Aus der Auswertung dieser in Tabelle 12 exemplarisch dargestellten Matrix folgt eine Bewertung der erforderlichen Behandlungstiefe, die zwischen 0 (keine gesonderte Behandlung) und 4 (komplexe Demontage) liegt. Diese Bewertung dient als Unterscheidungskriterium hinsichtlich der nachfolgenden Behandlungsprozesse. So wird ein EAG das den Wert um 0 erreicht direkt einem Shredderverfahren zugeführt, wohingegen für ein EAG mit einem Wert in der Größenordnung 4 eine komplexe Demontage mit Schadstoffentfrachtung und differenzierter Wertstoffgewinnung vorgesehen ist. Tabelle 12: Kriterien zur Bestimmung der erforderlichen Demontagetiefe Indikator Einheit Skalierung Einteilung Wert Gewichtung Ergebnis selektive Behandlung (Ist eine selektive Behandlung gemäß ElektroG Anhang III für das Altgerät erforderlich?) 1a Hg-Bauteile 4 1b Batterie, Akkumulator 2 1c Leiterplatte (Mobiltelefon und > 10 cm²) 4 1d Tonerkartuschen 2 1e Kunststoffe (Br-FH) 4 1f Asbestteile 4 1g Kathodenstrahlröhre 4 1h FCKW, KW 4 1i Gasentladungslampen 4 1j Flüssigkristallanzeige (> 100 cm²) 4 1k Kabel extern 2 1l keramische Fasern 4 1m Elektrolyt-Kondensatoren (h, D > 25 mm) 4 1n Cd/Se-Fototrommeln 4 2 Teile mit radioaktiven Stoffen 4 3 PCB-Kondensatoren 4 - keine 0 0,4 Zwischenwert (wiederverwendbare) Bauteile (Sind diese enthalten?) [-] wiederverwendbare Bauteile, Baugruppen 4 keine 0 0,4 Anteil besonderer Wertstoffe (Sind in besonderem Maße Wertstoffe wie z.b. Edelmetalle/PGM, Indium etc. im Altgerät enthalten?) [-] sehr hoch 4 hoch 3 mittel 2 0,2 gering 1 kein 0 Bewertung Behandlungstiefe: 0 In der Abbildung 45 sind die Kriterien Wiederverwendung und Behandlungstiefe verschiedener EAG unterschiedlicher Kategorien exemplarisch dargestellt. Die Gerätecharakteristika wurden frei gewählt, die durchschnittliche Nutzungsdauer, die den verschiedenen Gerätearten zugewiesen wurde, erfolgte nach [Rotter et al. 2006a], [BMF 2000] und eigenen Schätzungen. Durch die gewählt Darstellungsform kann auf einem Blick sowohl die Eignung zur Wiederverwendung eines EAG als auch der im Falle der Demontage und Verwertung erforderliche Behandlungsaufwand abgelesen werden. Die gewählten Produktbeispiele Waschmaschine und Mobiltelefon weisen aufgrund ihrer Markenherkunft und des im Vergleich zur technischen Nutzungsdauer günstigen Gerätealters eine gute Eignung für eine Wiederverwendung auf, die beim Mobiltelefon aufgrund der hohen Innovationsgeschwindigkeit in diesem Segment vergleichsweise niedriger ausfällt. Für beide Geräte ist eine komplexere Behandlungstiefe erforderlich, sofern Bauteile zur Wieder-

117 98 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung verwendung respektive besondere Wertstoffe in höherem Maße zurückgewonnen werden sollen. Bei den exemplarisch gewählten Produkten Toaster, Kaffeemaschine und Elektrospielzeug handelt es sich in diesem Fall um nicht für die Wiederverwendung lohnende EAG. Auch die erforderliche Behandlungstiefe ist gering, da vornehmlich Batterien bzw. externe Kabel entnommen werden, wobei das Gerät selbst vor dem Shredderprozess nicht weiter demontiert werden muss. Die zu den gewählten Gerätebeispielen gehörenden Bewertungskriterien in Form der zuvor veranschaulichten tabellarischen Form sind dem Anhang 10 zu entnehmen. Abbildung 45: Einordnung verschiedener, exemplarisch gewählter EAG hinsichtlich ihrer Eignung zur Wiederverwendung und Behandlungstiefe Unterstützung des Demontage- und Aufarbeitungsprozesses Die Mehrzahl der EAG wird einem RFID-unterstützten Demontageprozess zugeführt. Eine per RFID übermittelte Demontageanweisung leitet den Bearbeiter und benennt die Inhaltsstoffe, die einer besonderen weiteren Behandlung bedürfen. Dazu zählt u. a. die gezielte Schadstoffentfrachtung und Entnahme von Materialien und Bauteilen mit besonderem Wertstoffgehalt, welche in anschließenden Shredderprozessen nicht dezidiert zurückgewonnen werden können. Am Arbeitsplatz selbst überträgt der RFID-Reader durch den Zugriff auf die produktspezifische Datenbank (siehe Abbildung 37) Informationen bzgl. Lage und Menge der zu demontierenden Wert- und Schadstoffe sowie Demontageanweisungen (Reihenfolge, benötigte Werkzeuge, Demontagetiefe), die auf einem Monitor visualisiert werden. Das Ergebnis ist eine weitgehend zerstörungsfreie, vollständigere und sicherere Demontage. In analoger Form ist diese Systematik bei der Unterstützung von Aufarbeitungsprozessen in Vorbereitung auf eine Wiederverwendung eines EAG anzuwenden.

118 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung 99 Sofern die Gewinnung und Separierung in Bauteilen enthaltener Wert- oder Schadstoffe einen vertiefenden Demontageprozess erfordern, wird an dieser Stelle der angebrachte Bauteiltransponder identifiziert, über den die zugehörigen bauteilspezifischen Informationen dem Bearbeiter visualisiert werden. 6.3 Weitere Einsatzoptionen Leasing Bei Nutzungssystemen in Form von Leasing verbleibt das Elektro(nik)gerät im Besitz des Herstellers und lediglich die Produktnutzung wird verkauft. Dadurch, dass der Hersteller Eigentümer seiner Geräte bleibt und diese am Ende der Gebrauchsphase zur weiteren Behandlung zurücknimmt, wird der Hersteller im Sinne des Verursacherprinzips seiner Produktverantwortung in vollster Weise gerecht. Der Hersteller erhält seine verbauten Materialien und Bauteile zurück und weiß, wie er diese, im Vergleich zur Behandlung durch Dritte, am besten erneut in die Produktion überführen kann [Kraus 2011]. Die Modelle sind vornehmlich aus dem Automobilsektor bekannt, aber auch bei der Ausstattung von Büros mit Geräten des Bürobedarfs (Telefon, PC, Drucker, Fax etc.) wird verstärkt so verfahren. Sind diese Geräte mit einer eindeutigen Identifikationsnummer via RFID gekennzeichnet, können über die Verknüpfung dieser Kennung mit Datenbanken Wartungen und Reparaturen nachgewiesen und dokumentiert sowie Leasingfristen und Verbleib der Geräte überprüft werden. Bei Rückgabe der Geräte an den Hersteller (nach mitunter mehreren Jahren) kann dieser anhand der Dokumentationen evaluieren, welche Geräte sich aufgrund ihrer Produkthistorie für eine interne Aufarbeitung und/oder Überholung eignen bzw. welche Geräte intern oder durch Dritte verwertet werden. Der Gerätetransponder verbleibt dabei am Gerät, um produktspezifische Informationen bei anschließenden Behandlungsanlagen bereitzustellen. Ein analoges Verfahren ist auch bei einem kurzfristigeren Verleih und Rückgabe von z. B. elektronischen Werkzeugen in Baumärkten vorstellbar Kontrollen bei Verbringung in Ausland Die Abgrenzung zwischen Altgeräten, die nicht ins Ausland zur Behandlung verbrachte werden dürfen, und Gebrauchtgeräten, für die eine Verbringung ins Ausland rechtlich möglich ist (vgl. Kapitel ), kann durch eine Auslesung des Gerätetransponders an den Exportschlüsselpunkten durch die zuständigen Behörden wie dem Zoll unterstützt werden. Die in der eindeutigen Identifikationsnummer enthaltenen Informationen über den Hersteller, Gerätekategorie und -art sowie vor allem das Herstellungsdatum können ähnlich zur Bewertung der Eignung einer Wiederverwendung (vgl. Kapitel 6.2.1) als Indiz zur Einordnung für die Zulässigkeit des Exports eines Gerätes als Gebrauchtgerät herangezogen werden. Werden beispielsweise Geräte identifiziert, die erfahrungsgemäß selbst als funktionstüchtiges Gebrauchtgerät nur eine stark eingeschränkte Vermarktungschance im Ausland aufweisen oder übersteigt das Alter eines Gerätes die vorgesehene Nutzungsdauer um ein Vielfaches, ist der Export dieser Geräte als kritisch einzustufen. Diese Geräte sollten stichprobenartig einer Funktionsprüfung unterzogen werden. Für diese Einsatzoption sind die zuständigen Behörden mit Handlesegeräten auszurüsten, die in der Lage sind, die Kennung der eindeutigen Identifikationsnummer zu entschlüsseln und hinsichtlich festzulegender Bewertungskriterien (Zuordnung Geräteart zu ausländischem Absatzmarkt und Zuordnung Nutzungsdauer je Geräteart) unabhängig auszuwerten. Die

119 100 Einsatz der smarten Produktkennzeichnung in der Entsorgung Auslesung der smarten Produktkennzeichnung ist dabei eine Ergänzung zu den bestehenden Prüfkriterien(u. a. wie ist der optische Eindruck des Geräts; ist das Gerät sicher verpackt), aus deren Gesamteindruck dann die Zulässigkeit des Exports bewertet wird.

120 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Im Gegensatz zum Recycling von einfach aufgebauten Altprodukten, wie beispielsweise Glasflaschen, befindet sich die stoffliche Verwertung und besonders die Wiederverwendung von EAG sowie deren Bauteile und Komponenten auf einem wenig zufrieden stellenden Stand. Dies hat mitunter systemimmanente Gründe, da einerseits in einem Elektro(nik)gerät zahlreiche verschiedene Materialien verwendet werden, die jeweils unterschiedliche optimale Recyclingwege erfordern, und andererseits der von den Herstellern bisher noch als niedrig empfundene Materialwert im Vergleich zum Produktwert das Interesse an eine Rückgewinnung der verbauten Materialien begrenzt. Zu den systemimmanenten Gründen zählt bisher auch das Fehlen der nötigen entsorgungsrelevaten Daten am Lebensende eines Elektro(nik)gerätes. Ursache hierfür ist, dass der Informationsstrom im Wirtschaftssystem hauptsächlich entgegen dem Produktlebenszyklus geführt wird. Mit der Verwendung einer smarten Produktkennzeichnung kann dieses Systemdefizit durchbrochen werden, indem produktspezifische Informationen fortan parallel zum jeweiligen Elektro(nik)gerät verfügbar gemacht und sozusagen mitgeführt werden. Aufgrund der zuletzt wieder deutlich gestiegenen Rohstoffpreise und der mitunter eingeschränkten Verfügbarkeit bestimmter Rohstoffe wird es zunehmend attraktiver, in einem verstärkten Maße Sekundärmaterialien in Produktionsprozesse einzusetzen. Dies hat i. d. R. positive Auswirkungen auf die Ökologie, da die dadurch ersetzten Primärmaterialien nicht gefördert, verarbeitet und transportiert werden müssen. Eine smarte Produktkennzeichnung erlaubt u. a. das Auffinden, gezielte Separieren und ggf. Rückführen dieser Materialien und bietet gleichzeitig die Möglichkeit, die Systematik einer individuellen Herstellerverantwortung und recyclinggerechte Produktkonzeptionen wirksam umzusetzen. Deshalb wird die Verwendung dieser neuen innovativen Technologie zunehmend attraktiver. Die Einführung einer smarten Produktkennzeichnung erfordert einen hohen technischen Aufwand (Kennzeichnung der Produkte in angepassten Produktionsprozessen, Ausstattung der Schlüsselpunkte bei Erfassung und Behandlung) und einen komplexen informationstechnischen Aufwand (Standardisierung der Datenformate, Aufbau und Koordination der produktspezifischen Datenbanken in Abgleich mit Datenschutz- und Datensicherheitsaspekten, z. B. durch autorisierte Nutzung zertifizierter Akteure). Hier liegen auch die wesentlichen Kostenpositionen der smarten Produktkennzeichnung. Die Umsetzung einer smarten Produktkennzeichnung hat weitreichenden Einfluss auf die jeweiligen Teilprozesse der Entsorgung und auch generell auf das Verhalten der Hersteller (Wahrnehmung herstellerspezifischer Rücknahmesysteme, siehe 6.1.2). Die daraus resultierenden ökologischen und ökonomischen Effekte können daher nicht exakt quantifiziert werden. Die Grundsätze einer solchen Betrachtung werden am Beispiel der SG 3 exemplarisch aufgezeigt, wohl wissend, dass es sich hierbei lediglich um eine Teilbetrachtung handelt. 7.1 Ökologische Betrachtung Neben den eingangs genannten Vorteilen liegt ein wesentlicher Fokus des Einsatzes der smarten Produktkennzeichnung in einer Erhöhung bzw. stärkeren Differenzierung der in der Behandlung von EAG für eine stoffliche Verwertung zurückgewonnenen Materialien. Exemplarisch wird dies am EAG-Stoffstrom der Sammelgruppe 3 verdeutlicht, die in Relation einen

