Umweltwirtschaft NRW
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
Größter Teilmarkt der Umweltwirtschaft in Nordrhein-Westfalen

Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft

Die Produkte, Technologien, Verfahren und Dienstleistungen dieses Teilmarkts dienen dem nachhaltigen und effizienten Umgang mit Ressourcen. Neben dem Einsatz von umweltfreundlichen Materialien in innovativen, materialeffizienten Produktionsprozessen umfasst der Teilmarkt auch die Rückgewinnung eingesetzter Wertstoffe sowie die sach- und umweltgerechte Behandlung von Abfällen.

Der Teilmarkt gliedert sich in fünf Marktsegmente. Das Marktsegment Nachwachsende Rohstoffe und umweltfreundliche Materialien umfasst die Herstellung von biotischen Rohstoffen und von Materialien mit vergleichsweise geringem Umweltschadpotenzial, die als erneuerbare Alternative zu erdölbasierten oder mineralischen Produkten verwendet werden können. Dazu gehören beispielsweise Naturfasern, Bio-Schmierstoffe, Bio-Werkstoffe und Bio-Baustoffe wie Dämm- und Leichtbauplatten einschließlich der zugehörigen Verbundstoffe. Biotische Rohstoffe können dann als umweltfreundliche Materialien angesehen werden, wenn durch ihren Einsatz z. B. begrenzt verfügbare mineralische oder fossile Ressourcen geschont werden und nach dem Ende ihrer Nutzung eine vergleichsweise umweltverträgliche Beseitigung oder Rückgewinnung möglich ist.

Materialeffiziente Produktionsprozesse und Technologien sowie Stoffstrommanagement verringern die Einsatzmengen von Rohstoffen und Betriebsmitteln. Ressourcenschonende, abfallarme Produktionsverfahren zeichnen sich häufig durch den Einsatz alternativer Werkstoffe aus. Weitere Maßnahmen sind v. a. die Anwendung innovativer Prozessteuerung, Regeltechnik, Sensorik und Software, die Kreislaufführung von Betriebsmitteln sowie die Reduzierung des Bedarfs an Schmiermitteln, Verschleißteilen und Zusatzstoffen. Auch ein Produktdesign, das auf Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit ausgelegt ist, trägt zur Materialeffizienz bei.

Grafik zeigt Erwerbstätige und Umsätze (in Mio. Euro) im Teilmarkt Umweltfreundliche Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft in Nordrhein-Westfalen 2012 nach Marktsegementen. 50% und somit die meisten sind im Bereich Stoffliche und energetische Verwertung tätig, nur 1% hingegen in dem Bereich Nachwachsenden Rohstoff und umweltfreundlichen Materialien; alle Umsätze (bis auf den letzt genannten Teilmarkt, der nur 21%) sind in den Jahren 2009 bis 2012 um ca. 26% gestiegen.

Das Marktsegment Abfallsammlung und –behandlung deckt Dienstleistungen und die Infrastruktur für Sammlung und Transport ab. Teilweise bereits getrennt nach bestimmten Stoffgruppen, werden diese, sofern sie nicht recyclingfähig sind, anschließend umweltverträglich beseitigt.

Die Rückgewinnung der enthaltenen Wertstoffe ist Gegenstand des Marktsegments Stoffliche und energetische Verwertung. Es umfasst die Sortierung bzw. Trennung von Abfällen zur Rückgewinnung darin enthaltener Wertstoffe und die Herstellung von Recyclingmaterialien wie z. B. Papier.

Die für die Umsetzung der Prozesse und Verfahren zur Abfallbehandlung, -aufbereitung und -verwertung erforderlichen Einrichtungen bzw. Technologien wie z. B. Sortieranlagen, Abfallfördereinrichtungen, Anlagen zur Demontage oder zur Altpapierbearbeitung und Anlagen zur Abfallverbrennung bilden das Marktsegment Anlagentechnik für die Abfallwirtschaft.

