Spirit biel/bienne - Berner Fachhochschule
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spirit biel/bienne
Das Magazin der technischen Disziplinen der Berner Fachhochschule | 1 | 2022
Le magazine des disciplines techniques de la Haute école spécialisée bernoise
Kreisläufe | Circuits
Ressourcen sind limitiert – sie sollten so lange wie
möglich im Umlauf bleiben | Les ressources sont
limitées – elles doivent rester en circulation aussi
longtemps que possible
Special Week
Bauabfälle als Ressource |
Les déchets de
Version fra
nçaise du m
construction comme
agazine ressource
disponible e
n ligne! ‣ S. 6
Magazin au
ch online ve
rfügbar!
spirit.bfh.c
h
2
Inhalt und Impressum
Focus
Kreisläufe
4 Kreislaufwirtschaft und Cradle to Cradle®
5 Économie circulaire et Cradle to Cradle®
6 Kreislaufwirtschaft als Chance –
Bauabfälle als Ressource
8 «Wir wollen Leute ausbilden, die anders denken»
10 Das Klima gibt den Bauplan vor 8
12 Mit neuem Recyclingverfahren mehr aus
Lithium-Ionen-Batterien herausholen
14 E-Auto aus gebrauchten Komponenten
16 E-LKW – Lebensdauerverlängerung
statt Elektroschrott
18 How can the road construction domain
contribute to the CE concept?
20 Die Zukunft der Photovoltaik im
Simulationsmodell
22 Datenmanagement für die Kreislaufwirtschaft 12
in der Solarindustrie
Im Gespräch
24 «Eine attraktive Hochschule schenkt
viel Freiraum und Vertrauen»
Events
27 Batterieherstellung nach Wunsch
News
29 News
18
STI Success Story
31 CLEVERON – Heizungen und Raumluft
verbessern
Impressum Impressum
Herausgeberin: Berner Fachhochschule BFH Publication: Haute école spécialisée bernoise BFH
Architektur, Holz und Bau/Technik und Informatik Architecture, bois et génie civil /Technique et informatique
Adresse: Berner Fachhochschule BFH, Redaktion spirit Adresse: Haute école spécialisée bernoise BFH, rédaction spirit
biel/bienne, Postfach, 2501 Biel-Bienne/spirit@bfh.ch biel/bienne, case postale, 2501 Biel-Bienne / spirit@bfh.ch
Erscheinungsweise: 3-mal jährlich Parution: paraît 3� par année
Nr. 1: März, Nr. 2: Juni, Nr. 3: Oktober no 1: mars, no 2: juin, no 3: octobre
Auflage: 6000 Exemplare Tirage: 6000 exemplaires
Redaktion: Diego Jannuzzo, Nicole Bärtschiger, Textatelier.ch Rédaction: Diego Jannuzzo, Nicole Bärtschiger, Textatelier.ch
Übersetzungen und Lektorat: Nicolas Bianchi, Stéphane Cuennet, Traductions et lectorat: Nicolas Bianchi, Stéphane Cuennet,
Sarah Gaffino, Michelle Joyce Sarah Gaffino, Michelle Joyce
Fotos: BFH Photos: BFH
Gestaltung, Druck: Stämpfli AG, Wölflistrasse 1, Graphisme, imprimerie: Stämpfli SA, Wölflistrasse 1,
Postfach, CH-3001 Bern case postale, CH-3001 Berne
Adressänderungen, Abonnement: spirit@bfh.ch Changements d’adresse, abonnement: spirit@bfh.ch
Inserate für die nächste Ausgabe: Inserateschluss Date butoir pour les annonces de la prochaine édition:
25. März 2022 25 mars 2022
Sie finden das Magazin in deutscher und französischer Ce magazine existe en version française et allemande
Übersetzung auf: spirit.bfh.ch à l’adresse: spirit.bfh.ch
ISSN 2297-6957 (Print) ISSN 2297-6957 (Print)
ISSN 2673-8910 (Online) ISSN 2673-8910 (Online)
Oktober 2021 | spirit
3
Editorial
Virve Resta
Fachexpertin Innovationsförderung, Amt für Wirtschaft des Kantons Bern
Experte de la promotion d’innovation, Office de l’économie du canton de Berne
Liebe Leser*innen Chères lectrices, chers lecteurs,
Thomas Stucki (BFH) und Martin Wörter (ETH/KOF) Thomas Stucki (BFH) et Martin Wörter (EPF/KOF)
fanden kürzlich heraus, dass heute ca. 10 Prozent der ont récemment découvert qu’environ 10 % des entre-
Schweizer Unternehmen in der Kreislaufwirtschaft prises suisses exercent aujourd’hui leur activité dans
(KLW) tätig sind. Die noch linear tätigen Unternehmen l’économie circulaire (EC). Celles qui produisent encore
sehen für die Umsetzung der KLW viele Hürden. selon un schéma linéaire entrevoient de nombreux obs-
Was müssen wir tun, damit Unternehmen die Zirku- tacles à la mise en œuvre de ce système économique.
larität als Chance für die Zukunft sehen? Die Zukunft Que devons-nous faire pour que les entreprises considè
wird aus Chancen gemacht. Chancen sind vorteilhafte rent la circularité comme une opportunité? L’avenir est
Gestaltungsmöglichkeiten und können aus beliebigen constitué de chances à saisir. Les opportunités repré-
Quellen wie Trends, Technologien, Zukunftsannahmen sentent des possibilités utiles de concevoir et on peut
und Überraschungen geschöpft werden. Chancen hel- les puiser à n’importe quelle source, qu’il s’agisse de
fen, die Möglichkeiten der Zukunft auszuleuchten, tendances, de technologies d’hypothèses ou de sur
um sich deren Dimensionen und Eigenschaften besser prises. Elles aident à éclairer le champ des possibles qui
bewusst zu werden. s’offre à l’avenir pour mieux prendre conscience de
Was passiert gerade um uns herum? Das Klima wird ses dimensions et de ses caractéristiques.
wärmer, die Rohstoff- und Energiepreise steigen, die Qu’observe-t-on autour de nous en ce moment? Le cli-
Menge der produzierten Güter nimmt zu, die Bevölke- mat se réchauffe, les prix des matières premières et de
rung schrumpft in den Randregionen, der Staat lenkt l’énergie augmentent, la quantité des biens produits
durch Steuern und Abgaben, und neue Technologien s’accroit, la population est en recul dans les régions
wie künstliche Intelligenz, IoT, Big Data oder Robotik périphériques, l’État intervient par le biais d’impôts
sind im Vormarsch. Alle diese Faktoren können wir et de taxes, et les nouvelles technologies telles que
nicht unmittelbar beeinflussen, aber ein Unternehmen l’intelligence artificielle, l’IoT, le Big Data ou la robo-
kann jeden einzelnen Faktor betrachten und versuchen tique prennent leur essor. Nous n’avons pas les moyens
zu erkennen, was gerade dieser oder jener Faktor für d’influencer directement tous ces facteurs, mais une
seine Strategie, für Produkte und Dienstleistungen, entreprise peut examiner chacun d’entre eux et déter-
für den eigenen Vertrieb, für die Partnerschaften sowie miner ce que tel ou tel facteur implique pour sa straté-
für die Ressourcen bedeutet. gie, ses produits et services, sa propre distribution, ses
10 Prozent der Schweizer Unternehmen haben er- partenariats et ses ressources.
kannt, dass sie Wettbewerbsvorteile und Wertschöp- Dix pour cent des entreprises suisses ont compris
fung mit den zirkulären Lösungen erzielen können. Sie qu’elles pouvaient obtenir des avantages concurren-
haben mit Sicherheit erkannt, dass ihre Zukunft anders tiels et créer de la valeur ajoutée grâce aux solutions
aussehen wird und ihre Unternehmensstrategie «zirku- circulaires. Elles ont assurément pris conscience que
lärer» gestaltet. Die obigen Entwicklungen werden sich leur avenir revêtirait une forme différente et remodelé
mit grosser Wahrscheinlichkeit verstärken. Wenn dies leur stratégie pour la rendre plus circulaire. Les proba-
geschieht, sind diese Unternehmen bereits im Geschäft bilités de voir les tendances susmentionnées se ren-
und helfen zudem, die grossen Probleme der Erde zu forcer sont notables. Si cela se produit, ces entreprises
lösen, die uns vermehrt Angst machen. Die Angst war auront l’avantage d’exercer déjà leur activité et contri-
aber noch nie eine gute Begleiterin, vielmehr brauchen bueront en outre à résoudre les grands problèmes de la
wir Mut und Weitsicht. planète qui nous effraient de plus en plus. Or, la peur n’a
Packen wir es an, weil die Erde schon immer zirkulär jamais été bonne conseillère. Ce dont nous avons bien
war. davantage besoin, c’est de courage et de clairvoyance.