121 102 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung höheren Anteil besonders werthaltiger Materialien enthält. Das Augenmerk dieser Betrachtung 119 liegt auf dem enthaltenen metallischen Wertstoffgehalt in Form von Fe-Metallen, Kupfer, Silber, Gold und Palladium sowie den ökologischen Auswirkungen, die eine veränderte Rückgewinnungsquote bewirkt. Die Bewertung beschränkt sich auf die Entsorgungsphase. Die Vorketten, z. B. die Herstellung der in der Sammelgruppe 3 enthaltenen Elektrogeräte sowie die Herstellung der Transponder, sind hier nicht berücksichtigt Untersuchungsrahmen, Aufbau und Durchführung der Modellierung Den Untersuchungsrahmen der Modellierung stellt das Wirtschaftssystem der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2006 dar. In der Modellierung werden die Materialströme Fe-Metall, Kupfer, Silber, Gold und Palladium betrachtet, die nach unterschiedlichen Recycling- Verfahren einer stofflichen Verwertung in metallurgischen Verhüttungsprozessen zugeführt werden. Dabei werden zwei unterschiedliche Verfahren miteinander verglichen: In dem ersten System (Recycling-Standardverfahren ohne RFID) wird davon ausgegangen, dass das Gerätegemisch der SG 3 in einem Standardverfahren (siehe Anhang 11) recycelt wird. Das zweite System (Recycling-Verfahren mit RFID) bildet die Behandlung von mit Transpondern gekennzeichneten Elektronikgeräten ab, mit dem Unterschied, dass einzelne Prozesse durch RFID unterstützt werden (siehe Abbildung 44 und das vereinfachte Fließschema in Anhang 12), wodurch im Behandlungsprozess Materialströme umgelenkt werden. Der durchschnittliche spezifische Materialgehalt dieser Sammelgruppe wurde im Rahmen einer Untersuchung der TU Berlin ermittelt [Chancerel et al. 2008]. Bei einer Ausstattung sämtlicher Elektro(nik)geräte mit Transpondern wird zusätzliches Material in den Stoffkreislauf eingebracht. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass als Antennenmaterial ausschließlich Kupfer verwendet wird. Unter der Annahme, dass das durchschnittliche Gewicht eines gefüllten Containers der SG 3 etwa 4,2 Mg beträgt und darin ca Einzelgeräte enthalten sind [Bilitewski et al. 2008], resultiert daraus eine Geräteanzahl von ca. 550 Stück pro Mg SG 3. Entsprechend wird für die Ausrüstung dieser Geräte mit durchschnittlich zwei der in Tabelle 13 beschriebenen Transpondern ca. 315 g zusätzlich in den Stoffstrom eingebracht, wovon auf das Material Kupfer ca. 115 g entfallen. Diese Mengen werden beim Input-Strom für die Modellierung des zweiten Systems entsprechend berücksichtigt. In der Tabelle 13 sind ebenfalls die Materialgehalte der beiden Input-Ströme dargestellt. 119 Als Bewertungshilfsmittel wurde die Software Umberto verwendet. 120 Diese ökologische und auch die folgende ökonomische Betrachtung wurde im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Drittmittelprojektes Einsatz der RFID-Technologie als Innovation für eine ressourcenoptimierte und datenschutzgerechte Kreislauf- und Entsorgungswirtschaft (I- DEnt) durch den Autor eigenständig entwickelt und bereits in [Urban et al. 2011] veröffentlicht. Im Folgenden werden die Ergebnisse verkürzt zusammengefasst.

122 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 103 Tabelle 13: Materialgehalt pro Mg SG (links) sowie stoffliche Zusammensetzung der Transponder 122 (rechts) Der Aufbau der jeweils betrachteten Systeme ist im Anhang 11 und Anhang 12 ausführlich beschrieben. Die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale bei der Modellierung sind in der Tabelle 14 gegenübergestellt. Tabelle 14: Unterscheidungsmerkmale der modellierten Systeme Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) Recycling-Verfahren (mit RFID) Input-Strom Sammelgemisch SG 3 (ursprünglich) Sammelgemisch SG 3 (inkl. Transponder) Menge Mg Mg (normiert) Sortierung zur manuell, basierend auf Erfahrung des Bearbeiters manuell oder teilautomatisiert, unterstützt durch Wiederverwendung und in Kombination mit optischem Eindruck RFID-System und darauf basierender Bewertung der Wiederverwendungseignung in Kombination des optischen Eindrucks Anteil Wiederverwendung Demontage Wertstoffrückgewinnung stoffliche Aufbereitung (Verhüttung) 3 Gew.-% der Inputmenge (9 Gew.-% in Funktionsprüfung) herkömmliche Schadstoffentfrachtung und Wertstoffseparierung, anteilig Bauteilgewinnung, Reduzierung Stoffstrom auf ca. 68 Gew.-% der Inputmenge Ausschleusung von Wertstoffen in kupfer- und edelmetallhaltigen Stoffstrom gemäß [Chancerel et al. 2008] 4,2 Gew.-% der Inputmenge (7 Gew.-% in Funktionsprüfung, Aufarbeitung RFID-unterstützt) RFID-unterstützte Ausschleusung von EAG mit keinem/sehr geringen Anteil werthaltiger Materialien für direktes Shreddern (2 Gew.-% der Eingangsmenge) durch Übermittlung von Lage und Art des Wertstoffes werden 50 % mehr Wertstoffe in der RFID-unterstützten Demontage ausgeschleust als im Standardverfahren sowohl in der Eisenmetall- als auch in der Edelmetallverhüttung wird ein Rückgewinnungsgrad von 95 Gew.-% angenommen, sofern es sich um einen für den Verhüttungprozess passenden Stoffstrom handelt Bei der Modellierung für das Standardrecycling-Verfahren (ohne RFID) wird unterstellt, dass die Reinheit der Stoffströme den dazu veröffentlichten Ergebnissen [Chancerel et al. 2009] entspricht. Demnach wurden über 90 % der in das Recyclingverfahren eingehenden Materialien in Verwertungsprozesse geleitet. Dadurch, dass z. B. Edelmetalle im Verlauf des Recyclingverfahrens in die für die Stahlerzeugung vorgesehene eisenhaltige Fraktion gelangen und in dem dortigen Verhüttungsprozess nicht stofflich zurückgewonnen werden können, geht ein großer Anteil an Edelmetallen verloren. So beträgt der Anteil an Gold in der eisenhaltigen Fraktion etwa 40 % des in den Recyclingprozess eingehenden gesamten Goldes (Silber ca. 35 % des eingehenden gesamten Silbers). Palladium ist vornehmlich in der Kunststoff- Outputfraktion zu finden und nicht in dem vorgesehenem kupfer- und edelmetallhaltigen Stoffstrom. Selbiges gilt umgekehrt für Eisenstoffe, die in die metallurgischen Verfahren zur 121 Gemäß [Chancerel et al. 2008]. 122 Auszug nach [Erdmann/Hilty 2009].

123 104 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Kupferherstellung und Edelmetallrückgewinnung geleitet wurden und dort nicht stofflich verwertet werden können. Die Anteile, die in den beiden Verhüttungsprozessen nicht stofflich gewonnen werden können, werden in der Modellierung als Verluste bezeichnet. Im Modell des Recycling-Standardverfahrens (ohne RFID) werden keine neuen Aufbereitungsverfahren mit wesentlich verbesserten Gewinnungsraten für die verschiedenen Wertstofffraktionen unterstellt, die angesichts größerer Teilfraktionen mit wesentlich verbesserten Vorsortiereigenschaften wirtschaftlich lohnend werden könnten. Insofern sind die veränderten Rahmenbedingungen konservativ gewählt worden und spiegeln noch nicht das zukünftig insgesamt mögliche Verbesserungspotenzial wider. Das System Recycling-Verfahren (mit RFID) baut auf dem zuvor genannten Standardverfahren auf, wobei einzelne Arbeitsschritte (Sortierung, Demontage, Aufarbeitung) durch die Informationsbereitstellung per RFID unterstützt werden und EAG gemäß ihrer Eignung zur Wiederverwendung und Einstufung der erforderlichen Behandlungstiefe (vgl. Kapitel f.) gezielt umgelenkt werden Ergebnisse des Systems Recycling-Standardverfahren ohne RFID Gemäß der Untersuchung zielt das Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) vornehmlich auf die Rückgewinnung der Materialien Fe-Metalle und Kupfer ab. In der im Vergleich zur benannten Veröffentlichung um die Wiederverwendung und metallurgischen Prozesse erweiterten Betrachtung ergibt sich für Fe-Metalle eine Rückgewinnungsquote von über 80 % bezogen auf die in das Recyclingverfahren eingebrachte Gesamtmenge an Fe-Metallen. Im Recyclingprozess werden Fe-Metalle vornehmlich aus der mechanischen Aufbereitung gewonnen. Da das enthaltene Kupfer in einem weitaus geringeren Maß in der mechanischen Aufbereitung zurückgewonnen werden kann und anteilig in die Kunststofffraktion gelangt (über 20 %), liegt die tatsächliche Rückgewinnungsquote mit über 50 % im Vergleich zu Fe-Metallen deutlich niedriger. Kupfer wird vorwiegend in der manuellen Montage separiert oder ist in Komponenten (z. B. Stromkabel) enthalten, die ggf. gesondert aufbereitet werden. Die Rückgewinnungsquoten für Silber, Gold und Palladium fallen durchweg niedriger aus. Wesentliche Anteile dieser Materialien werden zwar in der manuellen Demontage für den anschließenden Verwertungsweg über die Kupferhütte separiert. Der überwiegende Anteil dieser Materialien gelangt allerdings in die mechanische Aufbereitung, in der nur im geringen Maß diese Materialien für den richtigen weiteren Verwertungsweg abgeschöpft werden. Silber gelangt vornehmlich in die eisenhaltige Fraktion, welche zur Verwertung in einer Stahlhütte vorgesehen ist (30,6 %), oder in die aus dem Shredderverfahren generierte Kunststofffraktion, in der das Silber anhaftet (27,2 %). Nach Abzug weiterer verfahrensbedingter Verluste reduziert sich die Rückgewinnungsquote für Silber auf lediglich 11 %. Gleiches zeigt sich bei den Materialien Gold und Palladium. Auch hier gelangen große Anteile fälschlicherweise in die eisenhaltige Fraktion (Gold ca. 35 %, Palladium ca. 20 %) und können bei einer Verwertung in einer Stahlhütte nicht zurückgewonnen werden. Ebenfalls sind große Anteile in der Kunststofffraktion zu finden (Gold ca. 28 %, Palladium 32 %). Da in der manuellen Demontage im Vergleich zu Silber größere Anteile separiert werden, beträgt die Rückgewinnungsquote für Gold 23 % und für Palladium ca. 24 %.

124 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 105 Diese Ergebnisse der Modellierung dienen als Referenz für die anschließende Auswertung des Recycling-Verfahrens, in dem der Behandlungsprozess unter Verwendung der RFID- Technologie unterstützt wird Ergebnisse des Systems Recycling-Verfahren mit RFID Auch im Recycling-Verfahren (mit RFID) werden vornehmlich Fe-Metalle (80,6 %) und Kupfer (56,2 %) zurückgewonnen. Entsprechend der getroffenen Annahmen befindet sich außerdem ein erhöhter Anteil dieser Materialien in den für eine Wiederverwendung aufgearbeiteten kompletten Geräten (4,2 %). Durch den unterstützenden Einsatz eines RFID-Systems im Verlauf des Behandlungsprozesses können die Anteile der stofflich zurückgewonnenen Wertstoffe Silber, Gold und Palladium durchweg erhöht werden (siehe Tabelle 15). Diese Erhöhung resultiert vornehmlich aus dem Prozessschritt der RFID-unterstützten Demontage, bei dem aufgrund der per RFID übermittelten Daten gezielt werthaltige Materialien wie Silber, Gold und Palladium separiert werden. Dadurch steigern sich die Anteile der stofflich zurückgewonnenen Edelmetalle im Vergleich zum Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) auf 13,8 % für Silber, 28,9 % für Gold und 29,4 % für Palladium (siehe Tabelle 15). Systembedingt gehen weiterhin Edelmetalle in den folgenden Behandlungsprozessen verloren (z. B. als Anhaftung in der Kunststofffraktion oder als Verunreinigung in der Fe-haltigen Fraktion), allerdings in einem vergleichsweise geringeren Ausmaß Ökologische Effekte Für alle betrachteten Materialien ergibt sich durch den unterstützenden Einsatz eines RFID- Systems im Behandlungsprozess eine prozentuale Steigerung der jeweiligen Rückgewinnungsquoten. Die durch das RFID-System bewirkte Mengenstromumverteilung zielt in erster Linie auf eine Erhöhung der Rückgewinnungsquoten für die in den EAG enthaltenen Edelmetalle. Für diese ergibt sich eine prozentuale Steigerung der Rückgewinnungsquote um 4,0 %- Punkte für Silber, bis zu 6,7 %-Punkte für Palladium und 6,8 %-Punkte für Gold. Auch der Anteil des recycelten Kupfers kann von ehemals 56,4 % auf 60,4 % um 4 %-Punkte gesteigert werden. Wesentlich geringer stellt sich die Steigerung für die enthaltenen Fe- Metalle dar, deren Erhöhung 0,6 %-Punkte beträgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 zusammengefasst. Diese Betrachtung umfasst neben den stofflich zurückgewonnenen Anteilen auch die Mengen, die in kompletten Geräten zur Wiederverwendung aufgearbeitet werden. 123 Die Ergebnisse der Stoffstrommodellierung sind für das Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) im Anhang 13 und für das Recycling-Verfahren (mit RFID) im Anhang 14 zu ersehen.

