Digitale Materialpässe bringen Schwung in die Kreislaufwirtschaft

Seit April 2024 spaltet diese Demonstrationsanlage eines emissionsarm elektrisch beheizten Steamcrackers bei der BASF SE in Ludwighafen Naphtha genauso auf wie ein gasbetriebener Cracker. Dabei entstehen vor allem kurzkettige Kohlenwasserstoffe. Das sind Basischemikalien für Kunststoffe, Lacke, Lösemittel oder Pflanzenschutzmittel, für die Chemiefirmen einen digitalen Materialpassen erstellen würden.

Foto: BASF

Haben Sie schon einmal untersucht, worauf Sie jede Nacht schlafen? Moderne Matratzen bestehen aus unterschiedlichen Schichten, die uns eine komfortable Nachtruhe ermöglichen. Hat das gute Stück allerdings nach Jahrzehnten seinen Dienst getan, so entsorgen wir es. Heute wird es bestenfalls mit dem Müll verbrannt und liefert Energie und Wärme.

Stellen wir uns jedoch eine Zukunft vor, in der aus der alten wieder eine neue Matratze werden kann. Dafür sind die enthaltenen Materialien wiederzuverwenden. Wenn nach langer Nutzung durch Verunreinigungen mechanisches Recycling nicht mehr in Frage kommt, schlägt die Stunde der Chemie: Die Materialien werden in ihre chemischen Bestandteile zerlegt, die dann wieder Ausgangspunkt für neue Materialien sind.

Sowohl für das mechanische als auch das chemische Recycling ist es erforderlich, mit hinreichend sortenreinen Stoffen zu arbeiten. Ihre Zusammensetzung sieht man der Matratze aber nicht von außen an. Hier sollen „digitale Produktpässe“ helfen: Sie informieren die mit dem Recycling befassten Akteure über die Zusammensetzung und ermöglichen es, Materialien in Endprodukten wie Matratzen, Autositzen, Sofas und Baudämmstoffen sortenrein zu identifizieren, zu trennen und effizient aufzubereiten.

EU: Digitale Produktpässe kommen

Digitale Produktpässe, kurz DPP, entwickeln sich in der EU zu einem regulatorischen Standard. Die EU will für nahezu alle Produktgruppen solche Produktpässe einführen. In ihnen sollen deren Hersteller Informationen zur Zusammensetzung und Kreislauffähigkeit bereitstellen sowie den Einfluss auf Umwelt, Klima und Menschen ausweisen. Das zentrale EU-Gesetz hierfür ist die Ökodesign-Verordnung für nachhaltige Produkte von 2024, die „Ecodesign for Sustainable Products Regulation“ (ESPR). Zuvor hat die EU bereits ähnliche Vorgaben für digitale Produktpässe wie für Batterien oder Wasch‑ und Reinigungsmittel erlassen.

Beispiel: der digitale Batteriepass

Ein anschauliches Beispiel für den Nutzen von DPP mit strukturierten Materialinformationen ist der digitale Batteriepass. Die EU führt ihn von Februar 2027 an für Inverkehrbringer von Batterien für Elektrofahrzeuge und Industrie, die mehr als 2 kWh Energie speichern können, verpflichtend ein.

Der Batteriepass soll Recycler gezielt unter anderem über die Chemie der Batterien informieren. Denn Batterien unterscheiden sich grundlegend in ihrer Zusammensetzung. Es gibt beispielsweise Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Zellen (Li-NMC) und Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen (LFP). Beide Typen müssen am Lebensende getrennt erfasst und recycelt werden, da sich ihre jeweiligen Recyclingprozesse gegenseitig stören. Der Batteriepass soll eine automatisierte Sortierung erleichtern und operative Kosten senken.

Die Informationen in diesen Batteriepässen stammen von den Herstellern der Zellen und letztlich von den Chemikalienherstellern. Auch hier sind digitalisierte Formate sinnvoll, sodass die Daten im Pass aus chemischen Prozessen über ein digitales Datenökosystem wie einen digitalen Materialpass kommuniziert werden. Hier hat das „Batteriepass“-Projekt des Bundeswirtschaftsministerium Vorarbeit geleistet, es wird durch das „BatteryPass-Ready“-Projekt fortgeführt. Die Weitergabe der Informationen in digitaler Form schafft einen ökonomischen Mehrwert, was das BatteryPass-Projektteam bereits abgeschätzt hat.

Von der Batterie zur Matratze

Dieses Prinzip lässt sich konzeptionell auf zahlreiche weitere Materialströme übertragen, auch auf solche, deren Kreislaufführung heute noch nicht wirtschaftlich darstellbar ist – wie die der anfangs erwähnten Matratze. Digitale Materialpässe werden damit zu einer zentralen Enabler-Technologie für zukünftige Stoffkreisläufe.

Zur transparenten Matratze

„What you measure, you can manage“ – dieser Leitsatz gilt in der Nachhaltigkeitsdebatte mehr denn je. Transparenz führt daher zu objektiveren, wirtschaftlich und ökologisch besseren Entscheidungen. Die standardisierte Datenerfassung veranlasst Unternehmen, Informationen strukturiert vorzuhalten. Deren systematische Auswertung liefert erfahrungsgemäß Erkenntnisse über operative Verbesserungspotenziale und trägt zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit bei.