Mettons-nous au travail, car la Terre a toujours été
Virve Resta circulaire.
Virve Resta
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Focus: Kreisläufe
Kreislaufwirtschaft
und Cradle to Cradle®
Mit dem «New Green Deal» hat sich die EU für eine
CO2-neutrale, nachhaltige, giftfreie und geschlossene
Kreislaufwirtschaft ausgesprochen. Wie verhält es
sich mit der Kreislaufwirtschaft in der Schweiz?
Albin Kälin
CEO, EPEA Switzerland GmbH,
akkreditierter Gutachter für
die Cradle-to-Cradle-Certified®-
Zertifizierung
«The New Green Deal» Tausende Produkte sind Cradle-to-Cradle-Certified®-
Brüssel, 10. Februar 2021: Das EU-Parlament nimmt zertifiziert, von Parfums über Bodenbeläge, T-Shirts
den Vorschlag der EU-Kommission für den «New Green und Jeans zu Wasserflaschen und Fensterpflegeproduk-
Deal» mit einer grossen Stimmenmehrheit an. Dies sind ten. Eine wachsende Anzahl von Marken, Organisatio-
umfassende politische Empfehlungen, um bis spätes- nen und Institutionen anerkennt die Cradle-to-Cradle-
tens 2050 eine CO2-neutrale, nachhaltige, giftfreie und Certified®-Zertifizierung als bevorzugten Standard für
geschlossene Kreislaufwirtschaft zu erreichen. Somit ihre Kaufentscheidungen.
ist ein Faktum geschaffen worden, und es gibt kein Zu-
rück mehr. Der Auftrag des EU-Parlaments an die EU- Emmentaler Firma ist Weltmeisterin im Bereich
Kommission lautete, bereits im Jahr 2021 neue Gesetz- Druck/Verpackung
gebungen unter anderem in der Ökodesign-Richtlinie Die Migrationsproblematik, vor allem im Bereich der
zu erlassen, da schon 80 Prozent der späteren Umwelt- Lebensmittelverpackung, ist ein viel diskutiertes The-
auswirkungen von Produkten beim Design festgelegt ma. Hier würde Cradle to Cradle® bedeuten, dass nur
werden. Die Ziele des «New Green Deal» können nur Stoffe für Verpackungen eingesetzt werden, die sicher
durch eine Kreislaufwirtschaft erreicht werden. für biologische Systeme sind und dadurch Migration
zulassen können. Mit den bedruckten Papieren der Vö-
Wie steht es mit der Kreislaufwirtschaft geli AG aus dem Emmental wurden erstmals weltweit
in der Schweiz? Verpackungslösungen umgesetzt, die kreislauffähig
Sowohl die Politik wie auch die Unternehmen ma- und damit zukunftsfähig sind. Die Firma ist weltweit
chen zu wenig, um nach einem echten Kreislaufprinzip die erste Druckerei, die GOLD bei der Cradle-to-Cradle-
zu wirtschaften. Die Schweiz gehört weltweit zu den Certified®-Zertifizierung erreicht hat – ein Meilenstein.
Top-3-Ländern im Produzieren von Abfällen und ist
eindeutig Weltmeister im Abfallverbrennen. Damit Kontakt
– kaelin@epeaswitzerland.com
werden Ressourcen unwiederbringlich zerstört und
können nicht den kommenden Generationen in guter Infos
Qualität zur Verfügung gestellt werden. Dies ist der fal- – EPEA Switzerland GmbH, epeaswitzerland.com
sche Weg. Doch es gibt auch eine gute Nachricht. Es – Cradle to Cradle Certified®, c2ccertified.org
existieren ein paar Leuchtturmfirmen in der Schweiz, – Druckerei Vögeli, voegeli.ch
– social media: epeaswitzerland
die das Kreislaufprinzip erfolgreich umsetzen.
Albin Kälin ist Gründer und CEO (seit 2009) von EPEA
Der Standard für kreislauffähige Produkte Switzerland GmbH. 2021 wurde er mit dem CEO Today Europe
Cradle to Cradle Certified® ist ein global anerkannter Award 2021 ausgezeichnet.
Bewertungsstandard für sichere, nachhaltige und
kreislauffähige Produkte. Produktdesigner*innen, Her
stellerfirmen und Marken rund um den Globus
vertrauen auf den Cradle-to-Cradle-Certified®-Zerti
fizierungs-Produktstandard. Er gilt als transformieren-
der Wegweiser, um Produkte mit einer positiven Wir-
kung für die Gesellschaft und die Umwelt zu entwickeln.
März 2022 | spirit
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Focus: Circuit
Économie circulaire
et Cradle to Cradle®
En adoptant le «New Green Deal» (pacte vert), l’UE
s’est prononcée en faveur d’une économie en circuit
fermé, carboneutre, durable et exempte de sub
stances toxiques. Qu’en est-il de l’économie circu-
laire en Suisse ?
Albin Kälin
CEO, EPEA Switzerland GmbH,
expert accrédité pour la gestion du
label Cradle to Cradle Certified®
«The New Green Deal» leur confiance à la norme de certification Cradle to
Bruxelles, le 10 février 2021. Le Parlement euro- Cradle Certified®. Elle sert d’indicateur et d’incitateur
péen adopte à une large majorité la proposition de la pour le développement de produits ayant un impact
Commission européenne prônant le «New Green Deal». positif sur la société et l’environnement. Des milliers de
Ce pacte regroupe des recommandations politiques glo- produits les plus variés disposent du label Cradle to
bales visant à parvenir à une économie circulaire, Cradle Certified®, qu’il s’agisse de parfums, de revête-
neutre en CO2, durable, non toxique et en circuit fermé ments de sol, de t-shirts, de jeans, de bouteilles d’eau ou
d’ici à 2050 au plus tard. Cette décision marque un tour- encore de produits d’entretien des fenêtres. Un nombre
nant en ce qu’elle rend impossible tout retour en arrière. croissant de marques, d’organisations et d’institutions
Le Parlement européen a demandé à la Commission reconnaissent le label Cradle to Cradle Certified® comme
européenne d’adopter une nouvelle législation en 2021, norme privilégiée pour leurs décisions d’achat.
notamment en ce qui concerne la directive sur l’écocon-
ception, étant donné que 80 % de l’impact environne- Une entreprise de l’Emmental championne
mental des produits est déjà déterminé au moment de du monde dans le domaine de l’impression et
leur conception. Seule une économie circulaire permet de l’emballage
d’atteindre les objectifs du «New Green Deal». La problématique de la migration, notamment dans
le domaine des emballages alimentaires, est un sujet
Qu’en est-il de l’économie circulaire en Suisse? largement discuté. Dans ce cas, Cradle to Cradle® sig
Tant du côté du monde politique que du côté des en- nifierait que seules des substances qui autorisent la
treprises, les efforts en faveur d’une gestion des affaires migration, car elles sont sans danger pour les systèmes
selon une approche véritablement circulaire demeurent biologiques, seraient utilisées pour les emballages. Les
insuffisants. La Suisse figure parmi les trois pays pro- papiers imprimés de la société Vögeli AG, basée dans
duisant le plus de déchets dans le monde et se profile l’Emmental, ont permis de fabriquer des solutions
clairement comme la championne en matière d’inciné- d’emballage inédites pensées pour la circularité et qui
ration. Cela signifie que les ressources sont irrémédia- s’avèrent donc porteuses d’avenir. L’entreprise est la
blement détruites sans pouvoir être mises à la disposi- première imprimerie au monde à obtenir le label
tion des générations futures dans de bonnes conditions. Cradle to Cradle Certified® GOLD – un jalon important.