125 106 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Tabelle 15: Material Vergleich der stofflichen Rückgewinnungsquoten in den betrachteten Systemen, Angaben in Gew.-% 124 Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) stofflich zurückgewonnen in aufgearbeiteten Geräten enthalten gesamt stofflich zurückgewonnen Recycling-Verfahren (mit RFID) in aufgearbeiteten gesamt Geräten enthalten D Fe-Metalle 81,2% 3,0% 84,2% 80,6% 4,2% 84,8% + 0,6% Kupfer 53,4% 3,0% 56,4% 56,2% 4,2% 60,4% + 4,0% Silber 11,0% 3,0% 14,0% 13,8% 4,2% 18,0% + 4,0% Gold 23,0% 3,0% 26,0% 28,6% 4,2% 32,8% + 6,8% Palladium 23,9% 3,0% 26,9% 29,4% 4,2% 33,6% + 6,7% Unter der Annahme, dass der für die SG 3 festgelegte spezifische Materialgehalt der betrachteten Wertstoffe pro Mg (siehe Tabelle 13) der durchschnittlichen Zusammensetzung der im Jahr 2006 verwerteten Menge der SG 3 entspricht (ca Mg 125 ), können die in der Tabelle 16 ermittelten absoluten Wertstoffmengen zusätzlich zurückgewonnen werden. Der erhöhte Kupfereintrag in die SG 3 aufgrund der Ausstattung der Geräte mit Transpondern ist dabei bereits berücksichtigt. Tabelle 16: Ermittlung der jährlich zusätzlich zurückgewonnenen Wertstoffmengen 126 Material RQ zurückgewonnene Menge [Mg/a] Fe-Metalle , ,70 84,2% ,23 Kupfer (ohne Transponder) , ,79 56,4% 4.878,48 Silber 313,32 62,29 14,0% 8,72 Gold 22,24 4,42 26,0% 1,15 Palladium 7,16 1,42 26,9% 0,38 Material Fe-Metalle , ,53 84,8% , ,07 Kupfer (inkl. Transponder) RQ , ,02 60,4% 5.236, ,21 Silber 313,22 62,27 18,0% 11,21 + 2,49 Gold 22,23 4,42 32,8% 1,45 + 0,30 Palladium 7,16 1,42 33,6% 0,48 + 0,10 RQ = Rückgewinnungsquote Menge [g] pro Mg SG 3 (ursprünglich) Menge [g] pro Mg SG 3 (inkl. Transponder) Potenzial [Mg/a] für das Jahr 2006 Potenzial [Mg/a] für das Jahr 2006 Recycling-Standardverfahren (ohne RFID) Recycling-Verfahren (mit RFID) zurückgewonnene Menge [Mg/a] D [Mg/a] Bei dieser mengenspezifischen Betrachtung ist der Effekt der Einführung eines RFID- Systems verhältnismäßig gering, da verstärkt Edelmetalle zurückgewonnen werden, die in vergleichsweise geringen Anteilen in den Altgeräten enthalten sind. In Summe werden ca. 819 Mg mehr Wertstoffe jährlich stofflich zurückgewonnen oder in Geräten für eine Wiederverwendung gebunden. Durch die gestiegenen Rückgewinnungsquoten der einzelnen Materialien können jährlich ca. 460 Mg Fe-Metalle, ca. 360 Mg Kupfer, ca. 2,5 Mg Silber, ca. 300 kg Gold und ca. 100 kg Palladium zurückgewonnen werden. 124 Überarbeitung von [Urban et al. 2011]. 125 Von den im Jahr 2006 gesammelten Menge der SG 3, die Summe der GK 3 ( Mg) und GK 4 ( Mg, siehe Abbildung 6) in Höhe von ca Mg wurden ca Mg im Inland verwertet [BMU 2008a]. 126 Überarbeitung von [Urban et al. 2011].

126 Erhöhung zurückgewonnener Rohstoffe [Mg/a] CO 2 -Emission [Mg] je gefördertem Mg (Primärprozess) gesamte CO 2 -Emission [Mg] je gefördertem Mg (Primärprozess) CO 2 -Emission [Mg] je recyceltem Mg (Sekundärprozess) gesamte CO 2 -Emission [Mg] je recyceltem Mg (Sekundärprozess) Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 107 Die ermittelten absoluten Mengen erlauben eine Abschätzung der dadurch resultierenden jährlichen CO 2 -Entlastung. Da diese Mengen nicht bergbaulich gefördert und veredelt werden müssen, kann durch die Verwendung der im Vergleich zu den niedrigen Erzgehalten hochkonzentrierten Recyclingmaterialien eine CO 2 -Ersparnis von über Mg/a erzielt werden (siehe Tabelle 17). Diese CO 2 -Entlastung resultiert im Wesentlichen aus der Emissionsbilanzierung des Goldes (ca. 68 % der eingesparten Emissionen). Die in Tabelle 17 genannte CO 2 -Einsparung entspricht ca. 2,4 % der CO 2 -Emissionen, die bei der vollständigen Förderung des jährlich in den Altgeräten der Sammelgruppe 3 enthaltenen Wertstoffpotenzials emittiert werden würden (ca Mg CO 2 /a). Tabelle 17: Abschätzung der jährlichen CO 2 -Entlastung 127 Material D [Mg CO 2 /a] Fe-Metalle (Stahl) 458,07 1,54 a) 705,43 0,68 a) 311,49-393,94 Kupfer 358,21 3,50 b) 1.253,74 1,98 a) 709,26-544,48 Silber 2,49 150,00 b) 373,20 30,00 c) 74,64-298,56 Gold 0, ,00 b) 5.103, ,00 c) 1.020, ,62 Palladium 0, ,00 b) 856, ,00 c) 171,39-685,57 a) gemäß [Fraunhofer Umsicht 2008] 8.292, , ,16 b) gemäß Empa, ecoinvent Datenbank 2.0 c) Annahme auf Basis [Hagelüken 2009a], CO 2 -Emission im Sekundärprozess um Faktor 5 niedriger Die Mengenerhöhung an Sekundärrohstoffen und in Geräten zur Wiederverwendung gebundenen Wertstoffen, die durch die Verwendung eines RFID-unterstützten Recyclingprozesses gemäß dem oben beschriebenen Szenario mit sehr vorsichtigen Annahmen bezüglich der weiterentwickelten Aufbereitungsprozesse erreicht werden können, sind verhältnismäßig gering. Vergleichsweise deutlichere Auswirkungen zeigen sich hinsichtlich der resultierenden CO 2 -Emissionen. Da besonders aus der Förderung von Edelmetallen hohe CO 2 -Emissionen resultieren, ist bereits bei einer geringen Erhöhung der Rückführungsquoten (4,0 bis 6,8 %) für diese Edelmetalle in Summe mit einer jährlichen CO 2 -Entlastung im vierstelligen Mg- Bereich zu rechnen. 7.2 Ökonomische Betrachtung Durch die Verwendung von Transpondern werden zusätzliche Materialien in den Produktkreislauf eingebracht. Die Implementierung des beschriebenen Konzeptes einer smarten Produktkennzeichnung kann insofern hinsichtlich der Ressourcenschonung nur erfolgreich sein, wenn neben den eingebrachten Transponderbestandteilen (v. a. Kupfer, aber anteilig auch je nach Antennenausgestaltung Aluminium und Silber) ein erhöhter Anteil der in den EAG enthaltenen Materialien in einer größeren Sortenreinheit und größeren Sortenvielfalt zurückgewonnen werden kann, wobei letztere Betrachtung besonders auf die Rückgewinnung von seltenen Metallen abzielt. 127 Überarbeitung von [Urban et al. 2011].

127 108 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Die einzusetzenden Transponder sollen bereits im Rahmen der Herstellung des jeweiligen Elektro(nik)gerätes eingesetzt werden und dadurch zu Einsparpotenzialen für den jeweiligen Produzenten führen. Bei der ökonomischen Betrachtung wird angenommen, dass in den bestehenden Entsorgungsstrukturen derzeit keine RFID-Systemkomponenten vorhanden sind und eine flächendeckende Einführung einer smarten Produktkennzeichnung angestrebt ist. Grundsätzlich entstehen bei der Implementierung eines RFID-Systems folgende Kosten: Kosten für Transponder, die während der Herstellungsphase in die Elektrogeräte integriert werden, Kosten für RFID-Hardware (im Wesentlichen mobile und stationäre Lesegeräte und Daten verarbeitende PC), die die Auslesung der Transponder an den Sammelstellen und Behandlungsanlagen ermöglichen, Umbaukosten für die Integration von RFID-Hardwarekomponenten in die bestehenden Erfassungs- und Behandlungsstrukturen, Kosten für Softwareanbindung und -entwicklung für die Kommunikation und Verarbeitung der empfangenen Transponderinformationen, Kosten für den Aufbau und die Verwaltung produktspezifischer Datenbanken, weitere Kosten z. B. für Instandhaltung und Mitarbeiterschulung. Da die Transponder mit den jeweiligen Elektrogeräten in die Entsorgungsphase gelangen und i. d. R. nicht an den Hersteller zurückgeführt werden, handelt es sich bei den Transpondern um ein Verbrauchsgut, welches kostentechnisch vom Hersteller zu tragen ist. Für den Fall, dass eine smarte Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten mithilfe der Transponder verpflichtend für entsorgungstechnische Zwecke umgesetzt wird, wird die Annahme getroffen, dass die Kosten für die zu implementierenden Transponder auf den Nutzer umgeschlagen werden. Die Transponderkosten einschließlich der Kosten für das Auf- oder Einbringen in die Geräte sollten nicht höher sein als ca. 1 % des Verkaufspreises des Neugerätes. Dies entspricht im Wesentlichen der Preisspanne, für die einfache passive Transponder momentan erhältlich sind. Je nach Bauart und technischem Aufwand liegt der Preis bei einer Auflage von bis zu Stück zwischen 0,5 bis 1,0. Bei einer erhöhten Auflage kann diese Preisspanne weiter gesenkt werden. 128 Für die als geeignet angesehen smart-dome Transponder (siehe Abbildung 38) wird ein Preis von 1,5 bis 2,0 pro Stück bei einer Auflage ab Stück angenommen. Der Aufbau und die Verwaltung der produktspezifischen Datenbanken obliegt bei einer dezentralen Lösung dem jeweiligen Hersteller oder bei einer zentralen Ausgestaltung einer übergeordneten Institution (vgl. Kapitel 5.4.4). Die Einspeisung der Informationen bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsaufwand für den Hersteller. Durch eine weitgehende Automatisierung der Datenbereitstellung kann dieser Arbeitsaufwand und dadurch resultierende Kosten reduziert werden. Dies wird erreicht, indem am Ende des Produktionsprozesses das jeweilige Elektro(nik)gerät per RFID identifiziert und dessen eindeutige Identifikationsnummer automatisch in die entsprechende Datenbank aufgenommen wird. Die ökonomische Betrachtung für die Integration von RFID-Systemen in den Sammel- und Behandlungsprozessen ist losgelöst von den laufenden Kosten für die Transponder und von den Kosten für die Verwaltung der produktspezifischen Datenbanken. In den Sammel- und Behandlungsprozessen sind im Wesentlichen Systemkomponenten vorzusehen, die das Auslesen der Transponder ermöglichen. 128 Angaben verschiedener Internetauskünfte, u. a. vom

128 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 109 An Sammelstellen der öffentlich rechtlichen Entsorger (oder auch bei Rückgaben über den Handel) kann die Erfassung und Identifikation mittels Handlesegeräten umgesetzt werden. Zur Sicherung des Betriebsablaufs sollten an dieser Stelle Ersatzgeräte vorgehalten werden. Der zuständige Mitarbeiter registriert die angelieferten EAG direkt vor Ort, die empfangenen Daten werden per Docking-Station an die datenverarbeitende Einheit übermittelt. Geeignete UHF-Handlesegeräte wie die in Abbildung 39 dargestellten Geräte von Nordic ID und Motorola sind für einen Preis zwischen ca bis inkl. Docking-Station erhältlich. Im Weiteren wird angenommen, dass ein PC mit Internetanbindung bereits vorhanden ist. Für die Eingangserfassung in Behandlungsanlagen wird für Zerlegeeinrichtungen mit hoher Jahresdurchsatzmenge eine RFID-Gate-Lösung oder Portal-Applikation vorgesehen. 129 Über einen Gurtförderer zugeführte gekennzeichnete Elektroaltgeräte können durch diesen Aufbau an zentralen Eingangspunkten stationär ausgelesen werden. Die Abbildung 46 zeigt exemplarisch den Aufbau einer Portal-Applikation und den dafür geeigneten UHF-Leser. Abbildung 46: Stationärer UHF-Leser (links) und Anordnung dieser Leser als Portal- Applikation zur Identifikation gekennzeichneter Elektroaltgeräte an zentralen Eingangspunkten in Zerlegeeinrichtungen (rechts) Gemäß der dargestellten Portal-Applikation 130 werden bis zu vier stationäre UHF- Lesegeräte 131 eingesetzt, die zurzeit jeweils zwischen und kosten. Für die Installationskosten werden einmalig angenommen. Mit diesem Aufbau soll eine lageunabhängige Identifikation der Transponder ermöglicht werden (vgl. hierzu auch Kapitel 5.3). Sofern in der bestehenden Infrastruktur nicht vorhanden, ist bei diesem Aufbau ein Gurtförderer vorzusehen, über den die gekennzeichneten EAG die Leseeinrichtung passieren. Entsprechende Gurtfördersysteme sind für einen Preis zwischen bis inklusive Antrieb und Aufbau erhältlich. 132 Für weitere Um- und Einbaukosten in Folge der RFID-Integration in den bestehenden Prozess werden Kosten in einer Größenordnung von weiteren bis angesetzt. Die entstehenden Kosten für die Software, die die Kommunikation und Verarbeitung der empfangenen Transponderinformationen steuert, sind schwer zu quantifizieren. Die Bandbreite reicht von einfacher Treibersoftware bis hin zu komplexen Managementsystemen mit 129 Die ökonomische Betrachtung geht davon aus, dass 50 % der Zerlegeeinrichtungen mit hoher oder höherer Jahresdurchsatzmenge dieses Verfahren anwenden. Die verbleibenden 50 % verwenden Handlesegeräte. 130 Konzept einer Portallösung mit dem UHF-Leser UDL 500 der Firma deister electronic [deister electronic 2005]. 131 In der Abbildung dargestellt ist der UHF-Leser UDL 500 der Firma Deister [deister electronic 2008]. 132 Die ökonomische Betrachtung geht davon aus, dass in 20 % der Zerlegeeinrichtungen ein zusätzliches Gurtfördersystem installiert werden muss.