Gleichzeitig tauschen Kunden und Lieferanten Daten noch häufig manuell in individuellen Formaten aus. Auch sind Medienbrüche wie das Ausdrucken von E-Mails und Faxen keine Seltenheit. Dies alles ist von individuellen und somit fehlerbehafteten Abstimmungen geprägt. Genau hier setzt Chem‑X der Chemieindustrie an: Ziel ist es, Material‑ und Produktdaten zu standardisieren und automatisiert entlang der Wertschöpfungskette auszutauschen.

Sichere Datenräume: Betriebssysteme für das Teilen von Daten

Digitale Materialpässe entfalten ihren Mehrwert in Datenräumen, also dezentralen Infrastrukturen für den souveränen Datenaustausch. In ihnen behalten Unternehmen jederzeit Kontrolle über ihre eigenen Daten und können deren Nutzung gezielt steuern. Zentrale Prinzipien sind neben der dezentralen Datenhaltung und der Datensouveränität auch die Interoperabilität durch Standards sowie die Möglichkeit, Informationen zu verifizieren.

EU-Initiativen wie International Data Spaces (IDS) bieten technische Standards für sicheren Datenaustausch, während gaia-x den politischen Rahmen für europäische Datenräume setzt. Dies stellt sicher, dass branchenspezifische Datenräume interoperabel bleiben und keine Datensilos entstehen.

Chem-X: sicherer Datenraum der Chemie

Das Chem‑X-Projekt überträgt das Konzept der Datenräume auf die chemische Industrie. Das Projektziel ist, einen offenen interoperablen Datenraum für chemiespezifische Informationen zu schaffen. Dabei werden drei übergeordnete Ziele angestrebt:

• Wettbewerbsfähigkeit erhöhen: Durch klare Definition chemiespezifischer Datenmodelle und hohe Interoperabilität soll der manuelle Aufwand der Produktkommunikation zwischen Unternehmen gesenkt werden.
• Nachhaltigkeit stärken: Durch transparente Kennzahlen wie Product Carbon Footprint (PCF) oder Rezyklatanteile sollen bewusste Entscheidungen für nachhaltigere Produkte messbar werden.
• Resilienz verbessern: Digitale Materialzwillinge und ein standardisierten Austausch von Materialdaten sollen die Informationsqualität und die Zuverlässigkeit erhöhen.

Mehrwert über Regulierung hinaus

Auch wenn regulatorische Anforderungen wie die Ökodesign-Verordnung für nachhaltige Produkte ein wesentlicher Treiber für digitale Materialpässe sind, soll der Mehrwert von Chem‑X deutlich darüber hinausgehen. Es hat das Ziel, einen sicheren standardbasierten Austausch von Nachhaltigkeits‑,  Zirkularitäts- und Produktdaten entlang chemischer Wertschöpfungsketten zu ermöglichen. Und ein standardisierter Datenraum senkt dabei den Aufwand im Austausch geschäftsrelevanter Daten sowie Kosten, erhöht zudem die Datenqualität und schafft die Grundlage für neue datenbasierte Geschäftsmodelle in einer zirkulären Wirtschaft.

Chem‑X ist dabei als Ausgangspunkt für einen langfristigen Wandel konzipiert. Der volle Nutzen wird erst dann eintreten, wenn der Datenraum breit eingeführt, skaliert und mit anderen Datenräumen vernetzt sein wird.

Die Herausforderung besteht nun darin, den Weg zur großflächigen Skalierung nach Abschluss der ersten Förderphase aktiv zu gestalten. Dies gelingt jedoch nicht von selbst – es bedarf engagierter Menschen, die sich kontinuierlich inhaltlich und technisch für die Weiterentwicklung des Datenökosystems einsetzen.

Jetzt ist es an den Unternehmen, Gesetzgebern und Verbrauchervertretern, die notwendige Standardisierung sowohl als strategische Investition für die Zukunft der Europäischen Wirtschaft als auch als gemeinnützigen Beitrag zu begreifen und die digitale Transformation der Branche gemeinsam voranzutreiben. Das Chem-X-Team stellt sein Projekt auf der diesjährigen Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2026 an Stand C24 in Halle 13 vor (Industrie 4.0/Automatisierung & Digitalisierung).

Das Chem-X-Projekt

Das Chem-X-Projekt begann im Dezember 2024 und wird im November 2026 enden. Das Budget beträgt rund 20 Mio. €. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) trägt davon 8 Mio. €. Die restlichen 12 Mio. € tragen 15 Projektpartner:

• Neun produzierende Chemieunternehmen: BASF SE in Ludwigshafen, Covestro Deutschland AG in Leverkusen, DAW SE in Ober-Ramstadt, Evonik Industries AG in Essen, Henkel AG & Co. KGaA in Düsseldorf, Merck KGaA in Darmstadt, Siemens AG in München, Sika Services AG in Stuttgart und Wacker Chemie AG in Burghausen.
• Ein Verband chemischer Unternehmen: Together for Sustainability (TfS) AiBSL in Brüssel, Belgien.
• Fünf IT-Unternehmen: Catena-X e. V. in Berlin, Cofinity-X GmbH in Köln, coac GmbH in Köln, SAP SE in Walldorf und Spherity GmbH in Dortmund.