Forschungsgruppe Sustainable Ecosystems Engineering

Das Thema Nachhaltigkeit betrifft uns alle seit Jahren und sämtliche Disziplinen. Herausforderungen wie der Klimawandel, steigendes Elektroschrottaufkommen, und die kontinuierliche Verschiebung des Earth Overshoot Days nach vorne gehen uns alle etwas an. Die Gründe hierfür sind vielfältig: fehlende wirtschaftliche Anreize, Wissenslücken bei Verbrauchern, fehlende Informationsflüsse zwischen unterschiedlichen Stakeholdern, ineffiziente Recyclingverfahren und viele weitere.

    Unsere Forschungsausrichtung

    Im Rahmen der Forschungsgruppe Sustainable Ecosystems Engineering kombinieren wir bewährte Ansätze aus den Bereichen des Software Engineering, der Digitalisierung und den Circular Economy Gedanken miteinander, um neue innovative und nachhaltige Software Ökosysteme entstehen zu lassen. Folgende Forschungsaurichtungen zählen in diesem Kontext zu unseren...

    • Ökonomische Entscheidungen hängen oftmals von einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter und Daten ab. Zur Stärkung der Circular Economy ist eine entsprechende Infrastruktur notwendig, welche einerseits die Daten- und Informationsaufnahme unterstützen, andererseits aber auch eine Entscheidungsunterstützung (Decision Support) mit sich bringen. Digitale Plattformen zum Wissensaustausch und Entscheidungsunterstützung im Sinne der Circular Economy Ziele bieten sich insbesondere auch im Bereich Reparatur, Wiederaufbereitung und Second Life Konzepten an.

    • Daten und Informationen sind ein Schlüsselfaktor für nachhaltige Entscheidungen. Insbesondere im Bereich Circular Economy ist es aber oftmals gar nicht möglich, die Daten und Informationen selbst zu generieren, sondern ist von den Informationen anderer Stakeholder abhängig. Damit die unterschiedlichen Stakeholder in diesem Bereich ihre Informationen effizient austauschen können, ist ein legaler Rahmen, beispielsweise in Form von Daten- und Informationsmarktplätzen vonnöten. Im Handel mit Daten und Informationen entstehen allerdings eine Vielzahl neuer Herausforderung, die es so im klassischen E-Commerce nicht gibt, wie beispielsweise semantische Probleme usw.

    • Die meisten aktuell vorherrschenden Geschäftsmodelle verfolgen klar ökonomische Interessen. Ein grünes Image ist aktuell eher Marketing als alles andere. Die Frage in diesem Forschungsfeld ist, wie sieht die richtige Balance zwischen ökologischen und ökonomischen Interessen aus?

    • Insbesondere Lifecycle Daten sind besonders relevant für Entscheidungen im Sinne der Circular Economy. Hierbei muss aber auch überlegt werden, welche Informationen erhoben werden sollen, wie diese erhoben werden können und wie diese unter Gesichtspunkten des Datenschutzes konform verarbeitet werden können.

    • Insbesondere die Recycling Industrie ist vom Stand der Technik wenig automatisiert. Während im Bereich der industriellen Fertigung bereits von der 4. Industriellen Revolution geredet wird, befindet sich die Recycling Industrie eher zwischen der ersten und zweiteren industriellen Revolution. Mithilfe von Industrie 4.0 Ansätzen, als auch Ansätzen aus dem Bereich der Informatik und Digitalisierung (beispielsweise KI, digitale Zwillinge etc.) können hier große Fortschritte erreicht werden und beispielsweise der Outcome an Rohstoffen aus Recycling Prozessen erhöht werden.

    • Abfallströme und Abfallmanagement sind eine weitere aktuelle Herausforderung. Insbesondere falsche Mülltrennung (beispielsweise Plastikabfälle im Biomüll) erschweren die Rückgewinnung von reinhaltigen Rohstoffen. Auch hier bietet die Digitalisierung potentiale zur Steigerung der Reinheitsgrade von Stoffströmen und zur Erschließung neuer Verwertungsmöglichkeiten. 

    Unsere Projekte

    • Im Projekt LifeCycling² werden rekonfigurierbare Designkonzepte und Services für die ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von E-Cargobikes entwickelt. Dabei forschen wir in unserem Teilprojekt an modularen anpassbaren Softwarelösungen für die Verwendung von Softwarekomponenten in der Erst- und Zweitnutzung inklusive Funktions-Updates. Im ersten Schritt erfolgt die Entwicklung rekonfigurierbarer Softwarearchitekturen und Steuergeräte für die effiziente Änderung von Softwarefunktionen (Upgrades, Funktionsänderungen) sowie die Entwicklung begleitender Services zur ressourceneffizienten Nutzung. Ausgehend von den definierten Anforderungen werden weiterhin erforderliche Informationsdienste für die private und gewerbliche Nutzung von E-Cargobikes definiert. Das Institute for Systems und Software Engineering (ISSE) entwickelt zudem eine Softwarelösung zur objektiven Beurteilung der technischen und wirtschaftlichen Wertigkeit, z.B. basierend auf Ladezyklen und Restkapazität.

      Projektpartner:

      TU Braunschweig (Institut für Konstruktionstechnik, Institut für Sozialwissenschaften), baron mobility service GmbH, TU Clausthal (Institute for Software and Systems Engineering), Electrocycling GmbH, Sense4Future GmbH, Stöbich technology GmbH

      Projektplakat:

      Das Projektplakat finden sie hier als PDF.