Das Wertschöpfungssystem des Teilmarktes ist bestimmt durch ein heterogenes Set an Unternehmen aus der Chemiebranche, der Landwirtschaft, der Abfallwirtschaft und dem Maschinenbau. Zwischen den einzelnen Marktsegmenten bestehen erhebliche Zusammenhänge bei der Wertschöpfung, die im Wesentlichen entlang eines stofflichen Kreislaufs stattfindet.

Wertschöpfungssystem
Wertschöpfungssystem des Teilmarkts Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft
Regionale Bedeutung des Teilmarktes
Regionale Bedeutung des Teilmarkts Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft sowie Erwerbstätige 2012 nach Marktsegmenten. Einen maximal hohen Lokalisationsquotient hat der Niederrhein; mehr als doppelt so viele Erwerbstätige als der 2. platzierte hat die Metropole Ruhr.
Unternehmen und Märkte

Der Teilmarkt Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft ist von hervorgehobener Bedeutung: Die insgesamt ca. 85.000 Erwerbstätigen stellen einen Anteil von rund 27 % an der Umweltwirtschaft in Nordrhein-Westfalen und erwirtschaften einen Umsatz von 25,7 Mrd. Euro. Dies sind über 30 % des Umsatzes, den der Teilmarkt insgesamt in der Bundesrepublik erwirtschaftet.

Das bedeutendste Marktsegment war 2012 mit knapp 43.000 Erwerbstätigen und einem Umsatz von rund 15 Mrd. Euro die stoffliche und energetische Verwertung, die sich vor allem durch die Rückgewinnung sortierter Wertstoffe auszeichnet. Von den dabei gewonnenen Sekundärrohstoffen profitieren klassische Schlüsselindustrien in Nordrhein-Westfalen wie der Maschinenbau, die Metallindustrie und die Chemiebranche. Dieses Marktsegment bestimmt maßgeblich die relative Bedeutung des Teilmarkts in den Regionen Nordrhein-Westfalens. Die Metropole Ruhr fällt dabei durch ihre hohe Erwerbstätigkeit auf. Der höchste Spezialisierungsgrad ist in der Region Niederrhein anzutreffen, auch hier dominieren die Unternehmen aus diesem Segment.

Die Wertschöpfung im Marktsegment Nachwachsende Rohstoffe und umweltfreundliche Materialien findet hauptsächlich bei der Herstellung von Bio-Kunststoffen sowie Anstrichmitteln aus Naturmaterialien, Naturkosmetik sowie natürlichen Reinigungs- und Waschmitteln statt. Neben spezialisierten KMU wird die Herstellung alternativer Materialien von großen Unternehmen der Chemiebranche geprägt.

Im Segment Materialeffiziente Produktionsprozesse und Technologien ist ein sehr hohes und im Vergleich zum Bund überdurchschnittliches Wachstum festzustellen. Es wird  in Nordrhein-Westfalen von Dienstleistern dominiert, die Softwareentwicklung bzw. ingenieurtechnische Fachplanung oder Fachberatung auf den Gebieten der Energie-, Material- und Prozesseffizienz anbieten. Diese Aktivitäten sind vergleichsweise personalintensiv, über ein Viertel aller Erwerbstätigen des gesamten Teilmarktes sind hier tätig. Ein Großteil der Unternehmen sind stark spezialisierte kleine bis mittlere Unternehmen. Nur in der Softwareentwicklung sind einzelne große Unternehmen zu finden.

Kommunale und private Entsorgungsbetriebe, die abfallwirtschaftliche Leistungen wie Sammlung, Verwertung und Entsorgung von Abfällen wahrnehmen, stellen im Marktsegment stoffliche und energetische Verwertung die höchsten Mitarbeiterzahlen. Sie sind flächendeckend in allen Kreisen und Städten präsent und liefern mit Hilfe ihrer vielfältigen Infrastruktur die Basis für viele Recycling- stoffströme und gewährleisten die Wiedergewinnung der darin enthaltenen Wertstoffe (Sekundärrohstoffe wie z. B. Altglas, Altpapier, Altmetall, Altholz usw.) und stellen eine geordnete Beseitigung der nicht verwertbaren Abfälle sicher.

