Leistungsspektrum Umwelt

Für die Implementierung einer Dekarbonisierungsstrategie ist die Erfolgsmessung essenziell. Zu diesem Zweck werden der Corporate Carbon Footprint (CCF) und der Product Carbon Footprint (PCF) herangezogen.

Das Team des Fraunhofer-Verbunds Produktion unterstützt Sie ganzheitlich bei der Entwicklung und Implementierung Ihrer Nachhaltigkeitsstrategie. Unser Methodenbaukasten zur Umsetzung der Life Cycle Engineering Prinzipien zur Reduzierung der Umweltwirkungen von Technologien umfasst sowohl das Life Cycle Assessment (LCA) als auch das Life Cycle Costing (LCC).

Bereits in der frühen Konzeptionierungsphase setzen wir an, um die Nachhaltigkeitsperformance zu verbessern. Mithilfe von Instrumenten wie der Ökobilanz (engl. Life Cycle Assessment, LCA) gemäß ISO 14040 und der Berechnung des CO₂-Fußabdrucks identifizieren wir Optimierungspotenziale im Lebenszyklus von Produkten. Auf Basis von Hotspot-Analysen leiten wir technische Maßnahmen zur Erreichung ökologischer Ziele ab und erstellen Szenario-Analysen, in denen wir auch die Kosten (z. B. €/t CO₂) abschätzen.

Wir unterstützen Sie bei der Umsetzung wirkungsvoller Klimaschutzmaßnahmen durch intelligente Strategien zur Steigerung der Energieeffizienz. Auf Basis fundierter Analysen entwickeln wir Lösungen zur systematischen Reduktion von Treibhausgasemissionen und Energieverbräuchen entlang Ihrer Wertschöpfungskette. Dazu gehören die Modellierung, Simulation und Optimierung von Produktionsprozessen, Infrastrukturen und Versorgungssystemen (z. B. Strom, Wärme, Druckluft). Wir identifizieren Einspar- und Effizienzpotenziale sowie betriebliche Stellschrauben zur CO₂-Minderung. 

Neben der Auswahl geeigneter Technologien helfen wir Ihnen bei der Entwicklung integrierter Versorgungskonzepte und bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Sektorkopplung und Eigenversorgung. Mit unseren Ansätzen schaffen Sie Investitionssicherheit, reduzieren Risiken und erhöhen Ihre Unabhängigkeit von volatilen Energiemärkten – für eine klimafreundliche, resiliente und wirtschaftlich tragfähige Zukunft.

Nachhaltigkeit wird zum strategischen Erfolgsfaktor – vorausgesetzt, sie wird ganzheitlich gedacht und konsequent umgesetzt. Hierfür ist eine systematische Transformation erforderlich, die an den Anforderungen der Nachhaltigkeit ausgerichtet ist. Die daraus resultierenden Maßnahmen ermöglichen es Unternehmen, ökologische Verantwortung gezielt in ihre Geschäftsprozesse zu integrieren und gleichzeitig alle relevanten Stakeholder mitzunehmen. Ausgangspunkt ist eine fundierte Standortbestimmung in Kombination mit einer gemeinsamen Zielbildentwicklung über alle Managementebenen hinweg.

Dabei werden strategische Hebel wie Dekarbonisierung, Kreislaufwirtschaft und digitale Transparenz systematisch erschlossen. Konkret erarbeiten wir eine technologiegetriebene Dekarbonisierungsstrategie, die auf belastbaren Emissionsdaten (Scopes 1–3) basiert, realistische CO₂-Reduktionsziele definiert und umsetzbare Maßnahmen auf Unternehmens- und Produktebene ableitet. Hierzu führen wir Ökobilanzen auf Produkt- und Unternehmensebene (PCF/CCF) durch. Parallel dazu analysieren wir die kreislauffähigen Potenziale entlang Ihrer Wertschöpfungskette und leiten konkrete Anwendungsfälle für Circular-Economy-Piloten ab. Diese Potenziale betrachten wir im Einklang mit bestehenden Digitalisierungsprojekten. So kann die Einführung des digitalen Produktpasses die Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette signifikant steigern und dabei helfen, kreislauffähige Prozesse und Geschäftsmodelle zu etablieren.