129 110 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung diversen Zusatzfunktionen, wie z. B. Hardwareüberwachung und Analysetools, die auch in dem beschriebenen Szenario zumindest teilweise erforderlich sind. Generell beziffern sich die Kosten für die Softwaresysteme in dem Bereich von wenigen Euro bis weit über Bei einer flächendeckenden Nutzung von RFID-Systemen in Entsorgungsprozessen von Elektroaltgeräten ist davon auszugehen, dass dafür eigens entwickelte, standardisierte Lösungen vorhanden sein werden. Für die Nutzung dieser Systeme in den Betrieben fallen Lizenzkosten an, die zwischen 750 und betragen und zeitlich befristet sein können. Weitere Kosten, z. B. für die Schulung der Mitarbeiter und Instandhaltung, hängen stark von den Begebenheiten des jeweiligen Betriebs ab und müssen individuell bestimmt werden. Die zu erwartenden Gesamtkosten sind in Tabelle 18 dargestellt. Unter den genannten Annahmen betragen die Gesamtkosten für die erstmalige Implementierung von RFID-Systemen an öffentlich-rechtlichen Sammelstellen zwischen ca. 8,9 und 12,8 Mio.. Die zu erwartenden Kosten für die Ausrüstung von Zerlegebetrieben betragen zwischen 4,3 und 6,1 Mio.. Die Kosten für die Ausrüstung einer einzelnen Sammelstelle oder eines einzelnen Zerlegebetriebes mit Handlesegeräten in doppelter Ausführung liegen zwischen und 8.250, inkl. erforderlicher Softwarelizenz. Die Ausstattung eines Zerlegebetriebes mit Handlesegeräten beträgt ebenfalls zwischen bis Der aufwendigere Einbau eines stationären Lesegerätes kostet zwischen und bis zu inkl. Gurtförderer und Softwarelizenz. Tabelle 18: Kostenübersicht für eine Implementierung von RFID-Systemen bei öffentlichen Sammelstellen und Zerlegebetrieben 133 Handlesegerät [ ] bis bis Anzahl [Stk] Zwischensumme [ ] bis bis Stationäre Lesegeräte [ ] bis erstmalige Installation [ ] - Ein- und Umbaukosten [ ] bis Gurtförderer (optional, bei 20%) [ ] bis Anzahl (50%) [Stk] Zwischensumme [ ] bis Software [ ] 750 bis bis Anzahl [Stk] Zwischensumme [ ] bis bis weitere Kosten [ ] Gesamtkosten [ ] bis bis Für öffentlich rechtliche Sammelstellen im Jahr 2008 [Deutscher Bundestag 2011a]. Kosten der RFID-Systemimplementierung in Sammelstelle (öre) 1 Zerlegebetrieb k. A. k. A. 2 Für 304 Zerlegeeinrichtungen im Jahr 2009 [Statistisches Bundesamt 2011]. Die Kosten für die Ausstattung alternativer Rücknahmestellen wie dem Handel oder die Ausrüstung von Schlüsselpunkten weiterer Einsatzoptionen einer smarten Produktkennzeichnung (vgl. Kapitel 6.3) sind hierbei nicht berücksichtigt. Die einzelnen Kostenpositionen können aber für die jeweils dort zutreffenden Rahmendaten (Art der Rücknahme, Anzahl Annahmestellen) angewendet werden. 133 Überarbeitung von [Urban et al. 2011].

130 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 111 Durch den erhöhten Wertschöpfungsgrad bei der Behandlung werden die in Tabelle 18 aufgeführten, überwiegend einmaligen Kosten anteilig aufgefangen. Aus der Modellierung der ökologischen Betrachtung am Beispiel der SG 3 (vgl. Kapitel 7.1) folgt, dass vor allem der Anteil zurückgewonnener Edelmetalle erhöht werden kann. Bezogen auf einen durchschnittlichen Rohstoffpreis in den Jahren 2005 bis 2009 (siehe Abbildung 3) entspricht die Summe der durch die Verwendung des RFID-Systems zusätzlich zurückgewonnenen Wertstoffe ca. 11,7 Mio. US$/a bzw. ca. 8,9 Mio. /a. 134 Der Großteil der Summe resultiert aus dem zurückgewonnenen Gold (ca. 65 %) und Kupfer (ca. 18 %). Der Anteil des Silbers und des Palladiums beträgt jeweils ca. 8 %, Fe-Metalle spielen mit ca. 1 % eine deutlich untergeordnete Rolle. Die Gesamtsumme von ca. 11,7 Mio. US$ jährlich entspricht etwa 5,3 % des monetären Wertes der betrachteten Materialien, die jährlich potenziell in der SG 3 insgesamt enthalten sind (ca. 220,5 Mio. US$ oder 168 Mio. ). Tabelle 19: Abschätzung des monetären Wertes zurückgewonnener Wertstoffe 135 Material Erhöhung zurückgewonnener Rohstoffe [Mg/a] Ø Preis [US$/kg] (2005 bis 2009) Gesamtwert zurückgewonnener Menge [US$/a] Fe-Metalle (Stahl) 458,07 0,24 a) ,00 Kupfer 358,21 5,98 a) ,46 Silber 2,49 390,76 a) ,24 Gold 0, ,88 a) ,66 Palladium 0, ,76 a) ,44 a) ermittelt auf Basis [USGS 2010] ,80 Auch wenn letztlich dieser grob abgeschätzte monetäre Wert zusätzlich zurückgewonnener Materialien nicht unmittelbar auf die öffentlichen Sammelstellen und Zerlegebetriebe umgelegt werden kann, scheint die Umsetzung eines RFID-unterstützten Sammel- und Recyclingprozesses im gesamtwirtschaftlichen Kontext durchaus lohnenswert. Bezogen auf die erstmaligen Implementierungskosten von maximal ca. 19 Mio. kann ein zusätzlicher Wertstoffwert, der sich allein aus der SG 3 begründet, von ca. 8,9 Mio. (11,7 Mio. US$) entgegengestellt werden. Dies entspricht einem Anteil von ca. 47 %. 7.3 Umweltrechtliche Betrachtung Die Umsetzung einer smarten Produktkennzeichnung bietet in einem erhöhten Maße das Potenzial, einen unterstützenden Effekt zur Erreichung umweltrechtlicher Zielsetzungen beizutragen. Die im ElektroG genannten Instrumente können durch die Implementierung eines auf RFID basierenden Informationssystems in einer bisher nicht vorhandenen Dimension wahrgenommen werden. Zumindest für Teilfraktionen der Gesamtmenge an EAG, z. B. Geräte einer bestimmten Kategorie oder eines bestimmten Typs, Geräte spezieller Hersteller oder Geräte mit speziellen Merkmalen, ist das Konzept einer smarten Produktkennzeichnung umsetzbar. Daraus ergeben sich positive Synergieeffekte, die derzeit monetär zwar nicht quantifizierbar 134 Es wird ein Umrechnungskurs von 1 = 1,3120 US$ zugrunde gelegt (Abfrage Stand ). 135 Überarbeitung von [Urban et al. 2011].

131 112 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung sind, aber zu einem grundsätzlich zielgerichteten und nachhaltigeren Umgang mit EAG allgemein in der Entsorgungswirtschaft führen und den formulierten umweltrechtlichen Zielsetzungen folgen. Diese haben i. d. R. positive Auswirkungen auf alle im ElektroG genannten Adressaten: Mitteilungs- und Informationspflichten: automatische Erfassung von Altgeräte- und Mengenströmen bei Sammlung und Behandlung und Weiterleitung an Behörden, automatische Bereitstellung von Informationen über Wiederverwendung und stoffliche Verwertung an Wiederverwendungseinrichtungen, Behandlungsanlagen und Anlagen zur stofflichen Verwertung. Rückgabepflicht und Sammelquote: Unterstützung individueller Sammelsysteme oder Rückführung bestimmter Geräte an den jeweiligen Hersteller, (automatische) Zuordnung und Kategorisierung (herstellerspezifisch, material- oder verwertungswegabhängig), Unterstützung von Pfand- und Prämiensystemen. Abfallverbringung und Monitoring: Abgrenzung von Abfall und Gebrauchtgerät, Unterstützung von Kontroll- und Überwachungssystemen. Kostenanlastung: herstellerspezifisch, auch bei einem kollektiven Rücknahmesystem, abhängig von (recyclinggerechter) Produktkonzeption, für im Rücklauf befindliche Geräte (Echtzeit). Erfassungs-, Behandlungs- und Verwertungsverfahren: Kategorisierung der Altgeräte hinsichtlich möglicher lohnender Wiederverwendung oder nachfolgende Verwertungsverfahren, differenzierte, zielgerichtete Behandlung abhängig von Auswertung der Informationen zum Materialgehalt, Kenntnis von Schad- und Störstoffen (Arbeitssicherheit) und besonderen Wertstoffen (z. B. Seltene Erden, Sondermetalle) zur Schaffung ausreichender Mengen für eine anschließende stoffliche Verwertung, Darbietung von Demontageanleitungen zur Unterstützung manueller oder automatischer Demontageprozesse zur Erhöhung der Wertschöpfung hinsichtlich Quantität und Qualität, automatische Erstellung von Bilanzen und Stoffströmen. Da sich durch eine smarte Produktkennzeichnung die Systematik der Entsorgung von EAG grundlegend verändern kann, ist die (Wechsel-)Wirkung der in der Aufzählung genannten Aspekte auf die jeweiligen Akteure derzeit nicht bestimmbar. Dies sollte in weiterführenden Forschungsaktivitäten in diesem Bereich differenziert betrachtet werden. Novelle der WEEE-Richtlinie:

132 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 113 Im Januar 2012 wurde der Text zur Novelle der WEEE-Richtlinie im Europäischen Parlament verabschiedet. 136 Nach der formalen Abstimmung wird diese Novelle in Kürze rechtskräftig, und dem deutschen Gesetzgeber bleiben 18 Monate Zeit, diese in nationales Recht durch eine Novellierung des ElektroG anzupassen. Die wesentlichen Änderungen, die auch die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung beeinflussen, sind nachfolgend kurz dargestellt: a) Photovoltaikmodule werden in die erweiterte Gerätekategorie 4 (Geräte der Unterhaltungselektronik und Photovoltaikmodule) aufgenommen und innerhalb von 6 Jahren wird eine neuen Kategorisierung der EAG von zehn in zukünftig sechs Gerätekategorien (Wärmeüberträger, Bildschirmgeräte (mit einer Bildschirmoberfläche von > 100 cm²), Lampen, Großgeräte (Abmessung > 50 cm), Kleingeräte (Abmessung < 50 cm), kleine IT- und Telekommunikationsgeräte (Abmessung < 50 cm)) umgesetzt. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Dies erfordert eine Anpassung der eindeutigen Identifikationsnummer (vgl. Kapitel ) und kann mit Inkrafttreten der Neukategorisierung unmittelbar umgesetzt werden. Um Überschneidungen mit den veralteten Gerätekategoriebezeichnungen zu vermeiden, ist bei der Auslesung der ID eine Abfrage des Gerätealters zu berücksichtigen, die angibt, ob es sich um eine neue oder veraltete Gerätekategoriebezeichnung handelt. b) Die Art der getrennten Sammlung wird ausgeweitet. Zukünftig wird demnach eine Rücknahmepflicht für den Handel gelten, ohne dass dort Neugeräte gekauft werden müssen. Dies gilt m. E. für Vertreiber in Einzelhandelsgeschäften mit einer Verkaufsfläche von > 400 m² für Elektro(nik)geräte, wenn die kostenfrei abzugebenden EAG < 25 cm sind. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Die verpflichtende Rücknahme im Handel erfordert die dortige Ausstattung mit geeigneten Auslesegeräten (vgl. Kapitel ), vornehmlich als Handlesegerät ausgeführt. Durch die Identifikation der EAG bei Rücknahme werden gleichzeitig notwendige Nachweispflichten abgegolten. Für die betreffenden Vertreiber war die Rücknahme bisher freiwillig (vgl. Kapitel 2.4.1). Auf die bisher nicht näher bestimmte Anzahl auszurüstender Annahmestellen im Einzelhandel entfallen zwischen bis pro Annahmestelle (vgl. Kapitel 7.2). c) Zukünftig werden neue, höhere Sammelquoten gelten. Ab voraussichtlich 2016 müssen 45 % der im Durchschnitt der letzten drei Jahre verkauften Neugeräte gesammelt werden. Ab 2019 steigt diese Quote auf 65 % der im Durchschnitt der letzten drei Jahre verkauften Neugeräte oder alternativ auf 85 % der in Deutschland anfallenden EAG. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Über die Meldedaten der die in Verkehr gebrachten Elektro(nik)geräte kann die Ermittlung der zu erreichenden Sammelquoten erfolgen. Für die letztgenannte Betrachtung fehlt derzeit noch eine geschlossene Datengrundlage (vgl. Kapitel ). Eine smarte Produktkennzeichnung kann an dieser Stelle hilfreiche Informationen über tatsächliche Nutzungsdauern geben und Prognosen zur Ermittlung potenziell anfallender EAG-Mengen (vgl. Kapitel ) geben. 136 Legislative Entschließung des Europäischen Parlaments vom 19. Januar 2012 zu dem Standpunkt des Rates in erster Lesung im Hinblick auf den Erlass der Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates über Elektro- und Elektronik-Altgeräte, angenommene Texte vom , P7_TA(2012)0009.

