8. Wie viel Kreislauf ist möglich?

Manche Formulierungen aus dem Umfeld der Circular Economy, wie das „dauerhafte Recycling“ in Zitat 7.​20 (Abschn. 7.​3.​1), vermitteln den Eindruck, dass sich Verwertungskreisläufe vollständig schließen lassen, zukünftig keine Abfälle mehr anfallen und auch keine Rohstoffe mehr gefördert werden müssen. Braungart und McDonough sprechen in Cradle to Cradle beispielsweise davon, dass Materialien „in geschlossenen technischen Kreisläufen bleiben, in denen sie fortwährend als wertvolle Nährstoffe für die Industrie kreisen“³, sodass schließlich keine Rohstoffe mehr gefördert werden müssen.⁴ Die Wörter „fortwährend“ und „geschlossen“ suggerieren in Kombination mit fehlenden Abfällen und nicht mehr benötigten Rohstoffen eine vollständige stoffliche Systemschließung und „ewige“ Kreislaufführung. Diese Vision ist allerdings nicht nur praktisch, sondern auch theoretisch unmöglich.

Dass es nicht möglich ist, das ökonomische System durch zirkuläre Prozesse stofflich komplett zu schließen, darauf hat bereits der Namensgeber der klassischen Bioökonomie, Nicolas Georgescu-Roegen (Abschn. 2.​3.​1.​1), insistiert. Er begründete seinen Standpunkt mit einer auf wirtschaftliche Aktivitäten zurückgehenden Entropiezunahme. In Anlehnung an den 2. Hauptsatz der Thermodynamik (Abschn. 5.​1.​2) formulierte Georgescu-Roegen einen hauptsächlich für Wirtschaftsprozesse gedachten „4. Hauptsatz“. Analog zum 2. Hauptsatz, der besagt, dass die Entropie in einem abgeschlossenen System nur zunehmen kann, weil als Arbeit nutzbare Energie in nicht nutzbare Wärme umgewandelt wird, besagt Georgescu-Roegens 4. Hauptsatz, dass in einem stofflich geschlossenen System durch den Wirtschaftsprozess ökonomisch verfügbare Stoffe in ökonomisch nicht mehr verfügbare umgewandelt werden.⁵ Auch eine Wiederaufarbeitung löst das Problem für Georgescu-Roegen nicht grundsätzlich, da jedes Durchlaufen eines Wiederverwertungskreislaufs zu Materialverlusten, Dissipation und einer Entropiezunahme führt. Weitere Aspekte sind das Auftreten von Nebenprodukten und die bei den aufgearbeiteten Materialien auftretenden Qualitätsverluste. Dies schreibt auch der auf dem Gebiet des Sustainable Engineering und Ressourcenmanagements forschende Jonathan M. Cullen⁶ in Zitat 8.1. Laut Cullen müssen ständig neue Materialien und Energie zugeführt werden, um Verluste auszugleichen.

Georgescu-Roegens Theorie wurde vielfach widersprochen. Seine Gegner hatten dabei teilweise gute Argumente: Thermodynamisch gesehen ist Georgescu-Roegens 4. Hauptsatz falsch, da energetisch offene Systeme Energie aufnehmen und abgeben und auf diese Weise grundsätzlich Entropie exportieren können (Abschn. 5.​1.​2.​2). Da der Entropiezunahme in der Biosphäre durch ständige Energiezufuhr durch die Sonne entgegengewirkt wird (Abb. 5.​9, Abschn. 5.​3.​3), müsste, wenn genügend Energie zur Verfügung steht, thermodynamisch deshalb eigentlich auch ein vollständiges Recycling möglich sein. Dieser Argumentation folgen zumindest Braungart und McDonough in Cradle to Cradle. Wie sie schreiben, hängt die „gesamte Industrie der Natur […] von der Energie der Sonne ab, die als eine Form laufenden, sich ständig erneuernden Einkommens betrachtet werden kann.“⁸ Und weiter, dass von diesem Sonnenlicht das „Vieltausendfache der Menge an Energie, die die Menschheit für ihre Aktivitäten benötigt“, täglich auf die Erdoberfläche trifft.⁹ Auch der der Industriellen Ökologie zuzurechnende Robert Ayres¹⁰ und der Ökonom Carlo Bianciardi et al.¹¹ befassen sich mit der Möglichkeit einer 100%igen Wiederverwertbarkeit. Laut Ayres in Zitat 8.2 ist diese möglich, wenn genügend Energie zur Verfügung steht.

Ayres geht ebenso wie Braungart und McDonough davon aus, dass Sonnenenergie „nahezu unbegrenzt“¹⁴ vorhanden ist. Sein Argument lautet, dass Pflanzen nur einen sehr geringen Teil davon absorbieren und als Biomasse speichern, sodass genügend Energie für eine Circular Economy zur Verfügung steht. Ayres spricht sich gegen die These Georgescu-Roegens aus, dass aufgrund des Anwachsens der Entropie ein immerwährendes Recycling auch dann nicht möglich ist, wenn Energie in unbegrenzter Menge verfügbar wäre.