Über KPI-basierte Nachhaltigkeits-Dashboards wird der Fortschritt sichtbar gemacht und Handlungsspielräume werden frühzeitig aufgezeigt. Ein begleitendes Stakeholderkonzept sorgt dafür, dass interne und externe Anspruchsgruppen frühzeitig eingebunden werden, beispielsweise durch dialogorientierte Kommunikationsformate, partizipative Workshops und transparente Entscheidungsprozesse. So wird Nachhaltigkeit zum gelebten Bestandteil der Unternehmenskultur – für mehr Wettbewerbsfähigkeit, Compliance und Glaubwürdigkeit am Markt.

Um wettbewerbsfähig zu bleiben und eine zukunftsorientierte Ausrichtung der unternehmerischen Aktivitäten sicherzustellen, muss ein strategisches Nachhaltigkeitsmanagement etabliert und mit den Unternehmenszielen in Einklang gebracht werden. Ein zentraler Erfolgsfaktor hierfür ist die Früherkennung der relevanten Handlungsfelder und Einflussgrößen der Nachhaltigkeit entlang des gesamten Produktlebenszyklus.

Ausgehend von den zukünftigen Anforderungen seitens Kunden, Wettbewerbern, der Gesetzgebung, Finanzmarktratings sowie wissenschaftlicher und technologischer Trends identifizieren wir durch Wesentlichkeitsanalysen die Stellgrößen der Nachhaltigkeit für die jeweiligen Unternehmen und Sektoren.

Für diese werden dann messbare Ziele gesetzt und Maßnahmen zur Zielerreichung abgeleitet. Im Bereich der ökologischen Nachhaltigkeit liegt unser Fokus auf Dekarbonisierung, Wassereffizienz und kreislauffähigen Produkten sowie Technologien für eine Circular Economy.

In vielen Entwicklungsprozessen steht bei der Betrachtung des Produktdesigns vor allem die Funktionalität und die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund, während die ökologischen Konsequenzen über den gesamten Produktlebensweg hinweg oft vernachlässigt werden. Da jedoch bereits in dieser frühen Phase bis zu 80 Prozent der späteren Umweltwirkungen festgelegt werden, führt dies häufig zu Produkten mit unnötig hohem Ressourcenverbrauch und begrenzter Zirkularität.

Nachhaltiges Produktdesign und Ökodesign bieten hier einen fundamentalen Lösungsansatz, indem Umweltaspekte von Beginn an systematisch in den Designprozess integriert werden. Unternehmen können so den ökologischen Fußabdruck ihrer Produkte minimieren, regulatorische Anforderungen (z. B. die Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR) proaktiv erfüllen und Materialkosten senken. Zudem können sie die Kundenbindung durch transparente, nachhaltige Angebote stärken.

Der Fraunhofer-Verbund Produktion befähigt Unternehmen mit fundierter Methodenkompetenz und technologischer Expertise zur wirksamen Umsetzung von Ökodesign-Prinzipien. Das Portfolio erstreckt sich von detaillierten Lebenszyklusanalysen (LCA) und der Entwicklung von Bewertungstools zur Quantifizierung von Umweltwirkungen über die anwendungsspezifische Auswahl und Entwicklung nachhaltiger Materialien (z. B. biobasierte Kunststoffe, Rezyklate) bis hin zur gemeinsamen Neugestaltung von Produkten und der Implementierung von Konzepten wie dem Digitalen Produktpass, um die Transparenz und Kreislaufführung zu verbessern.

Im Jahr 2022 hat die deutsche Wirtschaft 12,22 Milliarden Kubikmeter Wasser genutzt, wovon 42 Prozent auf das verarbeitende Gewerbe entfallen. Obwohl der Wasserverbrauch in der Industrie insgesamt stark zurückgegangen ist, sind Wassersparmaßnahmen nach wie vor ratsam. Denn die Wasserverfügbarkeit sinkt infolge des Klimawandels in vielen Regionen schon seit Jahren.

Ein wichtiger Ansatz ist die Schließung von Wasserkreisläufen in der Produktion. Dies kann beispielsweise durch Kühlwasserkreisläufe, Spülkaskaden und Abwasserrecycling erreicht werden. Die Unternehmen sparen Kosten für Frischwasser und die Entsorgung von Abwasser, verhalten sich nachhaltiger und sind unabhängiger von saisonalen Schwankungen der Wasserversorgung. Der Fraunhofer-Verbund Produktion berät Kunden bei Wasserrecyclingkonzepten und der entsprechenden Technologieentwicklung bzw. -optimierung.