133 114 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung d) Die bestehenden Verwertungsquoten werden um 5 % angehoben. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Eine smarte Produktkennzeichnung unterstützt Behandlungsverfahren und kann deren Effizienz steigern. Sie kann somit ein Medium zur Zielerreichung einer höheren Anforderung an das Recycling sein. e) Die Beweislast bei einem Export von EAG soll zukünftig umgekehrt werden. Somit hat der Händler nachzuweisen, dass es sich tatsächlich um ein Gebrauchtgerät handelt. Entsprechend sind eine Rechnungs- oder Vertragskopie über den Verkauf der Elektro(nik)geräte, ein Prüfbeleg über den Test der Funktionsfähigkeit und eine Erklärung des Besitzers, dass es sich bei den Geräten nicht um Abfall handelt, vorzulegen. Außerdem sind die Geräte angemessen vor Beschädigungen durch geeignete Verpackung und Verstauung zu schützen. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Diese Entwicklung spricht gegen den in Kapitel skizzierten Einsatz der smarten Produktkennzeichnung zur Kontrolle bei Verbringung. Die Prüfung und die Aufzeichnung der Prüfungsergebnisse hingegen können durch die Verwendung der eindeutigen Identifikationsnummer entsprechend dem Beispiel des TÜV Süd (vgl. Kapitel 5.4.2) organisiert und koordiniert werden. 137 f) Ergänzend werden einige Maßnahmen zur Förderung einer Wiederverwendung genannt. Demnach sind die den Behandlungsanlagen bereitzustellenden Informationen (vgl. Kapitel ) zukünftig explizit kostenlos zur Verfügung zu stellen. Außerdem heißt es in Artikel 6 Abs. 2: Im Interesse einer möglichst weit gehenden Vorbereitung zur Wiederverwendung schaffen die Mitgliedsstaaten günstige Voraussatzungen dafür, dass [ ] vor jeder weiteren Verbringung diejenigen Altgeräte, die zur Wiederverwendung vorbereitet werden sollen, [ ] separiert werden können [ ]. Auswirkung auf die Systematik einer smarten Produktkennzeichnung: Die kostenlose Bereitstellung produktspezifischer Informationen entspricht der Systematik der smarten Produktkennzeichnung. Um diese Informationen nutzen zu können, müssen in den Erfassungs- und Behandlungseinrichtungen RFID-Lesesysteme implementiert werden, was Kosten bei den Akteuren der Entsorgung verursacht (vgl. Kapitel 7.2). Über die smarte Produktkennzeichnung und den in Kapitel gezeigten Bewertungskriterien zur Eignung der Wiederverwendung, kann die Separierung entsprechender EAG bereits am Ort der Erfassung stattfinden und diese maßgeblich erleichtern. Durch diese zukünftigen rechtlichen Änderungen wird der Einsatz einer smarten Produktkennzeichnung nicht gehemmt, und es sind ggf. nur sehr geringe Modifikationen bei der vorgestellten Systematik vorzunehmen (vgl. a)). Besonders bei der Rücknahme von EAG über den Einzelhandel (vgl. b)) und bei der Separierung von für eine Wiederverwendung geeigneten EAG sowie kostenlose Informationsbereitstellung (vgl. f)) können diese Prozesse maßgeblich unterstützt und vereinfacht werden. 7.4 Umsetzungschancen einer smarten Produktkennzeichnung Wie skizziert, bietet das angestrebte, auf RFID basierende Informationssystem das Potenzial, die Erfassung und Behandlung von EAG maßgeblich zu unterstützen und die Produktverantwortung für Elektro(nik)geräte in einer bisher nicht vorhandenen Dimension zu realisieren. 137 Siehe hierzu Anhang VI Mindestanforderungen an die Verbringung der Novelle der WEEE-Richtlinie vom 19. Januar 2012.

134 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung 115 Die technischen Anforderungen an die smarte Produktkennzeichnung wurden im Kapitel ausführlich beschrieben. Hierbei wurde bereits berücksichtigt, dass Komponenten eingesetzt werden, die sich in einer praktischen Anwendung befinden und den Rahmenbedingungen bei der Erfassung und Behandlung von EAG entsprechen. Somit stellt die Ausstattung der Einzelgeräte mit Transpondern und Ausrüstung der Schlüsselpunkte mit den Hardware-Komponenten eine lösbare technische Herausforderung dar. Ein vergleichsweise größerer Aufwand ist bei der Einführung der smarten Produktkennzeichnung die Entwicklung, Ausgestaltung und Standardisierung des Datentransfers und der Kommunikation. Besonders das Beispiel der Einführung der eanv (vgl. Kapitel 5.4.4) macht deutlich, dass die Ablösung alter Kommunikationsstrukturen zugunsten einer elektronische Ebene trotz anfänglicher Schwierigkeiten im großen Umfang möglich ist. Mit dem Konzept der smarten Produktkennzeichnung werden noch größere Anforderungen an die Implementierung gestellt, zumal weitaus mehr Akteure beteiligt und mehr Informationen verarbeitet werden müssen. Dass eine smarte Produktkennzeichnung möglich und auch kurzfristig wahrscheinlich ist, zeigt das Beispiel der Entwicklung des Internets. Seit der ersten Webseite, die online ging, vergingen bis heute lediglich etwas mehr als 20 Jahre. Zurzeit stehen über 200 Millionen Websites im World Wide Web [Schreib 2010]. In dieser kurzen Zeitspanne entwickelte sich das Internet von einer sehr eingeschränkt zugänglichen, ehemals militärisch genutzten Informationsquelle zu einem öffentlich verfügbaren und allgemein einsetzbaren Informationsmedium, das heute nahezu uneingeschränkt und mobil nutzbar ist. Smartphones sind bereits heute in der Lage, Auto-ID Kennzeichnungen wie Barcodes oder RFID-Transponder zu lesen und zugehörige Informationen zu übermitteln. Technologische Weiterentwicklungen auf dem IT-Sektor wie z. B. das sog. Cloud Computing fördern diese Entwicklung. 138 Im Zusammenhang mit RFID bedeutet diese Technologie, dass von überall Daten gesendet/empfangen und in der cloud, einer Datenwolke hinterlegt werden können. Die Server und die Software, über die z. B. produktspezifische Daten vorgehalten werden, müssen nicht mehr dort installiert sein, wo RFID im Einsatz ist. Kunden und Händler können z. B. über Smartphones logistische Abläufe verfolgen und dabei sehen, wie viele Teile produziert, in den Markt eingeführt, für die Entsorgung gesammelt, demontiert, aufbereitet, qualitätsgeprüft, eingelagert oder bereits verkauft wurden [RFID-Atlas 2011]. Mit dem EPC liegt zudem bereits eine standardisierte Identifikationsnummer vor, die eine weltweit eindeutige und überschneidungsfreie Produktidentifikation unter Verwendung von RFID ermöglicht. So können Informationen in Echtzeit bereitgestellt und dadurch die Informationstransparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette erreicht werden [GS1 2009]. Die aufgeführten Aspekte sind Bausteine und Schritte zu einem Internet der Dinge, mit einer grundsätzlich neuen Qualität der rechnergestützten Informationsverarbeitung. Alltagsgegenstände werden mit digitaler Logik, Sensorik und der Möglichkeit zur Vernetzung ausgestattet, sodass Computer als eigenständige Geräte verschwinden und in den Objekten der physischen Welt aufgehen [Fleisch/Mattern 2005]. 138 Unter Cloud Computing versteht man vereinfacht gesagt eine Form der bedarfsgerechten und flexiblen Nutzung von IT-Leistungen und IT-Strukturen. Diese werden in Echtzeit als Service über das Internet bereitgestellt und flexibel nach Nutzung abgerechnet. Damit ermöglicht Cloud Computing den Nutzern eine Verlagerung von Investitions- zu Betriebsaufwendungen [BITKOM 2009].

135 116 Bewertung des Einsatzes einer smarten Produktkennzeichnung Neben diesen für die Umsetzungschancen als positiv zu bewertenden Entwicklungen des IT- Sektors und der wirtschaftlichen sowie technischen Weiterentwicklung der RFID-Technologie (vgl. Kapitel f.) werden einer smarten Produktkennzeichnung positive ökologische und ökonomische Effekte prognostiziert (vgl. Kapitel 7.1 f.). Außerdem bietet die Systematik der smarten Produktkennzeichnung herausragende Möglichkeiten, den jeweiligen Akteuren entlang des Produktlebenszyklus eines Elektro(nik)gerätes eindeutige Verantwortlichkeiten und insbesondere die Produktverantwortung zuzuweisen, zu kontrollieren und durchzusetzen. Trotz dieser durchweg positiven Aspekte hängen die Umsetzungschancen in großem Maße vom Verbraucher der gekennzeichneten Elektro(nik)geräte ab. Sollten sie aufgrund datenschutzrechtlicher Bedenken etwaige Vorbehalte gegen diese Art der Kennzeichnung haben (vgl. Kapitel 5.4.3) würde dies eine große Hürde für die Umsetzungschancen einer smarten Produktkennzeichnung bedeuten. Neben der Selbstverpflichtung der Wirtschaft zu einem datenschutzkonformen Umgang mit der RFID-Technologie gilt es gleichzeitig Anreize für den Verbraucher zu schaffen (vgl. Kapitel 8). Zumindest für Teilfraktionen der Gesamtmenge an Elektro(nik)geräten, z. B. für Geräte einer bestimmten Kategorie oder eines bestimmten Typs, für Geräte ausgewählter Hersteller oder für Geräte mit besonderen Merkmalen (z. B. besonderer Wertstoffgehalt), erscheint der dargestellte Einsatz der RFID-Technik lohnend und umsetzbar. Dies betrifft u. a. die Materialien Indium (aus Flachbildschirmen), Tantal (in Kondensatoren auf Leiterplatten), Neodym (Magnete von Festplatten) und Lithium (Glaskeramiken von Ceran-Kochflächen), die derzeit noch nicht wirtschaftlich stofflich verwertet werden können [Bröhl-Kerner 2012]. Durch die Identifikation von Geräten im Sammelgemisch, die diese Materialien in ihren Komponenten beinhalten, können durch Identifikation und gezielter Demontage Stoffströme generiert werden, die für anschließende Verwertungsverfahren ausreichend hoch konzentriert sind. Bis eine ausreichende Sättigung gekennzeichneter EAG bei der Erfassung (ca. 90 %) erreicht ist, ist abhängig von der Geräteart mit drei (für z. B. Fotokameras) und bis zu 14 Jahren (für z. B. Haushaltsgroßgeräte) zu rechnen [Bilitewski et al. 2008] Vereinfachte Ermittlung des Geräteaufkommens unter Verwendung der Gauß schen Normalverteilung [Bilitewski et al. 2008].

136 Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse 8.1 Handlungsempfehlungen Mit der Umsetzung einer smarten Produktkennzeichnung wird ein sowohl abfalltechnisches als auch abfallwissenschaftliches Neufeld betreten. Um eine derartige entsorgungstechnisch relevante und innovative Entwicklung voranzutreiben, werden auf Basis des ausgearbeiteten Konzeptes der smarten Produktkennzeichnung Handlungsempfehlungen an verschiedene Adressaten formuliert. Im Sinne des Kreislaufgedankens stellt das Medium RFID eine informationstechnische Vernetzung zwischen der Hersteller- und der Entsorgerebene dar. Um einen größtmöglichen Nutzen beim Einsatz in der Entsorgung zu erzielen, müssen daher abfallwirtschaftliche Betriebe frühzeitig in die Definitionen relevanter Standards, der technologischen Weiterentwicklung sowie in die Problematik des Datenschutzes einbezogen und selber aktiv werden. Nur die Kooperation aller betroffenen Instanzen kann einen nachhaltigen, datenschutzkonformen und verantwortlichen Umgang mit RFID gewährleisten. Die Hersteller haben bei dieser Art der Informationsübermittlung eine Schlüsselrolle inne. Hier sind die Elektro(nik)geräte mit Transpondern zu kennzeichnen, was zusätzliche Kosten verursacht, und vor allem produktspezifische Informationen bereitzustellen. Besonders letzteres stellt im Hinblick auf Datensicherheit und Wahrung von internen Informationen eine besondere Hürde dar. Gleichzeitig sind produktspezifische Informationen auf Basis rechtlicher Regelungen z. B. im Rahmen von Konformitätserklärungen oder der Informationspflichten an Verbraucher und Behandler von EAG weiterzugeben und transparent zu machen. Hier gilt es, in Absprache mit den Informationsbereitstellenden (Hersteller, ggf. Vertreiber), den Informationsnutzenden (Entsorger) und den Informationskoordinierenden (Behörden, Rechtsprechung) eine bereitzustellende Datentiefe abzustimmen, die Konsens und gleichzeitig in der Lage ist, das auf Entsorgerseite bestehende Informationsdefizit zu reduzieren. Außerdem sollte seitens der Hersteller unbedingt angestrebt werden, eine smarte Produktkennzeichnung sowohl für die internen betrieblichen Zwecke einzusetzen und gleichzeitig damit die Vorteile wahrzunehmen, die diese Kennzeichnung bzgl. ihrer Altprodukte bietet. Hierzu zählen besonders eine Entsorgungskostenentlastung bei herstellerspezifischer Kostenzuweisung und/oder die Rücknahme eigener Altprodukte, die im Sammelgemisch identifiziert werden. Darüber hinaus kann RFID in bestehende Qualitäts- und Umweltmanagementsysteme (DIN EN ISO 9001 und DIN EN ISO 14001) nutzbringend integriert werden und alternative Kennzeichnungsmethoden wie z. B. optische Produktkennzeichnungen ablösen, mit zugehörigen Informationen ergänzen und/oder verifizieren. Im Rahmen einer Selbstverpflichtung ist die Wirtschaft bereits heute angehalten, den Datenschutzbehörden eine Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA oder Privacy Impact Assessment, PIA) für neue Marktanwendungen von RFID zur Verfügung zu stellen. Die Durchführung einer DSFA ist im Anhang 15 beschrieben. Für die Anwendung einer smarten Produktkennzeichnung gilt, dass keine personenbezogenen Daten verarbeitet werden, aber mit einem Transponder gekennzeichnete portable Elektro(nik)kleingeräte wie z. B. Mobiltelefon, Digitalkamera, MP3-Player regelmäßig mitgeführt werden. Somit ergibt sich zumindest für diese und vergleichbare Geräte ein relevantes Datenschutzrisiko, welches die Erstellung einer kleinen DSFA erforderlich macht.