Ce n’est pas la voie à suivre. On peut cependant annon-
cer aussi une bonne nouvelle. Quelques entreprises Contact
– kaelin@epeaswitzerland.com
phare en Suisse appliquent avec succès le principe de
circularité. Infos
– EPEA Switzerland GmbH, epeaswitzerland.com
Norme s’appliquant aux produits pensés pour – Cradle to Cradle Certified®, c2ccertified.org
la circularité – Imprimerie Vögeli, voegeli.ch
– social media: epeaswitzerland
Cradle to Cradle Certified® est une norme d’évalua-
tion reconnue à l’échelle mondiale pour des produits Albin Kälin est le fondateur et CEO (depuis 2009)
sûrs, durables et recyclables. d’EPEA Switzerland GmbH. En 2021, il s’est vu remettre le
Les concepteurs et conceptrices de produits, les fa- CEO Today Europe Award 2021.
bricant-e-s et les marques du monde entier accordent
März 2022 | spirit
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Focus: Kreisläufe
Kreislaufwirtschaft als Chance –
Bauabfälle als Ressource
Noch ist unklar, wie dereinst Baumaterialien und
-teile direkt und ohne wesentliche Verluste in neue
Bauwerke zurückgeführt werden können. Das The-
menfeld ist neu. Klar ist nur: Wenn die graue Umwelt-
belastung der Bauwirtschaft substanziell reduziert
Katrin Büsser werden soll, dann wird ein Paradigmenwechsel in
Professorin für Architektur und
Planung, BFH der Planung stattfinden müssen.
Dieser Paradigmenwechsel in der Planung bringt Patrick Fuchs, BFH, über Kreisläufe im Holzbau oder
nicht nur Herausforderungen, sondern vielmehr auch von Eva Stricker und Guido Brandi, ZHAW, über ihre
Chancen mit sich. Fachkenntnisse sind gefragt, neue Forschung zur Wiederverwendung von Bauteilen.
Handlungsfelder und Gestaltungsräume tun sich auf. «Kann die Küche zum Präzedenzfall für ein modula
In der Special Week «Bauabfälle als Ressource» mach res Bausystem werden, das einfach unterhalten, erneu
ten sich Studierende und Dozierende auf die Suche nach ert oder sogar wiederverwendet werden kann?» Diese
neuen Ideen. Frage stellten sich Sandro Jud und Davide Werren.
Die Zahlen sind eindrücklich: Gut 15 Prozent der in Küchen werden meist nach der SMS- oder Euro-Mass
der Schweiz verursachten Umweltbelastung1 gehen auf norm geplant und gebaut. Dennoch unterscheiden sie
die Erstellung, den Unterhalt und die Entsorgung von sich im Detail. Korpusse, Fronten oder Auszüge sind
Bauwerken zurück. Auf der anderen Seite ist der Bau für untereinander nicht kompatibel und teilweise von
rund 84 Prozent der in der Schweiz produzierten Ab schlechter Qualität. Ganze Küchen werden entsorgt,
fälle (65 Prozent Aushub- und Ausbruchmaterial obwohl nur einzelne Teile am Ende des Lebenszyklus
und 19 Prozent Rückbaumaterial)2 verantwortlich. angekommen sind, denn eine Renovation ist unmög
Eine effizientere Weiterverwendung von Rückbaumate lich oder lohnt sich nicht. Noch mehr würde eine Wie
rial würde Ressourcen schonen, Deponien entlasten derverwendung an einem neuen Ort aufwendige und
sowie die Umweltbelastung durch Verarbeitung und teure Anpassungen nach sich ziehen. «Es fehlt nicht
Transport reduzieren. viel», sind Jud und Werren überzeugt. Was, wenn die
Die Planer*innen halten einen riesigen, bislang Küchenbaufirmen die Standardisierung bis ins Detail
noch wenig bedachten Hebel in der Hand. weitertrieben? Modular geplant und aus dauerhaften
Nur – sollen die Kreisläufe am Bau geschlossen wer Materialen konstruiert, könnten Küchen viel länger
den, bedeutet dies, dass die Verfügbarkeit von Materia unterhalten, bei Bedarf erneuert und sogar wiederver
lien und Bauteilen an den Anfang gestellt und somit die wendet werden. Dies wäre ein starkes Kaufargument
gewohnten Abläufe radikal neu gedacht werden müs für die kosten- und umweltbewusste Bauherrschaft.
sen. Hier setzten die Studierenden der BFH-AHB Spe «In der digitalen Kette im Holzmodulbau klafft eine
cial Week «Bauabfälle als Ressource» an und ent Lücke. Soll der Kreis geschlossen werden, müssen der
wickelten Hypothesen für eine kreislauffähige Rückbau vor Ort und die Demontage im Werk zur Mate
Bauwirtschaft. Dabei wurden ganz neue Handlungsfel rialgewinnung mit bedacht werden.» Diese Feststel
der entdeckt. lung veranlasste Tobias Hasler, David Marty und Aaron
Die Ideen und Strategien der Studierenden entstan Müller im Gespräch mit verschiedenen Expert*innen
den, während sie sich auf verschiedenen Exkursionen dazu, herauszufinden, ob es möglich wäre, die Lücke zu
entlang des Entsorgungswegs von Bauten (Rückbau, schliessen. Ihre Recherchen zeigen, dass es noch ver
Sortierung, Deponie, KVA, Recyclingwerk) mit der Pro schiedene Herausforderungen gibt: Zentral für die au
blematik auseinandersetzten. Die Besichtigung von tomatisierte Demontage ist die Durchgängigkeit der
Pionierprojekten wie dem K118 des Baubüro in situ Daten, die jede Anpassung vor Ort verbietet. Auch
oder dem NEST-Gebäude dienten als Inspiration. müssten die Art der Verbindungen und die Material
Die theoretischen Grundlagen lieferten verschiedene wahl auf die spätere Demontage abgestimmt werden.
Fachvorträge – beispielsweise von Isabel Gutzwiller, Das Fazit der drei Studenten: Der automatisierte Rück
Stahlbau Zentrum Schweiz SZS zum Thema Wiederver bau wäre eigentlich möglich. Doch das Ende des Le
wendung im Stahlbau, von Prof. Corentin Fivet, EPFL, benszyklus der heute produzierten Module liegt noch
über «optimum reuse» und Forschungsprojekte, von in weiter Ferne. Es besteht noch kein Interesse. Die ho
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7
Focus: Kreisläufe
Modulare Küchenzeile: neu (links), renoviert (mitte), wiederverwendet an neuem Ort (rechts)
«Kann die Küche zum Präzedenzfall für ein modulares Bausystem werden, das einfach unterhalten, erneuert oder sogar wiederverwen-
det werden kann?» Diese Frage stellten sich die Studierenden zu Beginn ihrer Arbeit.