Die dominierenden linearen Wirtschaftsmodelle basieren auf der Prämisse »Herstellen, Nutzen, Entsorgen« und führen zu einer starken Inanspruchnahme primärer Rohstoffe sowie zu stetig wachsenden Abfallströmen. Diese Praxis ignoriert das immense Potenzial von Abfällen als Wertstoffquelle und führt zu ökologischen Belastungen sowie einer steigenden Ressourcenabhängigkeit der Industrie.

Der Übergang zu einer umfassenden Kreislaufwirtschaft bedeutet einen Paradigmenwechsel: Materialien und Produkte sollen so lange und so hochwertig wie möglich im Nutzungskreislauf gehalten werden. Die damit verbundene Transformation umfasst auch die Implementierung zirkulärer Geschäfts- und Wertschöpfungsmodelle. Somit wird die Transformation zur Kreislaufwirtschaft ganzheitlich betrachtet und Unternehmen erhalten ein systematisch erarbeitetes Konzept für den Einstieg. Dies eröffnet Unternehmen die Chance, ihre Ressourcenabhängigkeit zu verringern, ihre Versorgungssicherheit zu erhöhen, innovative Recyclingtechnologien zu nutzen und neue Märkte für Sekundärrohstoffe zu erschließen.

Der Fraunhofer-Verbund Produktion ist Wegbereiter für industrielle Kreislaufkonzepte und unterstützt Unternehmen mit verfahrenstechnischem Know-how und Systemanalysen. Die Angebote umfassen die Entwicklung und Optimierung spezifischer Aufbereitungs- und Recyclingtechnologien (z. B. für Kunststoffe, Biomasse, Verbundmaterialien und Prozesswasser) in unseren gut ausgestatteten Technika sowie die Bewertung und Gestaltung zirkulärer Wertschöpfungsketten. Darüber hinaus umfasst das Angebot die Konzeption und Begleitung von regionalen Initiativen zur industriellen Symbiose sowie den Aufbau von Infrastrukturen für Sekundärrohstoffe.

In vielen Branchen folgt die Produktentwicklung noch immer einem linearen Pfad. Am Ende der Nutzungsphase führt dieser unweigerlich zu Abfall und lässt wertvolle Sekundärrohstoffe ungenutzt. Etablierte Designprozesse berücksichtigen die ökologischen Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg nur unzureichend. Das behindert die Realisierung einer echten Kreislaufwirtschaft und lässt unternehmerische Chancen ungenutzt.

Eine konsequente Ausrichtung auf zirkuläre Produktentwicklung ist hingegen ein entscheidender Hebel, um Produkte von Beginn an auf Langlebigkeit, Reparierbarkeit, Demontagefreundlichkeit und hochwertige Rezyklierbarkeit auszurichten. Parallel dazu unterstützen digitale Technologien dabei, signifikante Daten aus der Nutzungsphase zu erheben und diese gezielt in die Produktentwicklung zurückzuspielen. So erhalten Unternehmen Handlungsmaßnahmen, um die Produktentwicklung zirkulärer zu gestalten – basierend auf der tatsächlichen Nutzung des Produkts. Unternehmen können so ihre Ressourceneffizienz signifikant steigern, ihr Abfallaufkommen reduzieren und innovative, werterhaltende Geschäftsmodelle etablieren, wodurch sie ihre Marktposition stärken.

Der Fraunhofer-Verbund Produktion begleitet Unternehmen mit seiner Expertise in Materialwissenschaften, Verfahrenstechnik und Nachhaltigkeitsbewertung bei der Transformation hin zu zirkulären Produkten. Das Leistungsspektrum reicht von spezifischen Materialanalysen und der Entwicklung biobasierter oder rezyklatbasierter Werkstoffalternativen über Workshops zur Integration von Ökodesign-Prinzipien (z. B. Design for Recycling, Design for Disassembly) bis hin zur gemeinsamen Entwicklung und Erprobung von Prototypen in unseren Technika und Pilotanlagen. So führen wir innovative zirkuläre Produktkonzepte zur Marktreife.