137 118 Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse Datenschutz kann allein durch gesetzliche Vorschriften nur begrenzt erreicht werden, weil deren Einhaltung nicht immer gewährleistet ist. Wird eine Technologie und ihre Anwendung von vornherein datenschutzkonform gestaltet, kann Datenschutz häufig deutlich effektiver realisiert werden. Da sich ein gekennzeichnetes Elektro(nik)gerät während seiner Nutzung im Wirkungsbereich des Verbrauchers befindet, ist dieser entscheidend für den Erfolg einer smarten Produktkennzeichnung. Wichtig ist daher, dass Datenschutzbedenken der Verbraucher gegenüber der RFID-Technologie im Allgemeinen und der smarten Produktkennzeichnung im Besonderen abgebaut werden und gleichzeitig durch die Produktkennzeichnung ein zusätzlicher Nutzen für den Verbraucher geschaffen wird. Dadurch soll erreicht werden, dass der Transponder während der Nutzungsphase nicht abgelöst oder zerstört wird. Bei Elektro(nik)geräten sind vor allem Reparatur- und Gewährleistungsinformationen für den Nutzer hilfreich. Es ist aber auch möglich, mittels RFID-System gezielt Informationen z. B. über den Stromverbrauch einzelner Geräte zu generieren und auf dieser Basis Stromsparmaßnahmen zu realisieren. Auch können für Geräte Reinigungs- und Wartungserinnerungen, abhängig von der Nutzungsintensität, eingerichtet werden. Die Novelle des Verbraucherinformationsgesetzes (VIG) sieht vor, dass Verbraucherinnen und Verbraucher gegenüber Behörden eine konkrete Auskunft zu bestimmten Produkten oder verbraucherrelevanten Sachverhalten verlangen können [Deutscher Bundestag 2011b]. Gemäß der Novelle sollen zukünftig auch technische Verbraucherprodukte, die unter den Anwendungsbereich des Produktsicherheitsgesetzes fallen (wie z. B. Haushaltsgroßgeräte), in diese Informationsbereitstellung aufgenommen werden. Die Kommunikation und Datenbreitstellung kann dabei über die smarte Produktkennzeichnung erfolgen. Zu empfehlen ist in diesem Zusammenhang ein standardisiertes Symbol, das in Kombination mit einer weitergehenden Aufklärung den Verbraucher über das Vorhandensein einer smarten Produktkennzeichnung und damit verbundenen datenschutzrechtlichen Risiken aufklärt sowie über den Nutzen, der mithilfe dieser Kennzeichnung in der Entsorgungswirtschaft verbunden ist, informiert. Für den Einsatz in der Entsorgung kann es ggf. ausreichend sein, wenn mit Verkauf des Elektro(nik)gerätes die letzten Nummern der eindeutigen Identifikationsnummer gelöscht werden, sofern dadurch die für die aufgezeigten Anwendungskonzepte benötigte Datentiefe übermittelt werden kann. Dies würde die datenschutzrechtliche Problematik beim Mitführen gekennzeichneter Geräte hinsichtlich der Erstellung von Bewegungsprofilen entschärfen, gleichzeitig aber vermeintliche Einschränkungen besonders von Verbraucheranwendungen (z. B. bei Gewährleistungsfällen) nach sich ziehen. Die Akteure der Entsorgungswirtschaft, die die smarte Produktkennzeichnung in ihren Prozessen einsetzen, sollten explizit für den Einsatz und die Verwendung geschult werden. Dabei ist es hilfreich, wenn unter Beteiligung von Fachleuten (RFID-Systemanbieter, Hersteller, Entsorger, öffentliche Stellen) Richtlinien für die Integration der RFID-Systeme in den Betrieben und Leitlinien für den Einsatz entworfen werden. Bei der Systematik einer smarten Produktkennzeichnung ist grundsätzlich festzulegen, ob diese im Rahmen einer freiwilligen Maßnahme durch die Hersteller (im Sinne der Weiternutzung bereits eingesetzter Transponder), Selbstverpflichtung durch die Hersteller (im Sinne der verstärkten Wahrnehmung der Produktverantwortung) oder durch gesetzlich verpflichtende Maßnahmen (z. B. im Sinne der Ressourcenschonung, Umsetzung 13 Abs. 6

138 Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse 119 ElektroG) umzusetzen ist. Dies wirkt sich im Weiteren auf die Organisation der produktspezifischen Datenbanken aus, die bei den beiden erstgenannten Aspekten von Herstellerseite und bei Letzteren von behördlicher Seite koordiniert wird. Besonders wichtig ist hierbei, dass der Zugang zu detaillierten produktspezifischen Daten dieser Datenbank nur autorisierten Nutzern vorbehalten ist. Dies betrifft vor allem den Erstbehandler, der gemäß ElektroG zertifiziert sein muss. Daher sollte die Vergabe der Autorisation zur Nutzung der produktspezifischen Datenbank unbedingt an das Zertifizierungsverfahren für Erstbehandler von EAG gekoppelt sein. Bei der Entwicklung der Zugangsautorisation ist das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik einzubeziehen. Aus technischer Sicht ist zu empfehlen, unter fachmännischer und wissenschaftlicher Begleitung den konzipierten Einsatz der smarten Produktkennzeichnung für eine bestimmte Gerätegruppe oder Geräte mit bestimmten Merkmalen in einem Pilotversuch umzusetzen. Ein mögliches zukünftiges Szenario ist die Kennzeichnung von Produkten und Bauteilen, die seltene bzw. strategische Metalle und Mineralien enthalten. Um die Versorgungssicherheit der von der EU Kommission als kritisch eingestuften Metalle und Mineralien zumindest anteilig aus Recyclingverfahren zu gewährleisten, kann durch eine Vorseparierung entsprechender Altprodukte und Bauteile mittels RFID die Konzentration dieser überwiegend dissipativ verwendeten Materialien auf ein für ein spezielles Recyclingverfahren ausreichendes Maß angehoben werden. Hierfür ist im Dialog zwischen Herstellern und Wirtschaftsexperten festzulegen, welche Materialien aus nationaler Sicht in besonderem Maße zukünftig verstärkt von der Wirtschaft benötigt werden und in welchen Elektro(nik)geräten diese Materialien vorkommen. 8.2 Übertragung der Erkenntnisse auf weitere Produkte Grundsätzlich sind die genannten Konzepte und Szenarien der Anwendung einer smarten Produktkennzeichnung auf alle Abfallfraktionen übertragbar, die als Produkt auf Artikelebene oder als Bauteil mit Transpondern gekennzeichnet werden und auch im Abfallstrom in ihrer weitgehend ursprünglichen Produktidentität auftreten. Demnach ist eine RFID-Kennzeichnung für einen späteren Einsatz in der Entsorgung auf Altreifen, Fahrzeugkatalysatoren und weiteren Fahrzeugbauteilen, CDs/DVDs, Energiesparlampen, Altkleider (auch Schuhe), Batterien und Kunststoffverpackungen prinzipiell vorstellbar. Neben einer neuen datenschutzrechtlichen Gefährdungslage gilt der Anwendungsnutzen einer smarten Produktkennzeichnung für diese durchweg weniger materiell komplexen Abfälle abzuwägen und die Auswirkungen der Kennzeichnung auf die derzeit bestehenden Entsorgungsstrukturen zu prüfen. Die Zielsetzung einer smarten Produktkennzeichnung kann, wie z. B. bei der Einführung von Pfandsystemen, ganz unterschiedlich sein. Die Lenkung und Rückgewinnung von Wertstoffen sowie die gezielte Rücknahme/Entfrachtung von Schadstoffen sind hierbei wesentliche Aspekte. Beispielsweise ist vorstellbar, dass die Kennzeichnung von Bekleidungsstücken über die ursprüngliche Anwendung wie Kommissionierung, Lagerhaltung und Distribution hinaus Informationen zur Pflege (zu wählender Waschgang) für den Verbraucher vorhält und auch in der Entsorgungsphase durch die Übermittlung von u. a. Art, Größe und Hersteller wichtige Informationen für die Altkleideraufbereitung übermitteln kann. Für Fahrzeuge respektive Fahrzeugbauteile sind analog zum konzipierten Einsatz in der EAG-Behandlung Einsatzmöglichkeiten bei Wartung, Nachweisführung sowie Demontage umsetzbar.

139 120 Handlungsempfehlungen und Übertragung der Erkenntnisse Für alle genannten Bereiche gilt, dass die zu verwendenden Transponder nicht ausschließlich für den Zweck des Recyclings aufgebracht werden sollten, sondern herstellerseitige Vertrauensmaßnahmen getroffen werden, um bereits in der Produktion eingesetzte und am Produkt verbleibende Transponder auch für Entsorgungszwecke nutzbar zu machen. Besonders in der Fahrzeug- und Textilindustrie werden bereits großflächig Produkte und Bauteile mit Transpondern gekennzeichnet. Hier gilt es also verstärkt anzusetzen, um diese Grundlagen für die Belange der Entsorgungswirtschaft weiter auszubauen und nutzbar zu machen. Die RFID-Technologie kann für die Entsorgungswirtschaft einen wesentlichen Fortschritt bei der Behandlung dieser Altprodukte bringen. Voraussetzung ist die datenschutzrechtliche Unbedenklichkeit, um die notwendige Akzeptanz der Nutzer zu erreichen. Unabhängig von der Art des Produktes verfolgt die smarte Produktkennzeichnung generell das Ziel, einem Abfall- oder Altproduktstrom eine höhere Transparenz zu verleihen. Dies ist auch dann der Fall, wenn die in Gebäuden verbauten Gewerke mit Transpondern gekennzeichnet werden. Dies erlaubt die Aufnahme der verbauten Materialien in Form eines Katasters sowie den gezielten materialspezifischen Rückbau des Gebäudes. Abhängig von der Zielsetzung der Kennzeichnung sind Analysen der Investitions- und Prozesskosten im Vergleich eines ökonomischen (in Form von quantitativ und qualitativ höherwertigen rückgewinnbaren Stoffen) und nicht zuletzt ökologischen Nutzens (durch verbesserten Schadstoffaustrag aus diesen Stoffströmen und Einsparung von Primärrohstoffen) durchzuführen. Es darf dabei nicht vernachlässigt werden, dass eine Kennzeichnung mit Transpondern ggf. zu Verunreinigung der Rezyklate führen kann. Dies betrifft weniger die Kennzeichnung von Elektro(nik)geräten, sondern vielmehr Produkte, deren Rezyklate sensibel sind für u. a. metallische Inhaltsstoffe, wie z. B. Kunststoffe oder Glas. Im Verpackungsabfall fallen derzeit bereits vereinzelt mit Transpondern gekennzeichnete Verpackungen an, allerdings treten dadurch bedingte Auswirkungen auf Verwertungsverfahren und deren Produkte noch nicht auf.

140 Fazit und Ausblick Fazit und Ausblick Die Erfassung und Behandlung von EAG ist derzeit wenig zufriedenstellend. Dies betrifft u. a. das Verhältnis der tatsächlich verwerteten EAG-Menge im Vergleich zur potenziell anfallenden EAG-Menge und die Sammlung von EAG in kollektiven Erfassungssystemen sowie die Ausbringungsmengen und -qualitäten von besonderen Wertstoffen in den Behandlungsverfahren. Daneben wird die anzustrebende Wiederverwendung von einzelnen Geräten und Bauteilen nur in einem sehr geringen Maße umgesetzt. Die Ursache für solche bestehenden systematischen und verfahrenstechnischen Defizite ist in vielen Fällen das Fehlen produktspezifischer Informationen über die in die Entsorgung gelangenden EAG. Mit der smarten Produktkennzeichnung wurde ein Konzept erarbeitet, wie dieses Informationsdefizit unter Nutzung eines automatischen Identifikationssystems reduziert werden kann. Dafür wurde Radio Frequency Identification als geeignete Technologie bestimmt. Diese Technologie ist, im Gegensatz zu verwandten Auto-ID-Verfahren, in der Lage, Daten berührungslos und ohne erforderlichen direkten Sichtkontakt zu übermitteln. Im Sinne der smarten Produktkennzeichnung von Elektro(nik)geräten wird über eine eindeutige Identifikationsnummer, die auf einem Transponder hinterlegt ist, entlang des Produktlebenszyklus der Zugang zu produktspezifischen Daten gewährleistet. RFID ist bereits ein Medium der bestehenden Kreislaufwirtschaft und wird, nicht zuletzt durch die Verwendung in anderen Wirtschaftsbereichen, breiten Einzug in die Belange der Abfallund Entsorgungswirtschaft halten. Die Anwendung beschränkt sich derzeit allerdings auf den Einsatz in der Entsorgungslogistik, wie z. B. die RFID-unterstützte Hausmüllsammlung zur Erhebung verursachergerechter Abfallgebühren. Einen innovativen Charakter bekommt der Einsatz von RFID in der Kreislaufwirtschaft dann, wenn das einzelne Produkt intelligent ist also in der Lage ist, selbst Daten zu übermitteln, die für seine Verwertung, Weiterverwendung oder Beseitigung erforderlich sind. Dabei treten RFID-Transponder bereits in verschiedensten Abfallströmen auf, deren Potenzial derzeit noch brachliegt, da durch diese Transponder keine Übermittlung verwertbarer Informationen erfolgt. Die wichtigste Voraussetzung für einen Einsatz von RFID in der Entsorgungswirtschaft ist die Gewährleistung der Übermittlung entsorgungstechnisch relevanter Informationen. Wird die Funktion des Transponders unterbunden, bedeutet dies das Aus für eine nachfolgende Nutzung dieser Informationen in der Entsorgungsphase. Daher ist es erforderlich, dass, zum Abbau der Bedenken von Verbrauchern gekennzeichneter Elektro(nik)geräte, diese Technologie datenschutzkonform ausgestaltet wird und transparent auf den Umgang und Nutzen dieser Kennzeichnung hingewiesen wird. Dies kann geschehen, indem diese Technologie nach Abschätzung der datenschutzrechtlichen Risiken datenschutzkonform umgesetzt wird und auf die Verwendung von RFID mit Symbolen deutlich hingewiesen wird. Mit der Optimierung der Entsorgungsprozesse in Form einer smarten Produktkennzeichnung von Elektro(nik)produkten wird in abfalltechnischer Hinsicht wissenschaftliches Neuland betreten. Durch die zukünftig verstärkte Kennzeichnung von Einzelprodukten kann Abfallströmen und Altprodukten eine erhöhte Transparenz verliehen werden. Die elektronische Übermittlung einer eindeutigen Identifikationsnummer ermöglicht den Akteuren der Entsorgungswirtschaft den Zugriff auf produktspezifische Informationen, wie z. B. die materielle Zusammensetzung, wodurch das derzeit bestehende Informationsdefizit als Ursache für ein unzureichendes Recycling überwunden werden kann.