hen Kosten jedoch, die eine zerstörungsfreie Trennung Seien es die «Urban Miner» oder die Planer*innen,
der Materialien als Voraussetzung für eine effiziente die durch die generalistische Sichtweise und die Nähe
Kreislaufwirtschaft mit sich bringt, macht die aufge zur Kundschaft Bedürfnisse erkennen und dann zu
worfene Frage nach der automatisierten Demontage sammen mit Unternehmen kreislauffähige Produkte
besonders relevant. entwickeln wie im Beispiel der modularen Küchen,
«Nur wenn bekannt ist, wo was verfügbar ist, kön oder sei es wie im Beispiel der automatisierten Demon
nen Bauteile und Materialien wiederverwendet wer tage die Entwicklung von ökonomischen Rückbaupro
den.» Flavia Frautschi, Tobias König, Jana Röthlisber zessen – die drei Beispiele zeigen exemplarisch, wie
ger und Nedim Terzic sehen ein Informationsdefizit als vielfällig und spannend die neuen Herausforderungen
Hindernis für die Nutzung der «urbanen Mine» (die sind und welche Chancen sich in der Kreislaufwirt
Stadt als Rohstofflagerstätte) und verfolgten daher ei schaft eröffnen.
nen systemischen Lösungsansatz. Sie haben ein natio Die Diskussion der studentischen Visionen am letz
nales Bauteilkataster vorgeschlagen. Im Rahmen von ten Tag gemeinsam mit David Hiltbrunner, Sektion
Abbruchgenehmigungen sollen die verwendbaren Bau Rohstoffkreisläufe des BAFU, hat gezeigt, dass es noch
stoffe und -teile erfasst und in einem Bauteilkataster viel Entwicklung braucht. Das Engagement der Studie
publiziert werden. Bauherren, Planerinnen oder Unter renden war spürbar: Sie wollen einen Beitrag zur Re
nehmen können darauf zugreifen und so an geeignete duktion der grauen Umweltbelastung leisten und for
Materialien gelangen. dern, dass durch gesetzliche, wirtschaftliche und
Im Rahmen von Neubaubewilligungen werden normative Rahmenbedingungen Anreize für die Kreis
ebenfalls Informationen im Kataster abgelegt. Das Ins laufbauwirtschaft geschaffen werden.
trument liefert die dringend notwendigen, umfassen
den Informationen über die Ressourcen im Baubestand, 1 AFU. (2019). Projekt MatCH – Synthese, Material- und
B
die zur Entwicklung geschlossener Kreisläufe notwen Energieflüsse der schweizerischen Volkswirtschaft.
dig sind. Die Bewirtschaftung des «Materiallagers», so 2 https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/abfall/
die Gruppe, schafft eine neue Profession: «Urban inkuerze.html, eingesehen am 4. Januar 2022.
Miner» sind Spezialist*innen für die Beurteilung und
Kontakt
Qualifizierung des Baubestands im Hinblick auf die – katrin.buesser@bfh.ch
Weiterverwendung.
Infos zur Special Week der BFH-AHB
– bfh.ch/ahb/de/aktuell/medienmitteilungen/2021/kreislaufwirt-
schaft-im-zentrum-der-special-week/
Das Video zur Special Week auf spirit.bfh.ch >
Kreislaufwirtschaft als Chance
Auf Exkursion in der Sortieranlage.
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Focus: Kreisläufe
«Wir wollen Leute ausbilden,
die anders denken»
Ab September 2022 gibt es an der BFH den
Master «Circular Innovation and Sustainability».
Damit werden Manager*innen ausgebildet, welche
die Entwicklung der Kreislaufwirtschaft voran
treiben sollen. Ein Gespräch mit Frédéric Pichelin,
Prof. Dr. Frédéric Pichelin Mitglied des Kernteams Master CIS über die
Leiter Bereich Forschung, Dienst
leistung und Weiterbildung FDW, Schwerpunkte des Studiengangs und die grosse
BFH-AHB
Bedeutung der Kreislaufwirtschaft.
nommen. Das ist ernüchternd. Sehr wenige Firmen sind
Herr Pichelin, wie zirkulär leben Sie persönlich? interessiert daran, dass Rohstoffe möglichst lange wie-
derverwendet werden. Deshalb ist es wichtig, zukünf-
Als Ingenieur habe ich ein grosses Interesse an elek- tige Kaderleute auf diesem Gebiet auszubilden.
tronischen Geräten. Wenn bei uns zu Hause ein Gerät
kaputt ist, repariere ich es selbst, anstatt es wegzu-
schmeissen. Unsere Gesellschaft hat sich daran ge- Startet die BFH deshalb im September 2022
wöhnt, defekte Dinge zu entsorgen und neue zu kaufen. den Masterstudiengang «Circular Innovation
In einer zirkulären Wirtschaft sollten diese jedoch so and Sustainability»?
lange wie möglich im Umlauf bleiben.
Ja. Es ist unser Ziel, genau solche Manager*innen
auszubilden. Unter dem Stichwort «Changemaker»
Wieso ist die Kreislaufwirtschaft für die Gesell- wollen wir Leute ausbilden, die anders denken, beste-
schaft so bedeutend? hende Verhältnisse infrage stellen und die Kreislauf-
wirtschaft stärken wollen. Der Masterstudiengang ist
Wir nutzen limitierte Ressourcen. Doch nicht nur fächerübergreifend konzipiert. Einerseits vermittelt er
diese werden knapp, sondern auch die nachwachsen- betriebswirtschaftliche Kompetenzen. Andererseits
den Rohstoffe. Aufgrund der Coronapandemie kam es erwerben die Studierenden ein technisches und ökolo-
zum Beispiel beim Rohmaterial Holz zu Lieferengpäs- gisches Verständnis von Produktionskreisläufen und
sen. Limitierte sowie nachwachsende Rohstoffe sollten das Know-how, um mit unseren natürlichen Ressour-
deshalb so lange wie möglich im Kreislauf gehalten cen nachhaltig umzugehen. Sie setzen sich in verschie-
werden. In einer linearen Wirtschaft wird etwa Holz denen Bereichen mit Themen wie Produktdesign, Ener-
verbrannt, was CO2 freisetzt. In einer Kreislaufwirt- gie- und Ernährungssysteme, Unternehmertum oder
schaft bleibt das Holz möglichst lange erhalten und auch Landnutzung auseinander.
speichert dadurch das CO2 mittel- bis langfristig.
Weshalb ist die Interdisziplinarität so wichtig?
Wie weit entwickelt ist die Kreislaufwirtschaft
in der Schweiz? Die Kreislaufwirtschaft ist ein komplexes Thema.
Um es zu verstehen und um konkrete Projekte umset-
Leider nicht sehr weit. Ein Team um meinen Kolle- zen zu können, braucht es verschiedene Disziplinen.
gen Tobias Stucki aus dem BFH-Departement Wirt- Die Departemente Agrar-, Forst- und Lebensmittelwis-
schaft führte zwischen 2017 und 2019 eine Studie senschaften BFH-HAFL, Wirtschaft BFH-W sowie Ar-
durch. Dabei wurden 8000 Schweizer Firmen aus un- chitektur, Holz und Bau BFH-AHB bilden das Kernteam
terschiedlichen Branchen bezüglich Kreislaufwirt- des Masterstudiengangs. Zudem habe BFH-Fachleute
schaft befragt. Lediglich 10 Prozent setzten auf zirku- aus den Bereichen Gesundheit BFH-G, Technik und In-
läre Prozesse. Die anderen hatten bis zu diesem formatik BFH-TI, Soziale Arbeit BFH-S und Künste HKB
Zeitpunkt kaum ökologische Verbesserungen vorge- ihr Wissen zu den Themen Kreislaufwirtschaft und
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9
Focus: Kreisläufe
Master «Circular Innovation and Sustainability»: den Studierenden ein ganzheitliches Verständnis der Kreislaufwirtschaft ermöglichen.
Nachhaltigkeit eingebracht. Mit dieser Zusammen
arbeit ermöglichen wir den Studierenden ein ganzheit- Für welche Personen ist der neue Masterstudien-
liches Verständnis der Kreislaufwirtschaft. Damit gang besonders geeignet?