      Ihre Ansprechpartnerin:

      Marit Mathiszig, M.Sc

    • Die Neuproduktion von Elektro(nik)produkten in Niedriglohnländern ist aktuell häufig preisgünstiger als Reparatur- bzw. Refurbishing- und Remanufacturingprozesse in Hochlohnstandorten wie Deutschland. Durch immer kürzere Innovationszyklen werden zusätzlich neue Kundenbedürfnisse erzeugt. Trotz des Wunsches vieler Menschen nach der Kaufoption für Gebrauchtgeräte oder Reparaturlösungen für Produkte, für die keine Garantie/Gewährleistung mehr besteht, werden selbst bei hochwertigen Elektro(nik)produkten Reparatur bzw. Aufarbeitung in der Regel nicht in Betracht gezogen oder sind für den Laien selbst unter Anleitung, z.B. in Reparaturkaffees, schlichtweg nicht möglich. Dies ist insbesondere darin begründet, dass die Reparatur bzw. Aufarbeitung immer schwieriger wird, da neben der komplexen elektronischen Hardware das Thema Softwareverfügbarkeit und -sicherheit sowie das Vernetzungs-Know-How eine entscheidende Rolle spielt. In Folge dessen werden Altprodukte nach begrenzter Einsatzzeit durch neue Produkte ersetzt und bestenfalls stofflich/energetisch verwertet. Das Ausmaß dieser globalen Problematik erreichte im Jahr 2016 einen neuen Höchststand mit 44,7 Mio. t Elektronikschrott. Dadurch ergeben sich erhebliche Umweltauswirkungen und Ressourcenverluste, welche durch eine im Projekt avisierte Kreislaufführung auf Basis optimierter Kaskadennutzung und verlängerter Nutzung sowie deren zielgerichtete Verwertung im End-of-Life vermeidbar wären. Daher Zielt das Projekt EffizientNutzen darauf ab, die Lebens- und insbesondere Nutzungsdauer von diesen Produkten signifikant zu erhöhen. Im Teilprojekt des ISSE’s sollen hierfür insbesondere Digitalisierungsstrategien entwickelt werden, welche die Informationsdefizite schließen.

      Projektpartner:

      Das Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion (AIP), Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA), IWF, ReziProk, TU Braunschweig

      Projektplakat:

      Das Projektplakat finden sie hier als PDF.

      Ihre Ansprechpartner:

      Sebastian Lawrenz, M.Sc.
      Priyanka Sharma, M.Sc.

    • Ziel des Projektes "Recycling 4.0" ist es, den Recycling Prozess durch einen gezielten und gesteuerten Informationsaustausch zu verbessern. Alle Akteure, vom Rohstoffproduzenten, über den OEM bis zum Verwerter, sollen miteinander vernetzt werden und eine Circular Economy bilden. Der Fokus unseres Teilprojektes liegt hierbei auf der Entwicklung eines Informations- und Datenmarktplatzes, auf welchem sich die unterschiedlichen Akteure zum Informationsaustausch miteinander vernetzen können.

      Das Projekt-Video "Digitalisierung als Schlüssel für die Advanced Circular Economy"

      Durch den voranschreitenden Ausbau der Elektromobilität werden stetig mehr Lithium-Ionen-Batterien vertrieben. Die darin enthaltenen knappen Rohstoffe wie Lithium und Kobalt machen ein effizientes Recycling unabdingbar. Dies stellt Hersteller und Recyclingbetriebe vor neue Herausforderungen bzgl. der Technologie und der verfügbaren Informationen. Der EFRE-Innovationsverbund „Recycling 4.0“ befasst sich mit Einsatzmöglichkeiten der Digitalisierung im Recycling, um den Herausforderungen durch komplexer werdende Produkte und fehlende Informationen zu begegnen. Im Fokus stehen die Gewinnung, Verbreitung und Nutzung von Informationen durch die Industrie 4.0 entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die Informationsverbreitung wird hierzu über einen Informationsmarktplatz sowie die direkte Weitergabe zwischen Akteuren ermöglicht. Die zusätzlichen Informationen werden genutzt, um die Effizienz im Recycling zu steigern, Stoffkreisläufe zu schließen, kritische Rohstoffe zurückzugewinnen und Entscheidungsunterstützungen zu ermöglichen. Das Projekt trägt somit zu einer nachhaltigen E-Mobilität bei, ermöglicht eine Ressourcenschonung sowie die Reduktion der Rohstoffabhängigkeit Deutschlands.

      Hier geht's zum Projekt-Video: https://video.tu-clausthal.de/film/recycling-4-0_1170.html

       

      Ihr Ansprechpartner:

      Sebastian Lawrenz, M.Sc.

    • Leitender Gedanke im Zuge des Reallabors ist die Transformation bestehender Wirtschafts- und Produktionskonzepte hin zur Circular Economy. Dabei haben wir uns als Maßgabe gesetzt, durch die Werkzeuge der Digitalisierung Produktelebenszyklen neu zu definieren und alternative Nutzungskonzepte zu etablieren, um die stetige Belastung der Umwelt durch die zunehmende Konsumierung von kurzlebigen Produkten zu verringern.

      Weitere Informationen finden sie auf den Seiten des Projektes...

      Projektplakat:

      Das Projektplakat finden sie hier als PDF.

       

      Ihr Ansprechpartner:

      Dominique Briechle

    Sebastian Lawrenz, M.Sc.

    Ihr Ansprechpartner bei Fragen an die Forschungsgruppe:

    Sebastian Lawrenz, M.Sc.

    Center for Digital Technologies