141 122 Fazit und Ausblick Mithilfe der in der Entsorgungsphase vorliegenden Informationen über u. a. Gerätekategorie, Geräteart, Hersteller und Zusammensetzung können die Erfassungs- und Behandlungsprozesse auf das jeweilige EAG abgestimmt und zielgerichtet umgesetzt werden. Die smarte Produktkennzeichnung ermöglicht u. a. eine Kategorisierung hinsichtlich der Eignung zur Wiederverwendung und gibt Aufschluss über die Art und erforderliche Tiefe von Demontageverfahren. Besonders auf die Rücknahme von EAG kann die smarte Produktkennzeichnung durch die herstellerspezifische Identifizierung von EAG im Abfallgemisch maßgeblichen Einfluss nehmen, wodurch die Wahrnehmung der Herstellerverantwortung durch herstellerspezifische Entsorgungskostenanlastung gestärkt und die Wirksamkeit recyclinggerechter Produktkonzeptionen deutlich gefördert werden. Durch die Identifikation der Geräte können diese kostentechnisch bei Eingang in den Behandlungsprozess einem Hersteller zugeordnet bzw. separat erfasst und an den Hersteller zur weiteren Behandlung rückgeführt werden. Aufgrund der zunehmenden Rohstoffknappheit und steigenden Rohstoffpreise wird die effektive stoffliche Rückgewinnung in Elektro(nik)geräten integrierter Materialien wirtschaftlich bedeutender werden und ggf. neue Recyclingtechnologien erfordern. Ebenfalls wird das Interesse der Hersteller steigen, die in ihren Produkten verbauten Wertstoffe zurückzuerhalten. Dies wird zu einem erhöhten Kommunikationsbedarf und zu einer Vernetzung zwischen Entsorgungsunternehmen und Herstellern führen, wofür RFID ein wichtiges Medium sein kann. Die smarte Produktkennzeichnung bietet das Potenzial, eine ressourcenoptimierte Kreislaufund Entsorgungswirtschaft herbeizuführen und so umweltpolitische Interessen, wie eine verstärkte Wahrnehmung der individuellen Herstellerverantwortung und die Umsetzung recyclinggerechter Produktkonzeptionen, zu fördern. Grundsätzlich gilt dabei, dass der Einsatz von RFID in der Kreislaufwirtschaft nur dann ökonomisch und ökologisch sinnvoll sein kann, wenn die zusätzlich in den Kreislauf eingebrachten Materialien (z. B. die metallischen Bestandteile der Transponder wie Kupfer) in der Entsorgungsphase zurückgewonnen werden sowie die zusätzlich verfügbaren Informationen zu höherwertigen Verwertungsstrategien und nachweislich verbesserten Recyclingquoten führen und/oder die Informationsbereitstellung die Rückgewinnung neuer, derzeit nicht verwertbarer Materialien erlaubt, die als Sekundärrohstoff in Produktionsprozesse eingesetzt werden können. Anhand der ökologischen Betrachtung wurde exemplarisch für die Sammelgruppe 3 (Geräte der Informations- und Telekommunikationstechnik, Geräte der Unterhaltungselektronik) nachgewiesen, dass aufgrund des erhöhten Anteils wiederverwendeter Geräte und stofflich verwertbarer Materialien eine deutliche CO 2 -Vermeidung erreicht wird. Für die erstmalige Implementierung geeigneter Lesegeräte in die Erfassungs- und Behandlungsprozesse ist mit Kosten in zweistelliger Millionenhöhe zu rechnen. Die jährlich erreichbaren Erlöse aufgrund der erhöhten Wertschöpfung betragen etwa die Hälfte der anfänglichen Implementierungskosten. Auch wenn über die gekennzeichneten Einzelprodukte entsorgungsrelevante Informationen übermittelt werden können, hat RFID in erster Linie eine unterstützende Funktion in den bereits bestehenden Aufbereitungs- und Behandlungsprozessen. RFID erlaubt an dieser Stelle, flexibler mit dem jeweiligen Abfallstrom umzugehen, indem z. B. bestimmte sortenreine und

142 Fazit und Ausblick 123 vermarktungsfähige Materialien abgezogen oder Schadstoffe gezielt entfrachtet werden können. Das geht aber nur, wenn produktspezifische Daten von den Herstellern zur Verfügung gestellt werden und der Verbraucher nicht aufgrund datenschutzrechtlicher Bedenken auf die Deaktivierung des Transponders besteht. Ersteres erfordert eine starke Vernetzung zwischen Produktion und Entsorgung sowie die Schaffung beiderseitiger Anreize, letzteres eine umfangreiche Aufklärung hinsichtlich des ökologischen Nutzens und der datenschutzrechtlichen Unbedenklichkeit. Die Systematik der smarten Produktkennzeichnung für Elektro(nik)geräte kann auch auf andere Altprodukte übertragen werden, sofern diese als Produkt auf Einzelartikelebene oder als Bauteil mit Transpondern gekennzeichnet werden und auch im Abfallstrom in ihrer weitgehend ursprünglichen Produktidentität auftreten. Hierbei gilt, analog zur Entsorgung von Elektro(nik)geräten, dass die Verwendung von RFID die bestehenden Entsorgungsprozesse auf der Informationsebene unterstützt und erlaubt, flexibler mit dem Abfallstrom umzugehen. Die technischen Arbeitsschritte und Prozessabläufe sind grundsätzlich beizubehalten und werden punktuell an Schlüssel- und Übergabestellen durch RFID-Systeme ergänzt. In der praktischen Umsetzung der aufgeführten Konzepte in einem betrieblichen Maßstab liegt im Besonderen der wesentliche weitere abfalltechnische Forschungsbedarf. Darüber hinaus sollte ein einheitlicher Standard der zu übermittelnden entsorgungsrelevanten Informationen definiert werden. Gleichermaßen gilt das für den Aufbau und die Verwaltung produktspezifischer Datenbanken sowie die Implementierung der RFID-Systemkomponenten in den Entsorgungsprozessen in Form eines normierten Verfahrens. Grundlage für die Verwendung von RFID in der Entsorgungsphase oder in Entsorgungsprozessen bilden die Erfahrungen von RFID-Anwendern anderer Wirtschaftszweige. Aus etablierten Anwendungen und vorhandenen Standardisierungen können Erkenntnisse auf die jeweilige Problemstellung im Entsorgungsbereich transferiert und eine Implementierung maßgeblich erleichtert werden. Vor dem Hintergrund, neue Materialien für eine stoffliche Verwertung zu erschließen, bietet sich auch kurzfristig durch die smarte Produktkennzeichnung das Potenzial, Elektro(nik)produkte, die solche Stoffe in ihren Komponenten beinhalten, in den Erfassungs- und Behandlungsprozessen zu identifizieren. Dies betrifft u. a. die kritischen Materialien Indium (aus Flachbildschirmen), Tantal (in Kondensatoren auf Leiterplatten), Neodym (Magnete von Festplatten) und Lithium (Glaskeramiken von Ceran-Kochflächen). Durch die Identifikation dieser Geräte im Sammelgemisch sowie dem gezielten Ausbau der entsprechenden Bauteile können Stoffströme generiert werden, die für anschließende Verwertungsverfahren ausreichend hoch konzentriert sind. Damit die Kreislaufwirtschaft weiter ausgebaut und effizienter gestaltet werden kann, müssen neue technische Entwicklungen aktiv genutzt werden. Im Sinne der Produktverantwortung, aber auch im Sinne einer ressourcenschonenden, geschlossen Kreislaufwirtschaft, sind Hersteller und Entsorger im gegenseitigen Interesse stärker miteinander zu vernetzen. Dies zu unterstützen und umzusetzen, dafür bietet die smarte Produktkennzeichnung herausragende Möglichkeiten.

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155 136 Literaturverzeichnis LAGA 31: Anforderungen zur Entsorgung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten, Mitteilung der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall, Altgeräte-Merkblatt 31, Stand: September 2009, 125 Seiten. PAS 1049: Übermittlung recyclingrelevanter Produktinformationen zwischen Herstellern und Recyclingunternehmen Der Recyclingpass, Publicly Available Specification (PAS) 1049 vom Dezember (2004), 26 Seiten. ProdSG: Gesetz über die Bereitstellung von Produkten auf dem Markt (Produktsicherheitsgesetz - ProdSG), Ausfertigungsdatum: 08. November RoHS-Richtlinie: Richtlinie 2002/95/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 27. Januar 2003 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten RoHS-Richtlinie (Neufassung): Richtlinie 2011/65/EU des europäischen Parlaments und des Rates vom 08. Juni 2011 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten VDI : Recycling elektrischer und elektronischer Geräte Demontage vom April 2009, Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) 2343, Blatt 3. VDI : Recycling elektrischer und elektronischer Geräte Aufbereitung, vom Januar Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) 2343, Blatt 4. VDI Recycling elektrischer und elektronischer Geräte ReUse (noch unveröffentlicht), Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) 2343, Blatt 7. VDI : Anforderungen an Transpondersysteme zum Einsatz in der Supply Chain - Allgemeiner Teil, vom April VDI : Anforderungen an Transpondersysteme zum Einsatz in der Supply Chain - Einsatz der Transpondertechnologie in der textilen Kette - HF-Systeme, vom April VDI : Anforderungen an Transpondersystemen zum Einsatz in der Supply Chain - Einsatz der Transpondertechnologie in der Mehrweglogistik, vom Mai VIG: Gesetz zur Verbesserung der gesundheitsbezogenen Verbraucherinformationen (Verbraucherinformationsgesetz VIG), Ausfertigungsdatum: , zuletzt geändert am 15. März WEEE-Richtlinie: Richtlinie 2002/96/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 27. Januar 2003 über Elektro- und Elektronik-Altgeräte WEEE-Richtlinie (Novelle): Legislative Entschließung des Europäischen Parlaments vom 19. Januar 2012 zu dem Standpunkt des Rates in erster Lesung im Hinblick auf den Erlass der Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates über Elektro- und Elektronik-Altgeräte, angenommene Texte vom , P7_TA(2012)0009

156 Anhang 137 Anhang Inhaltsverzeichnis des Anhangs Anhang 1: Potenzielles EAG-Aufkommen nach verschiedenen Prognosen Anhang 2: Selektive Behandlung von IuK-Geräten nach Anhang III ElektroG Anhang 3: Ermittlungen zur EAG-Zusammensetzung Anhang 4: Anhang 5: Standardverfahren für das Recycling von Elektro(nik)geraten der Verwertungsgruppe 3 mit manueller Vordemontage Entwicklung von RFID in den Bereich Anwendungen, technologische Entwicklungen und Standardisierungen sowie zukünftige Entwicklungen Anhang 6: Arbeitspapier RFID im Recht Anhang 7: Erkenntnisse aus der Installationsphase der RFID-Versuchsanlage Anhang 8: Anhang 9: Anhang 10: Entscheidungsschema zur Kategorisierung in EAG enthaltener Inhaltsstoffe und Komponenten Kategorisierung der im HELIODENT PLUS enthaltenen Inhaltsstoffe und Komponenten Bewertungskriterien der in Abbildung 45 dargestellten exemplarisch gewählten Produktbeispiele Anhang 11: Aufbau und Modellierung des Recycling-Standardverfahrens ohne RFID. 156 Anhang 12: Aufbau und Modellierung des Recycling-Verfahrens mit RFID Anhang 13: Anhang 14: Ergebnisse der Stoffstrommodellierung für das System Recycling- Standardverfahren ohne RFID Ergebnisse der Stoffstrommodellierung für das System Recycling- Verfahren mit RFID Anhang 15: Verfahren einer Datenschutz-Folgeabschätzung

157 138 Anhang Anhang 1 Potenzielles EAG-Aufkommen nach verschiedenen Prognosen GK Bezeichnung [Wissing 1995] für das Jahr 1994 [BVSE 1998] für das Jahr 1997 [Hafkesbrink et al. 1998] für das Jahr 1998 [Hanke et al. 2001] für das Jahr 1998 [UBA 2000] für das Jahr 2000 [Erdmann et al. 2004] für das Jahr 2000 [Müller/Giegrich 2005] für das Jahr 2003 [Frey 2006] für das Jahr 2005 [Huisman et al. 2007] für das Jahr Haushaltsgroßgeräte h i Haushaltskleingeräte h i d d e 5 Beleuchtungskörper b b k. A. k. A. k. A. k. A h 6 Elektrische und elektronische 3 Geräte der IuK a f h i 4 Geräte der Unterhaltungselektronik h i Werkzeuge in GK 1/2 k. A. - in GK 1/ i Spielzeug sowie Sport- und Freizeitgeräte k. A. c c k. A. k. A. k. A. k. A i 9 Überwachungs- und 8 Medizinprodukte in Laborte g k. A. h i Kontrollinstrumente k. A. k. A k. A. h i Elektro(nik)geräte, die keiner GK eindeutig zugewiesen werden können k.a. Industrieelektronik k. A k.a. Labortechnik Prognose korrigiert auf [Mg]: ca ca nein nein nein ca ca nein nein davon b2c: ca ca k.a. k.a. k.a. ca k.a. ca k.a. davon b2b: ca ca k.a. k.a. k.a. ca k.a. - k.a. Methodik der Mengenprognose: k.a. k.a. M1 M1 M1 k.a. M2 k.a. M3 M1 Berücksichtigung von Daten zur Produktion, Export, Import, angenommene Gewichte und Lesensalter der Geräte M2 Berücksichtigung von Daten über verkaufte Elektro(nik)gerätemengen, Ausstattungsbestand der Haushalte (Ersatzquoten), durchschnittliche Gewichtsangaben/-annahmen M3 Berücksichtigung einer Korrelation zwischen Bruttoinlandsprodukt und EU-weit dokumentierten spezifischen EAG-Mengen a ausschließlich Informationstechnik c als elektrisches Spielzeug bezeichnet e inkl. handgeführte Werkzeuge g als Medizintechnik bezeichnet i errechnet auf Basis [Huisman et al. 2007] b als elektrische Lampen bezeichnet d inkl. elektrischer Werkzeuge f inklusive Büromaschinen h ausschließlich b2c-geräte j vgl. [Huisman et al. 2007], Tabelle Automatische Ausgabegeräte k. A k. A. k. A k. A. h i Summe [Mg]: j i

158 Anhang 139 Anhang 2 Selektive Behandlung von IuK-Geräten nach Anhang III ElektroG Exemplarisch gewählte GK gemäß [VDI 2343, Blatt 3].