Innovation entstehen kann, müssen verschiedene Dis-
ziplinen zusammenkommen. Grundsätzlich für Studierende mit einem Bache-
lorabschluss in Wirtschaft, Life Science oder Technolo-
gie. Doch auch Studierende der Künste oder der Sozia-
Wo liegen konkret die Schwerpunkte des len Arbeit können sich anmelden. Grundvoraussetzung
Studiengangs? ist wie angesprochen eine innovative Projektidee. In
einem persönlichen Gespräch entscheiden wir dann
Wir haben ihn in drei Themenbereiche eingeteilt: über die Zulassung.
Produkt- und Prozessinnovation, zirkuläre Geschäfts-
modelle sowie deren Schnittstellen zu Politik und Ge-
sellschaft. Hinzu kommt die Methodik als themenüber- Und wo arbeiten Absolvent*innen nach dem
greifender Schwerpunkt. Bei Letzterem geht es etwa Studium?
um die Frage, wie sich Kreislaufwirtschaft bemessen
lässt oder wie ein zirkuläres Produkt designt werden Zum Beispiel in der Privat- oder Finanzwirtschaft.
kann. Zudem verfolgt jede*r Student*in während der Dort ist der Bedarf an Nachhaltigkeitsberater*innen
Ausbildung eine eigene Projektidee, aus der am Schluss gross. Neben der Privatwirtschaft kommen aber auch
ein konkretes Geschäftsmodell entstehen kann. Behörden wie das Bundesamt für Umwelt oder nationa-
le oder internationale Nichtregierungsorganisationen
als Arbeitsorte infrage. Unsere Absolvent*innen sollen
Zum Beispiel? helfen, die Kreislaufwirtschaft voranzutreiben. Sie sol-
len sich bewusst sein, dass sie einen positiven Beitrag
In der Lebensmittelindustrie gibt es viele Nebenpro- an die Weiterentwicklung der Gesellschaft leisten kön-
dukte, die wertvolle Wertstoffe für neue Produkte ent- nen – im Beruf und auch im privaten Umfeld.
halten. So stellte ein Student der Hochschule der Küns-
te in Bern vor ein paar Jahren aus Kaffeesatz Geschirr Kontakt
– frederic.pichelin@bfh.ch
her. Damals gab es unseren Master leider noch nicht.
Aus einem solchen Projekt kann man eine sehr konkre- Infos zum neuen BFH-Master «Circular Innovation and
te Geschäftsidee entwickeln. Genauso wie bei folgen- Sustainability»
dem Beispiel aus der Holzindustrie: Dort wird die Rinde – Anmeldefrist: 15. Mai 2022
der Bäume meistens verbrannt oder ungenutzt liegen – Studienbeginn: 19. September 2022
– bfh.ch/msc-nachhaltigkeit
gelassen. An der BFH haben wir ein Verfahren entwi-
ckelt, mit dem man Tannine aus der Rinde extrahieren
kann. Daraus stellen wir nun Klebstoff für Span- und Master «Circular Innovation and Sustainability» >
Sperrholzplatten her. das Video dazu auf spirit.bfh.ch
März 2022 | spirit
10
Focus: Kreisläufe
Das Klima
gibt den Bauplan vor
Die Ingenieurwissenschaften basieren auf Fakten und
Daten. Was nicht bewiesen werden kann, wird nicht
anerkannt. Woher kommen die Fakten und Daten zur
Validierung der Kreislaufwirtschaft und der Nachhaltig-
keit? Die Antwort ist einfach: Die Digitalisierung liefert
Thomas Rohner die benötigten Daten. Sei es zu CO2-Emissionen, grauer
Professor für Holzbau und BIM, BFH
Energie, Bezugsflächen, Rohstoffquellen, Transportwe-
gen, Nachhaltigkeitskriterien oder Wohlfühlfaktoren.
Die Digitalisierung liefert nicht nur die Datengrund- Die Formulierung der gemeinsamen Anwendungs-
lagen, sondern ermöglicht auch die Simulation von fälle wird Use-Case-Management genannt, ein systemi-
Szenarien. Wie läuft der Bau ab? Wie bewegen sich die scher, systematischer und methodischer Ansatz, der in
Personen darin? Was passiert bei einem Brand? Wie der Schweiz entwickelt wurde und heute von buildingS-
hoch ist die sommerliche Temperatur in der Stadt? Wo MART international angewendet wird. BIM befähigt die
sind Erholungszonen? Wo Aktivzonen? All das kann Baubranche zur Einhaltung des «Aktionsplan Digitale
mithilfe des digitalen Zwillings simuliert werden. Schweiz» des Bundesrats, mit ausgewählten Massnah-
Der Betrachtungsperimeter ist der Lebenszyklus, was men von bundesexternen Dritten, die einen Beitrag zur
einen Paradigmenwechsel in Planung, Bau und Nutzung Erreichung der Strategieziele leisten. Das Konzept der
verlangt. Die digitale Transformation ist als methodi- Kreislaufwirtschaft ermöglicht der Bauwirtschaft, am
scher Ansatz ein evolutionärer Prozess. Es braucht einen gleichen Strick zu ziehen und in Kollaboration optima-
systemischen, systematischen Ansatz plus Building In- le Lösungen zu finden.
formation Modelling (BIM). Die Nachhaltigkeit wird
messbar, berechenbar und kontrollierbar – unabhängig Schlüssiges Konzept
davon, welche Methode angewendet bzw. was abgebil- Holz, BIM und Nachhaltigkeit ergeben ein schlüssi-
det werden soll. Ob der Standard Nachhaltiges Bauen ges Konzept zur Errichtung guter Bauten. Das kurzfris-
Schweiz (SNBS) oder der Nachhaltigkeitskompass ge- tige Kostendenken muss durch ein langfristiges Quali-
wählt, ob Treibhausgas oder CO2 gemessen wird – der tätsdenken ersetzt werden, und die Baubranche hat den
digitale Zwilling liefert die richtigen Daten. grössten Hebel (40 Prozent der CO2-Emission). Gebaut
wird für künftige Generationen, und das Handeln muss
Gemeinsamkeit als nachhaltige Strategie «Cradle-to-Cradle»-geleitet sein.
Das Jahr 2021 hat viele positive Entwicklungsschrit-
te im digitalen Bauen ausgelöst. Die BIM-Methode ist Die Botschaften sind einfach und verständlich:
weltweit unbestritten. Um eine «unité de doctrine» zu – Es ist bedeutend einfacher, nachhaltige Häuser zu
erreichen, wurde an den von der SBB organisierten BIM bauen, als Leute in ihrer Mobilität einzuschränken.
Industry Days ein 6-Punkte-Plan formuliert, der folgen- – Es ist bedeutend einfacher, ökologische und
des festlegt: nachwachsende Baustoffe zu verwenden, als den
– gemeinsames sprich einheitliches Vorgehen: Fleischkonsum einzuschränken.
gemeinsames Zielbild und Roadmap – Es ist bedeutend einfacher, Fassaden zu begrünen,
– das Gleiche verstehen: gemeinsame Sprache als energiebetriebene Technologien zur Kühlung,
(Glossar) Luftreinigung und Lärmdämmung einzusetzen.
– das Gleiche datentechnisch abbilden: gemeinsames
Datenmodell Nachwachsende Rohstoffe und mehrfach genutzte
– das Gleiche modellieren: gemeinsame Bauteil Bei den nachwachsenden Baustoffen spielt Holz die
bibliothek wichtigste Rolle, denn 31 Prozent der Schweizer Fläche
– das Gleiche untersuchen: gemeinsame Anwen- sind Wald. Der Wald übernimmt Funktionen in allen
dungsfälle drei Säule der Nachhaltigkeit: soziale, ökologische und
– das Gleiche bestellen: gemeinsame Bestell ökonomische Nachhaltigkeit müssen in der Waldwirt-
grundlagen schaft zu einer Einheit gebracht werden. Der gebaute
März 2022 | spirit11
Focus: Kreisläufe
Schweizer Gebäudepark besteht aus 3,2 Milliarden Ton- Digitalisierung in der Bildung
nen vornehmlich mineralischen Stoffen. Zwar sind sie Das Konzept des Staatssekretariats für Bildung, For-
nicht nachwachsend, aber dennoch bilden sie die gröss- schung und Innovation (SBFI) teilt der Bildung, For-
te heimische Ressource. Historisch gesehen wurden schung und Innovation die zentrale Rolle in der Ent-
schon immer alte Bauten als Materialquelle für Neues wicklung, Anwendung und Nutzbarmachung neuer
verwendet. Dieser «Revitalisierungsprozess» hat nicht Technologien zu. Das zugrundeliegende didaktische
nur Vorteile, da einige Kulturbauten dadurch ver- Konzept baut auf drei Säulen:
schwunden sind. Grundsätzlich ist die Wiederverwen- – Interdisziplinarität – bedeutet vielfältige und
dung von Baumaterial äusserst sinnvoll, ob minerali- flexible Curricula, unterstützte und begleitete
sche, metallische oder organische Baustoffe. Wichtig Lernprozesse, Flipped Classrooms und Blended
ist, dass die artenreine Trennung möglich ist und die Learning.