Neben Metallen als mengenmäßig bedeutendsten Sekundärrohstoffen sind in Nordrhein-Westfalen weitere Wertstoffströme von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung zu nennen: das Baustoffrecycling, die Verwertung organischer Abfälle zu Futter- und Düngemitteln und die Aufbereitung und Verwertung von Textilien.

Vernetzung, Forschung und Innovation

Die Vernetzungsmöglichkeiten für Unternehmen und Beteiligte im Teilmarkt Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft werden als gut bewertet. Gleich drei der im Cluster Umwelttechnologien.NRW behandelten Zukunftsmärkte fallen in den Bereich des Teilmarktes: Effiziente Produktionsverfahren, Biokunststoffe und Technologien zum Hightech-Recycling (PV, Elektroschrott, Phosphat).

Darüber hinaus ist eine Vielzahl weiterer Netzwerke und Initiativen aus Nordrhein-Westfalen aktiv. Für das Thema Materialeffizienz ist hier insbesondere die Effizienz-Agentur NRW zu nennen. Im Bereich der Abfallwirtschaft bestehen auf bestimmte Teilbranchen spezialisierte Verbände auf Bundesebene sowie einige regionale Netzwerke und Verbände in  Nordrhein-Westfalen.

Mit Blick auf 345 Patentanmeldungen im Jahr 2012 lässt sich für den Teilmarkt eine hohe Innovationskraft feststellen. Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft verzeichnete für diese Zeit mehr Patente als jeder andere Teilmarkt. In Anbetracht der hohen Beschäftigung fällt die Anzahl der Patente je 1.000 Erwerbstätige mit 4 jedoch gering aus. Dies entspricht dem deutschen Durchschnitt. Das größte Innovationspotenzial lässt das Marktsegment Anlagentechnik für die Abfallwirtschaft erkennen, das etwa ein Drittel der Patente des Teilmarkts ausmacht. Wesentliche Innovationsfelder in Nordrhein-Westfalen sind hier u. a. Recyclingtechnologien und Materialanalysetechnik. Im Bereich Nachwachsende Rohstoffe und umweltfreundliche Materialien wird zudem mit 85 Patenten je 1.000 Erwerbstätigen ein hoher Wert erzielt. In der regionalen Betrachtung erweisen sich insbesondere die Regionen Düsseldorf-Mettmann und Ostwestfalen-Lippe als Innovationszentren. Schwerpunkte bilden in beiden Regionen u. a. Chemikalien und Abscheidungsprozesse für die Abfallbehandlung.

Innerhalb der Forschungslandschaft des Teilmarkts ist insbesondere die Materialforschung breit aufgestellt. In Themenbereichen wie u. a. Halbleiter, Metalle/Legierungen, Keramik, Smart Materials und Polymere, Kunststoffe und Verbundstoffe (einschl. Leichtbau) sind zahlreiche Hochschuleinrichtungen tätig, etwa die RWTH Aachen, die Universität Bochum, die Universität Siegen und die Hochschule Rhein-Waal. Wichtige außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sind unter anderem das DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien (Aachen), RIF e. V. – Institut für Forschung und Transfer (Dortmund) sowie das Max-Planck-Institut für Eisenforschung (Düsseldorf). Darüber hinaus wird sowohl in KMU als auch in der chemischen Industrie ein großer Beitrag zur Erforschung von Materialien einschließlich alternativer Materialien geleistet.