159 gesamt (SG 3) Produktbeispiel (Anteil der SG 3) Produktbeispiel (Anteil der SG 3, separat) gesamt (Anteil der SG 5) Produktbeispiel (Anteil der SG 5) gesamt (Anteil der SG 1) Produktbeispiel (Anteil der SG 1) Produktbeispiel (Anteil der SG 2) 140 Anhang Anhang 3 Ermittlungen zur EAG-Zusammensetzung Tabelle A 1: Angaben zur Zusammensetzung von Haushaltsgroßgeräten [Sander et al. 2004] [Sander et al. 2004] [Sander et al. 2004] Stofffraktion [Sander et al. 2004] [Müller/Giegrich 2005] Elektro-Herd Waschmaschine Kühlgeräte Fe-Metalle 64,8% 63,0% 77,3% 41,0% 34,5% NE-Metalle 2,6% 8,0% 3,3% 2,2% 1,0% Kunststoffe 8,2% in Sonstiges - 7,5% 13,0% Glas 2,4% 0,9% 6,8% 5,0% 3,9% elektronische Bauteile, Leiterplatten 2,0% 1,2% 1,0% 0,3% - Motoren 8,6% - 4,0% 25,5% - Verbunde 2,7% Kabel 1,7% 1,2% 2,0% 2,5% 1,0% Batterien, Akkumulatoren Kondensatoren - 0,3% - 0,1% - LCDs - 0,2% Sonstiges 7,0% 25,2% 5,6% 16,0% 46,6% Tabelle A 2: Angaben zur Zusammensetzung von Haushaltskleingeräten [Rotter et al. 2006] [Rotter et al. 2006] [Rotter et al. 2006] Stofffraktion [Sander et al. 2004] [Müller/Giegrich 2005] Staubsauger Toaster Kaffeemaschine Fe-Metalle 15,1% 36,0% 1,1% 40,3% 6,6% NE-Metalle 9,8% 14,0% 0,1% 3,4% 9,3% Kunststoffe 52,5% in Sonstiges 52,5% 26,7% 65,2% Glas 4,2% elektronische Bauteile, Leiterplatten 17,2% 8,0% 0,7% 2,7% 0,3% Motoren ,4% - - Verbunde - - 1,1% 4,5% 0,9% Kabel anteilig in NE-Metalle 8,0% 5,2% 8,7% 10,3% Batterien, Akkumulatoren 0,4% 5,0% Kondensatoren - 0,1% LCDs - 3,0% Sonstiges 0,8% 25,9% 5,9% 13,7% 7,4% Tabelle A 3: Angaben zur Zusammensetzung der SG 3 [Rotter et al. 2006] [Rotter et al. 2006] [Sander 2006] Stofffraktion [Sander 2006] PC-Tastatur Telefon Fernseher Fe-Metalle 30,3% 9,0% 4,0% 8,4% NE-Metalle 6,2% - 0,3% - Kunststoffe 30,5% 73,9% 45,4% 9,6% Glas, Bildröhre ,0% elektronische Bauteile, 12,2% 2,1% 23,1% 8,7% Leiterplatten Motoren Verbunde - - 7,0% - Kabel 5,0% 6,8% 16,5% 1,0% Batterien, 0,3% Akkumulatoren Kondensatoren 1,0% - - 0,1% LCDs Sonstiges 14,5% 8,2% 3,7% 16,2%

160 Anhang 141 Anhang 4 Standardverfahren für das Recycling von Elektro(nik)geraten der Verwertungsgruppe 3 mit manueller Vordemontage Beispiel der Firma Electrocycling GmbH gemäß [Martens 2011].

161 142 Anhang Anhang 5 Entwicklung von RFID in den Bereich Anwendungen, technologische Entwicklungen und Standardisierungen sowie zukünftige Entwicklungen Grafische Darstellung verändert nach [Kern 2009] mit eigener Ergänzung zukünftiger Entwicklungen.

162 Anhang 143 Anhang 6 Arbeitspapier RFID im Recht 143 Am 24. März 2005 wurden die EG-Richtlinien 2002/96/EG über Elektro- und Elektronikaltgeräte (Waste Electrical and Electronic Equipment, WEEE-Richtlinie ) und 2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (Restrictions of Hazardous Substances, RoHS-Richtlinie ) in Form des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes (ElektroG) in deutsches Recht umgesetzt. Unterliegen Transponder dem Anwendungsbereich des ElektroG? Zum jetzigen Zeitpunkt ist nicht abschließend geklärt, ob RFID-Transponder überhaupt dem Anwendungsbereich des ElektroG unterliegen. Problematisch ist vor allem die mangelnde Definition des Begriffes Gerät sowie die nicht abgeschlossene Aufzählung der erfassten Geräte im Anhang I des ElektroG [Ahlhaus et al. 2007]. Die Aussage des 3 Abs. 1 des ElektroG lässt aber die Annahme zu, dass sowohl aktive als auch passive Transponder in den Anwendungsbereich des ElektroG fallen, da sie ihre Hauptfunktion nur mittels eines elektromagnetischen Feldes erfüllen können, welches sie zu ihrem ordnungsgemäßen Betrieb benötigen. Sind Transponder Geräte i. S. d. ElektroG? Allein die Darstellung der Anwendbarkeit des ElektroG auf Transponder beantwortet nicht abschließend die Fragestellung, ob es sich bei diesen auch um Geräte i. S. d. ElektroG oder um bloße Bauteile handelt. Das BMU gibt Hinweise, wie man mittels sieben Prüfschritten klären kann, ob ein betrachtetes Gerät ein Altgerät im Sinne des ElektroG ist [BMU 2005]. Allerdings sind einige Aspekte aufgrund der sehr unterschiedlichen Anwendungen von RFID oft nicht eindeutig bestimmbar, sodass eine endgültige Kategorisierung für Transponder nicht möglich ist. So können Transponder z. B. angehaftet, fest eingebaut oder implantiert sein und als Bestandteil eines komplexeren Produktes oder als Einzelgerät eingesetzt werden. Wer ist zuständig für die Übernahme der Entsorgungsverantwortung? Die Europäische Kommission vertritt in der Veröffentlichung ihrer Frequently Asked Questions zum Anwendungsbereich der dem ElektroG zugrunde liegenden WEEE-Richtlinie die Auffassung, dass Transponder uneingeschränkt sowohl den Anforderungen der RoHS- Richtlinie als auch der WEEE-Richtlinie unterliegen [EU Kommission 2006]. Die Konsequenz daraus wäre, dass Transponder der Kategorie 3 Geräte der Informations- und Telekommunikationstechnik als Sonstige Produkte und Geräte zur Erfassung, Speicherung, Verarbeitung, Darstellung oder Übermittlung von Informationen mit elektronischen Mitteln unterliegen und keine Bestandteile von Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertigem Chrom, polybromiertem Biphenyl und polybromiertem Diphenylether enthalten dürfen. Die von der EU- Kommission oder auch dem EAR getroffenen Empfehlungen haben allerdings keinen rechtlich bindenden Charakter. Hinsichtlich der Entsorgungsverantwortung für Transponder ergeben sich daraus, bedingt durch die unterschiedlichen Einsatzgebiete, verschiedene Ansätze: 143 Recherche, Stand

163 144 Anhang Auf einer Verpackung angebrachte Tags sind laut Art. 2 Abs. 1 der WEEE-Richtlinie vom Anwendungsbereich der Richtlinie ausgenommen, da sie einen Teil eines nicht erfassten Produktes sind. Direkt auf Elektro(nik)geräten angebrachte Transponder sind der WEEE-Richtlinie unterworfen. Der Hersteller des Elektro- und Elektronikgerätes ist aber für die Entsorgung verantwortlich [EU Kommission 2006]. Die Tabelle A 4 fasst diese Zusammenhänge übersichtlich zusammen: Tabelle A 4: Status Übersicht über die Entsorgungsverantwortung von RFID-Transpondern nach Anwendung Für Transponder als Einzelgeräte, wie sie durchaus die Entsorgung erreichen können, ist die Entsorgungsverantwortung bislang offen, da dieser Anwendungsfall in den rechtlichen Grundlagen nicht vorgesehen ist. Die Einordnung als Geräte i. S. d. ElektroG spräche allerdings für den Hersteller dieser Transponder als Entsorgungsverantwortlicher. Entsorgungsverantwortlicher rechtliche Basis Transponder auf Verpackung Hersteller Verpackung Empfehlung (EU-Kommission) Transponder auf Elektro(nik)gerät Hersteller Elektro(nik)gerät Empfehlung (EU-Kommission) nur Transponder Hersteller RFID-Transponder ungeklärt Der ISO-Standard ISO/IEC TR Hinweise zur Recyclingfähigkeit von Transpondern soll die Verwertung von Transpondern als Abfall unterstützen. Allerdings ist dieser Standard bisher noch nicht ratifiziert worden. Unterliegen Transpondern den Herstellerpflichten i. S. d. ElektroG? Einhergehend mit der unklaren Sachlage bzgl. der Entsorgungsverantwortung, hängen die Pflichten von Transponder-Herstellern in erster Linie davon ab, ob es sich bei einem Transponder um ein Gerät i. S. d. ElektroG handelt. Die Problematik wird dadurch verschärft, dass der Hersteller im Rahmen einer individuellen Selbsteinstufung zu entscheiden hat, ob die von ihm vertriebenen Geräte in den Anwendungsbereich des ElektroG fallen. Eine fehlerhafte Einstufung kann ein Vertriebsverbot dieser Geräte oder Bußgelder nach sich führen [Ahlhaus et al. 2007]. Die EU-Kommission geht mit der Stellungnahme in den Frequently Asked Questions nicht auf diesen Aspekt der Herstellerpflichten ein. Um den betroffenen Akteuren im Umgang mit RFID die Rechtsunsicherheit zu nehmen, muss die Auslegung des ElektroG auf die Besonderheiten im Umgang mit RFID in den verschiedensten Anwendungsfeldern angepasst und deutlich definiert werden.

164 Anhang 145 Anhang 7 Erkenntnisse aus der Installationsphase der RFID-Versuchsanlage 144 Ziel der Voruntersuchungen während der Installationsphase der RFID-Versuchsanlage war die Bestimmung eines optimalen Auslesebereiches, der das Identifizieren mehrerer Transponder gleichzeitig in allen Orientierungen zu den Loop-Antennen ermöglicht. Basierend auf den Erkenntnissen der Voruntersuchungen wurde ein Auslesebereich definiert (Höhe 50 cm, Breite 78 cm), der hinsichtlich der Ausleseeffizienz für verschiedene Orientierungen des Transponders im Auslesefeld (Orientierung 0 = parallel zur Ausleseantenne, Orientierung 90 = senkrecht zur Ausleseantenne, Orientierung TOP = parallel zur Gurtebene analysiert wurde. Der Auslesebereich wurde in ein Raster (Feldgröße: 6 cm breit, 5 cm hoch) unterteilt und jeder Schnittpunkt mit einem Transponder jeweils in der Orientierung 0, 90 und TOP bei gleichbleibender Geschwindigkeit durchfahren. Abbildung A 1: Darstellung des untersuchten Auslesebereiches des RFID-3D-gates (links), Anfahren Rasterschnittpunktes (hier: Orientierung 0 am Rasterpunkt B1) Die Verweildauer eines jeden Transponders im Auslesefeld betrug ca. 45,6 Sekunden. Als Bewertungskriterium für die Auslesefähigkeit wurde die Gesamtanzahl der kontinuierlichen Lesungen eines Transponders in bestimmter Orientierung während eines kompletten Durchlaufes gewählt. Während der Vorversuche wurde ein Testkörper mit 15 angebrachten Transpondern (siehe Abbildung A 2) in verschiedenen Höhen und Ausrichtungen bei gleich bleibender Geschwindigkeit durch die Versuchsanlage gefahren. Die Anzahl der Auslesungen eines jeweiligen Transponders, der zuvor mit der Kennung seiner Position eindeutig bezeichnet wurde (z. B. SIDE_A_LR), diente als Kriterium zur Bestimmung der Auslesesicherheit im Detektionsbereich. Abhängig von den Ergebnissen der einzelnen Voruntersuchungen wurde daraufhin die Anordnung der beiden RFID-gates zueinander modifiziert. 144 Auszug der Untersuchung nach [Löhle et al. 2009a].

165 Anzahl der Auslesungen 146 Anhang Abbildung A 2: Ausgestaltung des Testkörpers (links) und Aufnahme (rechts) Im Laufe der Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass die Orientierung der Transponder im Auslesebereich der RFID-gates einen maßgeblichen Einfluss auf deren Identifikation hat. Ein Auslesen von Transpondern, die den Auslesebereich horizontal durchliefen (Orientierung TOP, siehe Abbildung A 2), erwies sich dabei als besonders kritisch, konnte aber durch eine geeignete Anordnung des zweiten höhenverstellbaren RFID-gates deutlich verbessert werden. Zwischenstufen, wie z. B. eine vertikale 45 Orientierung des Transponders im Auslesebereich, wurden hingegen problemlos erkannt. Die metallene Umgebung der Unterkonstruktion des Gurtförderers behindert in einem hohen Ausmaß das Auslesen der Transponder. Deshalb muss der Testköper die Versuchanlage in einem gewissen Mindestabstand von der Gurtebene durchlaufen. Die Höhe eines optimalen Auslesebereiches wurde bei einer Höhe von 46,5 cm über der Gurtebene festgestellt. Da der Auslesebereich je nach Orientierung des Transponders (siehe Abbildung A 3) sehr unterschiedlich ausgestaltet ist, mussten die beiden RFID-gates so angeordnet werden, dass sich deren Auslesebereiche optimal überschneiden. Das bedeutet, wenn ein Transponder im ersten RFID-gate nicht identifiziert werden konnte, musste er im zweiten RFID-gate erkannt werden. Die Kopplung der beiden RFID-gates gewährleistet somit ein Auslesen in allen Orientierungen, gemeinsam bilden sie das RFID-3D-gate. Aus den Voruntersuchungen ergab sich, dass sich bei einem Höhenversatz von 40 cm die Auslesebereiche so überschneiden, dass die höchsten Ausleseraten erzielt werden können cm 15 cm 20 cm 25 cm 30 cm 40 cm 47 cm 47 cm 40 cm 30 cm 25 cm 20 cm 15 cm 10 cm Entfernung zur linken Antenne Entfernung zur rechten Antenne Abbildung A 3: Orientierung der Transponder im Auslesebereich (links), Abhängigkeit der Gesamtanzahl der Auslesungen zum Abstand zu den RFID-Antennen (rechts) Der Abstand der RFID-gates betrug während der anfänglichen Installationsphase 94 cm. Abbildung A 3 zeigt, dass die Anzahl der Auslesungen der Transponder selbst bei einer Ausleseebene von 46,5 cm mit der Entfernung zu den Antennen stark abnahm. Eine Erhöhung

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