Herkunftsdeklaration erhalten bleibt. Hier kann uns – Future Skills – bedeutet die Verankerung und
die Blockchain-Technologie unterstützen, nachhaltige integrative Förderung von zukünftigen Fähigkeiten.
und transparente Lieferketten mittels RFID1 und GTIN2 – Vernetzung – weist auf die Kultur des Teilens von
zu garantieren. Wissen und Können und auf die Vernetzung von
Lehre und Forschung hin.
Blockchain und RFID zur Kontrolle der
Materialflüsse 1 RFID: Radio-Frequency Identification: Sender/Emp-
Konsument*innen verlangen verlässliche Daten, um fänger zum berührungslosen Identifizieren und Loka-
ethische Entscheidungen treffen zu können. Das heisst, lisieren von Objekten
Prozessketten müssen zu Ende gedacht werden von der 2 GTIN: Global Trade Item Number: weltweit eindeutiger
Gewinnung/Ernte, über den Transport, die Verarbei- Identifikationsschlüssel von Produkten in einer offe-
tung, die Vorfertigung und die Montage bis zu der Tren- nen Handelskette
nung, dem Rückbau oder der Revitalisierung. Die
Blockchain-Technologie unterstützt dieses Vorgehen,
indem alle Transaktionen in chronologischer Reihen- Kontakt
– thomas.rohner@bfh.ch
folge aufgelistet und in einer verteilten, öffentlichen
Datenbank abspeichert werden. Als Transponder kann Infos zu Forschung und Lehre
ein RFID-Tag dienen, Anwendungen gibt es bereits vie- – Institut für digitale Bau und Holzwirtschaft IdBH: bfh.ch/idbh >
le im Bauwesen. Aus diesen neuen Anforderungen er- Kompetenzen > Digitales Bauen
gibt sich ein Auftrag an die Bildung. – Lehre an der BFH-AHB: bfh.ch/ahb/de/studium
Holz, BIM und Nachhaltigkeit ergeben ein schlüssiges Konzept zur Errichtung guter Bauten. Vom digitalen zum realen Modell.
März 2022 | spirit12
Focus: Kreisläufe
Mit neuem Recyclingverfahren
mehr aus Lithium-Ionen-Batterien herausholen
Die Berner Fachhochschule BFH entwickelt zusam
men mit Partnern ein neues Verfahren für ein effi
zienteres Recycling von Lithium-Ionen-Batterien.
Ein Ziel des Projekts besteht darin, mehr wertvolle
Rohstoffe aus Altbatterien zurückzugewinnen und
Prof. Dr. Axel Fuerst dadurch Materialkreisläufe zu schliessen.
Leiter Maschinentechnik, BFH
Kaum jemand zweifelt daran, dass den Strassen- Gleich bei mehreren Aspekten des Verwertungspro-
fahrzeugen mit elektrischem Antrieb die Zukunft ge- zesses streben die Forschenden Verbesserungen im
hört. Als Energiespeicher verwenden sie Lithium-Io- Vergleich zum bekannten Verfahren an. Das beginnt
nen-Akkumulatoren, die immer leistungsfähiger, bei der Charakterisierung der Batterien. Hier geht es
langlebiger und günstiger werden. Bis 2030 dürften darum, die genaue Materialzusammensetzung und den
jährlich rund 60 000 Tonnen dieser Batterien in die «Gesundheitszustand» jeder Batterie zu analysieren.
Schweiz importiert werden. Sie enthalten Rohstoffe, Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen lässt sich
deren Gewinnung und Verarbeitung erhebliche Um- bestimmen, ob eine Second-Life-Anwendung oder eine
weltbelastungen verursachen. Damit Elektromobilität stoffliche Verwertung sinnvoller ist. Ebenfalls wichtig
ihr Nachhaltigkeitsversprechen erfüllen kann, gilt es, ist eine verlässliche Tiefenentladung, weil unvollstän-
mit diesen zum Teil raren und teuren Materialien spar- dig entladene Batterien wegen der hohen Spannungen
sam umzugehen. Deshalb rücken zunehmend auch die ein Sicherheitsrisiko darstellen. Die zurückgewonnene
Recyclingverfahren für ausgediente Lithium-Ionen- Restenergie trägt ausserdem dazu bei, die Energiebi-
Batterien in den Fokus der Wirtschaft und der Wissen- lanz des Recyclingverfahrens zu verbessern. Eine we-
schaft. Die Inhaltsstoffe der Batterien sollen möglichst sentliche Optimierung streben die Forschenden bei der
vollständig zurückgewonnen und für die Herstellung anschliessenden Demontage der Batteriepacks an. Die
neuer Batterien verwendet werden. Trennung der einzelnen Batteriemodule erfolgt heute
noch manuell. Das ist erstens aufwendig und entspre-
90 statt 70 Prozent zurückgewinnen chend kostenintensiv und zweitens mit Risiken verbun-
Im Rahmen eines Innosuisse-Projekts befasst sich den. Mit einem teilautomatisierten Verfahren und mit
die BFH derzeit mit der Optimierung bestehender Recy- neuen Sicherheitsvorrichtungen sollen diese Schwä-
clingverfahren, insbesondere jenes, das an der Techni- chen des heutigen Verfahrens behoben werden.
schen Universität Braunschweig entwickelt worden ist.
Mit diesem können rund 70 Prozent der Inhaltsstoffe Schreddern, trocknen, trennen
von Lithium-Ionen-Batterien zurückgewonnen werden. Für die Entwicklung der Prozesse zur Charakterisie-
Umsetzungspartner des Projekts ist das Schweizer rung, zur Tiefenentladung und zur Demontage der Bat-
Start-up LIBREC AG. Das Unternehmen will schon bald terien ist der SIPBB zuständig. Er verfügt mit seinem
ein Recyclingwerk eröffnen, das ausgediente Fahrzeug- Swiss Battery Technology Center über ein grosses
batterien entweder für einen Second-Life-Einsatz auf- Know-how bei diesen Themen.
bereitet oder diese demontiert und rezykliert. Beim Die anschliessende Rückgewinnung eines möglichst
stofflichen Recycling wird eine Rückgewinnungsrate hohen Anteils der Materialien gehört zum Aufgabenbe-
von 90 Prozent angestrebt. Die Aufgabe der Forschungs- reich der BFH. Sie betreibt in Burgdorf eine Fertigungs-
partner besteht nun darin, diese ehrgeizige Quote in anlage für Batterie-Kleinserien und kann in diesem
dem auf zwei Jahre befristeten Projekt zu erreichen. Bereich ihre Kompetenzen ausspielen. In einem ersten
Neben der BFH beteiligen sich die Eidgenössische Ma- Schritt werden die Batteriemodule geschreddert. An-
terialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) und der schliessend wird das zerkleinerte Material getrocknet,
Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB) am damit keine gefährlichen Dämpfe mehr entweichen.