Klimarelevante Unternehmensdaten rücken zunehmend in den Fokus von Regulierern, Investoren und Kunden. Doch viele Unternehmen kämpfen mit intransparenten Emissionsdaten, unklaren Reduktionspotenzialen und wachsendem regulatorischem Druck – etwa durch die CSRD.

Unsere Leistungen schaffen hier Klarheit und Sicherheit: Durch die Erstellung verlässlicher EPDs, fundierter CO₂-Bilanzen auf Produkt-, Unternehmens- und Lieferkettenebene sowie normgerechter Wirkungsabschätzungen (ISO 14040/14067) sichern Sie die Glaubwürdigkeit Ihrer Angaben und stärken Ihre Marktposition. Durch transparente Berichterstattung und unabhängige Critical Reviews erfüllen Sie regulatorische Anforderungen und schaffen Vertrauen bei Kunden und Stakeholdern.

Für eine fundierte Nachhaltigkeitsbewertung von Produkten sind präzise und in Echtzeit erfasste Primärdaten aus der Produktion unerlässlich. Mit dieser Maßnahme sollen produktionsnahe Umweltdaten systematisch erfasst, ausgewertet und für die ökologische Bewertung auf Produktebene nutzbar gemacht werden. Im Mittelpunkt steht dabei der gezielte Einsatz moderner Messtechnik zur Erfassung von Energie- und Ressourcenflüssen, beispielsweise von Strom, Druckluft, Wärme oder Wasser, auf Anlagen- oder Prozessebene. Die Messdaten werden produktspezifisch zugeordnet und mit relevanten Produktionskennzahlen wie Stückzahlen, Laufzeiten oder Materialverbräuchen verknüpft.

Auf Basis dieser Daten erfolgt eine differenzierte Energiedatenauswertung. Dabei werden produktbezogene Emissionswerte (z. B. CO₂-Äquivalente) berechnet, Transparenz über energieintensive Prozesse geschaffen und Vergleichswerte für einzelne Produkte oder Varianten generiert. Dies wird in ein bestehendes oder neues Energiemanagementsystem gemäß ISO 50001 integriert, das Optimierungspotenziale aufzeigt und Maßnahmen systematisch verfolgt. Somit bildet die Maßnahme die Grundlage für glaubwürdige Ökobilanzen, digitale Produktpässe und strategische Nachhaltigkeitsentscheidungen auf Basis realer Produktionsdaten.

Die Erhebung, Verknüpfung und Bereitstellung von Nachhaltigkeitsdaten ist für viele Unternehmen eine neue Herausforderung – insbesondere im Hinblick auf den digitalen Produktpass sowie die Nutzung produktionsnaher Primär- und externer Sekundärdaten. Wir verfügen über fundierte Kompetenzen im Aufbau und in der Strukturierung von Datenmanagementsystemen für Nachhaltigkeitsinformationen.

Dazu zählt unsere Erfahrung im Umgang mit produktionsbezogenen Primärdaten (z. B. Energie- und Materialverbräuche), der Integration von Ökobilanzdatenbanken sowie der technischen Gestaltung von Datenbanken und Schnittstellen. Im Kontext des digitalen Produktpasses unterstützen wir zudem bei der Identifikation relevanter Datenpunkte, dem Aufbau strukturierter Datenmodelle und der Entwicklung von Ein- und Ausgabestrukturen, beispielsweise über die Formate XML, JSON oder EPCIS. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Vorbereitung und Befähigung.

Gerne stehen wir Ihnen auch als strategischer Partner für die technische Konzeptionierung oder Toolauswahl zur Verfügung. Gemeinsam mit Ihnen analysieren wir die technischen Funktionalitäten und identifizieren benötigte Schnittstellen in der bestehenden IT-Landschaft. So schaffen wir die Voraussetzungen, um Nachhaltigkeitsdaten systematisch zu erfassen, zu speichern und künftig in digitalen Produktpässen bereitzustellen.

Wir unterstützen Sie beim Aufbau und der Integration datengestützter Überwachungs- und Instandhaltungsstrategien für Ihre technischen Anlagen und Infrastrukturen. Unser Ziel ist es, ungeplante Ausfälle zu vermeiden, Ihre Wartungskosten zu senken und die Lebensdauer Ihrer Systeme gezielt zu verlängern. Zu diesem Zweck entwickeln wir Lösungen zur kontinuierlichen Zustandsüberwachung (Condition Monitoring), die auf sensorbasierten Daten, Digitalen Zwillingen und intelligenten Auswertungsmethoden basieren.