In der Abfallwirtschaft zählen neben zahlreichen Hochschulen unter anderem das Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft (Aachen), das Institut für Entsorgung und Umwelttechnik (Iserlohn) und das Institut für Abfall, Wasser und Infrastruktur-Management (Münster) zu den wichtigsten Forschungseinrichtungen. Auch im Bereich der materialeffizienten Produktion ist die Forschungslandschaft im Industrieland Nordrhein-Westfalen von einer Vielzahl an bedeutenden Forschungsinstitutionen geprägt. Unter anderem sind hier zu nennen: die TU Dortmund, die Fachhochschule Köln, die Hochschulen Niederrhein und Ostwestfalen-Lippe, die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT (Aachen) und IOSB-INA Anwendungszentrum Industrial Automation (Lemgo) sowie das Wuppertal-Institut.

Außenhandel

Ein knappes Drittel der Exporte der Umweltwirtschaft Nordrhein-Westfalens wird von Unternehmen des Teilmarkts Materialien, Materialeffizienz und Ressourcenwirtschaft gestellt. Mit einem Exportvolumen von rund 2,41 Mrd. Euro (2012) nimmt er eine klare Führungsposition ein und liegt mit fast einem Viertel der gesamten Ausfuhr aus Deutschland in diesem Bereich zudem in Führung innerhalb aller Teilmärkte der Umweltwirtschaft Nordrhein-Westfalens.

Trotz der meist lokalen Dienstleistungen der Abfallwirtschaft, die in diesem Teilmarkt enthalten sind, ist die Exportquote mit 21,3 % höher als im Durchschnitt der Umweltwirtschaft. Besonders das Marktsegment Anlagentechnik für die Abfallwirtschaft sticht heraus. Es verzeichnet 45,2 % der Umsätze im Ausland – mehr als jedes andere betrachtete Marktsegment. Auch der Anteil des Teilmarktes am Weltmarkt ist überproportional hoch (RXA 1,59). Maschinen zur Bearbeitung von Altpapier (Ausfuhrvolumen 2012: 340 Mio. Euro) sowie die Rückgewinnung von Aluminium und Kunststoffen (Ausfuhrvolumen 2012: jeweils ca. 290 Mio. Euro) nehmen die Spitzenplätze ein. Sie stellen zusammen 38 % des gesamten Exportvolumens im Teilmarkt. Abfallsammlung und -behandlung (4,5 %) sowie Anlagentechnik für die Abfallwirtschaft (4,3 %) gehören zu den drei Marktsegmenten der gesamten Umweltwirtschaft Nordrhein-Westfalens mit dem größten Weltmarktanteil. Bevorzugte Zielländer für Güterexporte sind China, Frankreich und die Vereinigten Staaten, gefolgt von Russland, Italien, Polen und den Niederlanden. Herausragend ist der Export von Anlagentechnik für die Abfallwirtschaft nach China (126 Mio. Euro), der mehr als die Hälfte des Gesamtvolumens aller Exporte in dieses Land einnimmt.

Markttreiber und Trends

Gemäß der Nationalen Nachhaltigkeitsstrategie ist es das Ziel der Bundesregierung, die Rohstoffproduktivität bis 2020 bezogen auf 1994 zu verdoppeln und den Ressourcenverbrauch von Wirtschaftswachstum und Umweltauswirkungen zu entkoppeln. Bedeutende Treiber der Entwicklung sind die Europäische Richtlinie zu Industrieemissionen und das Kreislaufwirtschaftsgesetz bzw. die Europäische Abfallrahmenrichtlinie.