Projekt. Die Herausforderung besteht darin, die Lösungsmittel
in der Elektrolytflüssigkeit aufzufangen und zu reini-
März 2022 | spirit13
Focus: Kreisläufe
gen, um sie wiederverwerten zu können. Bei allen heu- liche Prozesse digital simulieren. Im Computermodell
te üblichen Verfahren werden die Lösungsmittel ver- lassen sich alle Parameter beliebig verändern und die
brannt. daraus resultierenden Auswirkungen analysieren. Dies
Das getrocknete Material wird nun zuerst mecha- ist insbesondere für die Beurteilung der Wirtschaftlich-
nisch getrennt. Nachdem unerwünschte Materialien keit wichtig, weil Faktoren wie der Energieverbrauch
wie Kunststoffteilchen entfernt worden sind, verbleibt oder der Unterhalt der Anlagen die Kosten des Verfah-
die sogenannte Schwarzmasse. Sie enthält alle Be- rens mitbestimmen. Die BFH wird die aus der Compu-
standteile der Kathoden und Anoden, namentlich Lithi- tersimulation gewonnenen Daten der EMPA zur Verfü-
um, Grafit und verschiedene Metalloxide. Mit dem an- gung stellen. Deren Advancing Life Cycle Assessment
gestrebten neuen Verfahren soll es nun möglich Group (ALCA) wird für den gesamten Prozess eine Le-
werden, den Grafit bereits im Recyclingwerk von den benszyklusanalyse vornehmen. Die Ökobilanzierung
Aktivmaterialien der Kathode zu trennen. Durch diese soll zeigen, ob das neue Verfahren die hohen Erwartun-
Vorbehandlung erhöht sich der Wert der Schwarz gen erfüllt, das heisst: ob es dazu beiträgt, den Bedarf
masse. Diese wird später von spezialisierten Unterneh- an Primärrohstoffen zu reduzieren und dem Ziel einer
men aufbereitet, um die wertvollen Metalle Kobalt, Kreislaufwirtschaft bei Antriebsbatterien näher zu
Kupfer, Nickel, Mangan und Aluminium sowie das kommen.
A lkalimetall Lithium zurückzugewinnen. Ob sich der
zurückgewonnene Grafit für die Herstellung neuer Kontakt
– axel.fuerst@bfh.ch
B atterien verwenden lässt, ist ebenfalls Gegenstand
des Forschungsprojekts. Bei den heute üblichen Verfah- Infos
ren wird der Grafit verbrannt oder als Reduktionsmittel – Berner Fachhochschule: bfh.ch / Suchbegriff «Librec»
in der Metallurgie verwendet. – EMPA: empa.ch / Advancing Life Cycle Assessment Group
(ALCA)
– Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB): sipbb.ch
Testen im Labor, simulieren im Computer
Um die neuen Verfahren zur Auftrennung des Elek-
trolyten und zur Aufbereitung der Schwarzmasse zu Video zur Forschungsanlage
testen, baut und betreibt die BFH in ihrem Forschungs- Lithium-Ionen-Batterie auf spirit.bfh.ch >
labor eine Versuchsanlage. Gleichzeitig wird sie sämt- Neues Recyclingverfahren
Die BFH betreibt in Burgdorf eine Fertigungsanlage für Batterie-Kleinserien und kann in diesem Bereich ihre Kompetenzen ausspielen.
März 2022 | spirit14
Focus: Kreisläufe
E-Auto
aus gebrauchten Komponenten
Ein Beispiel für Kreislaufwirtschaft: Ein Team der
Berner Fachhochschule BFH hat untersucht, wie sich
ausgemusterte Benzinfahrzeuge dank Gebraucht
teilen in E-Autos umrüsten lassen. Doch ist die Idee
markttauglich?
Prof. Martin Kucera
Leiter Elektrotechnik und
Informationstechnologie, BFH
Man nehme einen alten Audi A2 mit Benzinantrieb, Batteriezellen (Umfang pro Stück: 15×12×4,5 cm, Ge-
den Elektromotor eines Nissan-Leaf-Occasionautos und wicht: 1,4 kg), deren Spannung und Ladung permanent
mehr als 100 gebrauchte Batteriezellen von Mitsubishi- überwacht und so für einen sicheren Betrieb der Ener-
E-Autos und füge die Komponenten zusammen. Was giezufuhr im Auto sorgt. Dieses System dient am Depar-
dabei herauskommt, ist mehr als eine Spielerei – näm- tement BFH-TI übrigens weiterhin der Forschung.
lich ein Lehrbeispiel für Circular Economy und ein fahr- «Unsere Batteriezellen haben wir bei einer Schweizer
bares E-Auto. Recyclingfirma bezogen und so vor der Vernichtung
Das Projekt rückt das sogenannte Retrofitting in den gerettet», sagt Meer. «Ein Occasionmarkt existiert in
Fokus, als Ergänzung zum Recycling von Rohmateria- diesem Bereich nicht, jedenfalls nicht in der Schweiz.»
lien. Das Retrofitting setzt sich zum Ziel, vorhandenen Von den 105 Zellen aus zwei Chargen erwiesen sich 96
Komponenten zu einem zweiten Leben zu verhelfen. als brauchbar und wurden im Kofferraum des Audi A2
Die verlängerte Lebensdauer wirkt sich positiv auf die eingebaut. Dazu hatten sie bei einem Schlosser nach
Umweltbilanz der Industriegüter aus, indem gemessen Mass ein Gehäuse lasern lassen.
an der Länge von deren Lebenszyklus der CO2-Ausstoss Zur Triage der Zellen musste das Team intensive La-
und der Energieverbrauch sinken. boranalysen betreiben. Horn erklärt: «Wenn die Batte-
Neun Studierende aus verschiedenen Fachbereichen rien in einem Marken-E-Auto ausgetauscht werden,
der BFH haben das Experiment diesen Frühling als ge- sind sie eigentlich noch gut. Statt 100 Prozent Leis-
meinsame Bachelorarbeit gewagt; vier von ihnen stu- tungsfähigkeit haben sie eine Kapazität von rund
dieren Elektrotechnik und Informationstechnologie, je 80 Prozent. Da in der E-Mobilität die Reichweite das
zwei Automobil- und Fahrzeugtechnik sowie Maschi- A und O ist, landen die Batterien sehr schnell in der
nentechnik. Verstärkung erhielt das Team durch einen Wiederverwertung.»
angehenden Wirtschaftsingenieur, der sich mit der In dieser Hinsicht bietet das Retrofitting eine echte
Markttauglichkeit des Retrofit-E-Autos befasste. Chance, um die Umweltbilanz der Lithium-Ionen-Zel-
Wie können Retrofit-Fahrzeuge der E-Mobilität der len deutlich zu verbessern, ehe sie letztlich recycelt
Zukunft dienlich sein? Unter der Leitung von Martin werden müssen. Da sind sich die drei einig. Allerdings
Kucera, Professor für Elektrotechnik und Informations- sehen sie die Marktchancen für ausgediente E-Auto-
technologie, und vier weiteren Dozierenden haben die Batterien hauptsächlich als Energiespeicher für Solar-
Studierenden sich dieser Frage gewidmet. Ihre Aufga- strom. «Ausrangierte Autobatteriezellen kann man im
ben umfassten unter anderem die Beschaffung der Keller eines Hauses wunderbar als Speicher für Son-
Komponenten oder die Programmierung des Kontrol- nenenergie nutzen, sodass man den Strom nachts von
lers und der Hardware. dort beziehen kann», sagt Horn. Das Wissen um diese
Zusammenhänge gehört denn auch zu den Pluspunk-
Batteriezellen im Labortest ten, die er und seine Kollegen in ihrer beruflichen Lauf-
Drei der Elektrotechnikabsolventen berichten über bahn brauchen können.