Mithilfe prädiktiver Analyseverfahren erkennen wir frühzeitig Verschleiß, Abweichungen oder sich anbahnende Störungen. So lassen sich Instandhaltungsmaßnahmen vorausschauend planen und betriebliche Stillstände minimieren. Unsere Ansätze lassen sich flexibel in bestehende Systeme integrieren und schaffen die Grundlage für eine zuverlässige, effiziente und wirtschaftliche Anlagenbewirtschaftung – heute und in Zukunft.

Noch immer entwickeln viele Logistikunternehmen individuelle Softwarelösungen für logistische Standardfunktionen, die sogenannten Commodities, oder kaufen sie ein. Aufgrund der mangelnden Kompatibilität solcher Insellösungen wird jedoch sogar die Kommunikation zwischen den Akteuren erschwert – mit fatalen Folgen für die Lieferketten. Dabei sind logistische Commodities geradezu prädestiniert für eine gemeinschaftliche Softwareentwicklung: Unternehmen sparen so wertvolle Ressourcen – Kosten, Zeit und Personal – und schaffen gleichzeitig die Grundlage für eine nahtlos vernetzte Logistik.

Der Fraunhofer-Verbund Produktion unterstützt Unternehmen entsprechend ihres digitalen Reifegrads bei der Entwicklung und Nutzung von Open Source Software. Das Angebot ist breit gefächert und reicht von Workshops, in denen sich Unternehmen initial mit der Thematik vertraut machen können, bis hin zu Open Labs, in denen sie gemeinsam mit Mitbewerbern Open Source Software für konkrete Anforderungen entwickeln.

Die zunehmende Bedeutung ökologischer Nachhaltigkeit und regulatorischer Anforderungen, wie sie in der Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) festgelegt sind, führt dazu, dass Unternehmen ihre Umweltwirkungen systematisch und transparent bewerten müssen. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, diese Bewertungen, insbesondere das Life Cycle Assessment (LCA), effizient in bestehende Produktentwicklungsprozesse zu integrieren. Hier setzen wir mit unserer Kompetenz zur Automatisierung von Nachhaltigkeitsbewertungen an. Mithilfe einer individuellen Roadmap unterstützen wir Unternehmen dabei, LCA-Prozesse schrittweise zu automatisieren und in ihre Engineering- und Softwarelandschaft zu integrieren. Das Ziel besteht darin, den manuellen Aufwand zu reduzieren, die Datenqualität zu erhöhen und Nachhaltigkeitsaspekte bereits in frühen Entwicklungsphasen systematisch zu berücksichtigen.

Dazu analysieren wir bestehende Arbeitsabläufe und identifizieren geeignete Automatisierungspunkte, etwa durch die Kopplung von LCA-Software wie OpenLCA mit CAE- oder PLM-Systemen. Mithilfe interoperabler Schnittstellen – beispielsweise via Python – entwickeln wir modulare Frameworks, die eine automatisierte Modellierung und Bilanzierung ermöglichen. Darüber hinaus evaluieren wir den Einsatz von KI, um beispielsweise Datengaps in der Ökobilanzierung durch intelligente Schätzverfahren zu schließen, Material- und Energieflüsse automatisch zu erkennen oder Nachhaltigkeitspotenziale in Designalternativen datenbasiert zu bewerten.

In einem Proof of Concept erproben wir gemeinsam mit unseren Partnerunternehmen konkrete Anwendungsszenarien, die zeigen, wie KI den Bewertungsprozess effizienter, präziser und adaptiver gestalten kann. Die Umsetzung erfolgt schrittweise, beginnend mit einem Pilotprojekt für ausgewählte Produktbereiche. Auf dieser Basis entsteht eine skalierbare Lösung, die sich auf weitere Produkte oder Standorte übertragen lässt. Unternehmen profitieren so von einer nachhaltigen Steigerung der Effizienz, einer verbesserten Entscheidungsgrundlage in der Entwicklung und einer langfristigen Befähigung zur systematischen Nachhaltigkeitsbewertung – unterstützt durch intelligente, automatisierte Werkzeuge.