Dies eröffnet der Ressourcenwirtschaft weitere Entwicklungsmöglichkeiten. Die gestiegenen gesetzlichen Anforderungen zum Recycling in Deutschland unterstützen die positive Entwicklung des Teilmarkts auch in den kommenden Jahren maßgeblich. Der Bedarf steigt, Abfälle getrennt zu sammeln, die Stoffströme zu sortieren und zusätzliche Behandlungskapazitäten für eine hochwertige Verwertung zur Verfügung zu stellen. Bioabfälle, Papier-, Metall-, Glas- und Kunststoffabfälle müssen in Deutschland spätestens ab 2015 verpflichtend getrennt gesammelt und verwertet werden. Bei geeigneten Bioabfällen sollte eine Kaskadennutzung, d. h. eine kombinierte energetische und stoffliche Verwertung, angestrebt werden. Wachstumschancen ergeben sich zudem durch steigende Umweltstandards in Europa und weltweit, die mehr Recycling, weniger Deponierung und die Sicherung vorhandener Deponien vorschreiben. Dies sorgt insbesondere in Osteuropa, Asien und den USA für eine steigende Nachfrage und damit für steigende Exportchancen für die Hersteller in Nordrhein-Westfalen.

Neben politischen Impulsen wird künftig auch der ökonomische Anreiz zur effizienten Material- und Ressourcennutzung aufgrund weiterhin steigender Kosten für Energie, Rohstoffe und Transporte zunehmen. Die materialintensiven Industrien in Nordrhein-Westfalen mit ihrem hohen Ressourcenbedarf und der hohe Urbanisierungsgrad des Bundeslandes mit einer entsprechenden Menge an Abfällen stellen eine förderliche Ausgangssituation für die Unternehmen des Teilmarktes dar. Neuentwicklungen und Innovationen, die daraus entstehen, haben oftmals Vorbildcharakter für andere Regionen, die im Zuge der Megatrends Ressourcenverknappung und Urbanisierung mit ähnlichen Herausforderungen  konfrontiert werden.

In fast allen klassischen Industrien bestehen Potenziale, die Materialeffizienz durch die Entwicklung und den Einsatz von ressourcenschonenden Verfahren und Produkten zu verbessern. Materialeffizienz-Enabler werden auch bei vielen Produktionsunternehmen in Nordrhein-Westfalen in Zukunft verstärkt nachgefragt. Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes beträgt der durchschnittliche Anteil der Materialkosten an den Gesamtkosten der Herstellung 44 %. Die jüngste Finanz- und Wirtschaftskrise hat zusätzlich das Bewusstsein für die Notwendigkeit eines effizienten Einsatzes von mineralischen Rohstoffen verstärkt. Mittel- und langfristig steigende Preise für kritische Rohstoffe und seltene Erden verstärken die Notwendigkeit der Wiedergewinnung, des effizienten Einsatzes oder der Substitution. Der Megatrend Digitalisierung, einerseits ursächlich für den steigenden Bedarf an verschiedenen seltenen Rohstoffen, birgt dabei andererseits enorme Potenziale. Denn Informations- und Kommunikationstechnologien stellen wichtige Enabler zur Verbesserung der Materialeffizienz dar und können bei konsequenter Durchdringung von Herstellungsprozessen zu einer deutlich effizienteren Industrielandschaft führen (Stichwort Industrie 4.0).

Die Stoffkreisläufe weiter zu schließen, bringt unterschiedliche Herausforderungen mit sich. Für verschiedene Produkte und Rohstoffe müssen praktikable Sammel- und Rückführungssysteme gefunden werden, teilweise sind noch technologische Innovationen gefragt. Potenziale sind auch in einer verbesserten Reparaturfähigkeit und Wiederverwendbarkeit von Produkten enthalten, die neue Wege beim Produktdesign erfordern. Die Neuentwicklung und der Einsatz alternativer Materialien könnten hierbei ein Vorteil sein, ebenso wie ein modularer Produktaufbau. Bedarf besteht zudem u. a. in der Optimierung der getrennten Sammlung und Rückführung von Metallen und beim Recycling von Permanentmagneten aus Elektromotoren. Das größte Risiko für Unternehmen der Ressourcenwirtschaft (Recycling) sind die teilweise stark konjunkturabhängigen Erlöse für wiedergewonnene Rohstoffe.