ihre Erfahrungen: Luca Horn, Theo Meer und Lars Mei- Was das Retrofitting von Autos mit Verbrennungs-
er. Ihr Team kümmerte sich um die Batterien und die motoren zu E-Fahrzeugen angeht, sind die Elektrotech-
Ansteuerung des Motors, während die Kollegen der an- nikabgänger skeptisch. «Selbst wenn man grössere
deren Fachbereiche den Motor einpassten und am Chas- Stückzahlen von Autos des gleichen Typs umrüstet, ist
sis verankerten. Hinzu kam für die Elektrotechniker das vermutlich zu teuer, um wirtschaftlich zu sein»,
das Batteriemanagementsystem, das die einzelnen sagt Meier. Potenzial sieht er höchstens bei Oldtimern
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Focus: Kreisläufe
Batterie im Heck: Elektrotechnik und Informationstechnologie im Kofferraum des Audi A2. Die dicken Kabel dienen der Stromversor
gung des Motors, während mit dem Laptop jede einzeln Zelle der Batterie überwacht werden kann.
im oberen Preissegment. Hier könne die Ausrüstung ren. Es sei jedenfalls nie so weit gekommen, dass man
mit einem gebrauchten E-Antrieb aus Imagegründen sich die Arbeit aus der Hand genommen habe. «Da ist
zur Nische für Liebhaber und Liebhaberinnen werden. es treffender zu sagen, dass wir uns zwischen den Grup-
Meer gibt grundsätzlich zu bedenken, dass die Auto- pen die Arbeit zugeschoben haben. Zeitlich wurde es
industrie für die Umrüstung von Benzin- und Diesel- knapp, aber schliesslich kam der grosse Tag, an dem wir
flotten kein Musikgehör habe. Supportanfragen im Ende Juni mit einer Garagennummer zur ersten Test-
Projekt zu Markenkomponenten seien von den Herstel- fahrt aufgebrochen sind. Das war der Morgen vor dem
lern gar nicht erst beantwortet worden. Hagelunwetter, aber wir sind trocken geblieben», sagt
Horn.
Montage im Schaufenster Und selbst wenn nicht, dem Audi A2 sehe man es an,
Nach umfangreichen Vorarbeiten zur Beschaffung dass er ein bewegtes Vorleben hatte. «Der hat einige
der Komponenten zu Beginn des Jahres startete die Ba- ‹Näggi›, aber darin besteht ja gerade der Reiz des Retro-
chelorarbeit im April, teils im Labor in Biel für die Bat- fittings: die Ausrüstung einer alten Autokarosserie mit
terietests, teils direkt am Auto auf dem Campus in Burg- einem – womöglich noch älteren, da nahezu wartungs-
dorf. Der ausgeweidete Audi A2 stand nicht etwa auf freien – Elektromotor und Batteriezellen aus einem
dem Parkplatz, sondern in der Eingangshalle des Fach- E-Neuwagen.»
hochschulgebäudes. «Das war der einzige Ort, wo das
Auto geschützt vor dem Wetter über Wochen bleiben Kontakt
– martin.kucera@bfh.ch
konnte», erinnert sich Meer.
Obwohl nicht als Schaufenster-Lehrstück geplant, Infos
sei die Arbeit schnell zum Publikumsmagneten gewor- – Berner Fachhochschule: bfh.ch/ev-retrofit
den. «Zeitweise mussten wir alle fünf Minuten jeman-
dem erklären, was wir da machen», sagt Meer. «Da hät-
ten wir schon fast einen Marketingmanager gebraucht.» Zwei Videos zum Projekt auf spirit.bfh.ch >
Was die Zusammenarbeit der vier Fachbereiche an- E-Auto aus gebrauchten Komponenten
geht, so sei diese interessant, aber aufwendig gewesen.
Es habe über SharePoint und WhatsApp viele Abspra-
chen gegeben, weil selten alle gleichzeitig vor Ort wa-
März 2022 | spirit16
Focus: Kreisläufe
E-LKW –
Lebensdauerverlängerung statt Elektroschrott
Die Berner Fachhochschule BFH hat im Frühjahr 2021
von Lidl Schweiz zwei Elektro-LKW der ersten Genera-
tion zu Forschungszwecken erhalten. Normalerweise
hätten die LKW verschrottet werden müssen, da die
Batterien altersschwach waren und der Aufwand eines
Retrofits, wie es die BFH nun ausgeführt hat, unter
rein ökonomischen Gesichtspunkten nicht sinnvoll
Prof. Dr. Andrea Vezzini Prof. Peter Affolter gewesen wäre.
Leiter BFH-Zentrum Energie- Leiter Institut für Energie- und
speicherung Mobilitätsforschung IEM, BFH
Für die BFH sind die beiden E-LKW ein Glücksfall, da dadurch ebenfalls unterschiedlich stark ausfiel. Des-
es sonst sehr schwierig ist, gealterte Batterien und ein halb wurden alle Zellen auf den gleichen Zustand auf-
geeignetes Versuchsfahrzeug zu erhalten. Die beiden geladen (Individualladung der Zellen), und anschlie-
Fahrzeuge des E-LKW-Pioniers E-Force One AG stam- ssend wurde die Restkapazität der Gesamtbatterie
men aus dem Jahr 2014 und haben 335 000 Kilometer mittels Entladung über 10 Stunden ermittelt (siehe
bzw. 288 000 Kilometer auf dem Tacho. Für einen LKW Abbildung 1).
sind dies eher moderate Fahrleistungen, da Verbren- Aufgrund der Grösse und des Gewichts der Batterien
nungsmotorfahrzeuge für den Nah- und Regionalver- ergaben sich einige Herausforderungen in der Handha-
kehr für bis zu 500 000 Kilometer bzw. 8000 Betriebs- bung. Wegen der hohen Spannung von über 400 Volt
stunden eingesetzt werden. mussten zudem entsprechende Sicherheitsvorschriften
Technologisch gesehen ist die Entwicklung des rein (Handschuhe, Visier) eingehalten werden. Einzelne
batterieelektrischen Antriebs unter den schweren besonders schlechte Zellen wurden ersetzt durch Zellen
Nutzfahrzeugen mit Elektromotor derzeit jedoch am aus einer Reservebatterie, welche die E-Force One AG
weitesten fortgeschritten. Es wird damit gerechnet, gratis zur Verfügung stellte. Damit verfügt die BFH nun
dass selbst ohne Steuerbefreiung schon ab 2025 ein über einen E-LKW mit durchschnittlichen 85% der An-
potenzieller Kostenvorteil für ein schweres Nutzfahr- fangskapazität und einen zweiten E-LKW mit einer Ka-
zeug mit einer Batteriekapazität für 400 Kilometer pazität von knapp über 60%, der so allerdings nur noch
Reichweite bestehen wird. für Kurzstrecken tauglich sein dürfte.
Nach der erfolgreichen Wiederaufbereitung der Bat-
terien soll deshalb das Alterungsverhalten von Batteri-
en nach dem Ende ihres «ersten Lebens» untersucht
und mit den mittels maschinellen Lernens erstellten
Modellen des BFH-Zentrums Energiespeicherung ver-
glichen werden. Dies dient dem verlängerten Einsatz
wertvoller Ressourcen, was den Grundsätzen der Kreis-
laufwirtschaft entspricht, die den Ressourceneinsatz
und die Energieverschwendung durch das Verlangsa-
men, Verringern und Schliessen von Energie- und Ma-
terialkreisläufen minimiert.
Wiederaufbereitung der LKW-Batterien
Als erster Schritt wurden die beiden LKW-Batterien
zerlegt und jede einzelne Zelle analysiert. Dabei wurde
die Verteilung der Alterung innerhalb einer Batterie
untersucht, das heisst, ob einzelne Zellen schneller ge-
altert sind als andere. Bei einer ersten Analyse wurde
dann auch tatsächlich festgestellt, dass die individuel-
len Zellen über die gesamte Nutzungszeit unterschied- Abbildung 1: Aufbau, um den Ladezustand der einzelnen Zellen
lich stark gealtert sind und deren Selbstentladungsrate eines Teilblocks der E-LKW-Batterie auszugleichen
März 2022 | spiritSie können auch lesen