Ayres behauptet jedoch nicht, dass in der Circular Economy keine Stoffe verloren gehen. Was diesen Punkt betrifft, ist er in seiner Position ganz bei Georgescu-Roegen oder Cullen. Wie sie geht er davon aus, dass Stoffe, die während der Gebrauchsphase oder bei der Wiederverwendung verloren gehen, sich auf der Erde verteilen und ggf. in Reservoiren wie der Erdkruste oder den Ozeanen sammeln. Anders als Georgescu-Roegen glaubt Ayres aber nicht, dass diese Stoffe unwiederbringlich verloren sind, sondern zurückgewonnen werden können. So schreibt er es jedenfalls  in der hier zitierten Publikation. Systemisch sind die Reservoire für ihn eine Art Sammelbehälter, die er entsprechend auch als „waste basket“ oder „store house“ bezeichnet.¹⁵ Ayres behauptet, dass es aufgrund der postulierten Verfügbarkeit von Energie kein grundsätzliches Hindernis gibt, den „Sammelbehälter Erde“, wie einen „Erzhaufen“ zu behandeln und Stoffe aus ihm zu gewinnen.¹⁶ Hierfür müsse das Abfalldepot nur groß genug sein. Das von Ayres skizzierte Konzept ist in Abb. 8.1 in deutscher Übersetzung wiedergegeben.

Dargestellt ist das von Ayres konzipierte Wechselspiel von Stoffen, die entweder dem Wirtschaftsprozess, Reservoiren oder einer Aufbereitung zugeordnet werden. Alle Stoffe, die sich im Wirtschaftsprozess befinden, werden in der Abbildung als „aktive Masse“ bezeichnet. Von ihr geht ständig etwas verloren, beispielsweise in Form von Emissionen, die sich auf bestimmte Reservoire verteilen. Bei diesen kann es sich um Tankbehälter oder Lager, aber auch Teile der Bio, Geo-, Hydro- und Atmosphäre handeln. Ayres nennt diese Stoffe „inaktive Masse“, weil sie der Wirtschaft entzogen sind. Sie werden in seinem Konzept mithilfe der, zumindest laut Ayres, unbegrenzt zur Verfügung stehenden Energie wiederaufbereitet. Die zurückgewonnenen Stoffe treten so wieder in den Wirtschaftsprozess ein. Verluste bei der Aufbereitung gelangen wieder in das Abfalldepot, wo sie vermischt mit anderen Stoffen für eine erneute Aufarbeitung zur Verfügung stehen. Kann dieses Konzept funktionieren? Es widerspricht der Thermodynamik energetisch offener Systeme (Abschn. 5.​1.​2.​2) jedenfalls nicht grundsätzlich, lässt aber trotzdem theoretische und praktische Randbedingungen wie die folgenden außer Acht:

Zusammenfassend lässt sich somit sagen, dass eine vollständige Rückgewinnung aller Stoffe und Materialien in offenen Systemen thermodynamisch grundsätzlich möglich ist, trotzdem aber unmöglich bleibt, weil die thermodynamische Per-spektive die Wirklichkeit nicht in Gänze beschreibt. Dies zeigen beispielsweise die o. g. Punkte 1, 2 und 4. Georgescu-Roegens 4. Hauptsatz ist somit zwar nicht gleichrangig mit dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik als eine Art physikalisches Gesetz einzuordnen,²¹ er beschreibt aber dennoch einen wichtigen Aspekt der Realität: Im Wirtschaftsprozess werden verfügbare Ressourcen in wirtschaftlich nicht mehr nutzbare Stoffe umgewandelt, die nicht vollständig zurückgewonnen werden können. Die „fortwährenden“ Kreisläufe aus Cradle to Cradle sind deshalb eine Illusion.

Nicht nur die Möglichkeiten der Wiederverwendung von Stoffen sind begrenzt, auch die in der Bioökonomie der Lesart 3 vorgesehene Nutzung von Biomassen ist Beschränkungen unterworfen. Auf den grundsätzlich vorhandenen Konflikt zwischen ökologischen Funktionen, Nahrungsmittelproduktion, sozialen Faktoren und der Gewinnung von Rohstoffen haben wir bereits in Abschn. 2.​3.​2 hingewiesen. Wir wollen an dieser Stelle noch einen weiteren Aspekt ansprechen, der mit einer in der Bioökonomie angestrebten Systemkopplung bzw. Systemkonvergenz (Abschn. 7.​1.​11) zu tun hat. Aus Sicht der Bioökonomie handelt es sich bei der Biosphäre um ein System, dessen Prozesse grundsätzlich ökonomisch ausgelegt und entsprechend genutzt werden können. Ihr Ziel ist es, die menschliche Wirtschaft an die „Ökonomie der Natur“ zu koppeln. Diese Kopplung wäre selbst dann problematisch, wenn wir hier von der Fragwürdigkeit der Natur-Ökonomie-Analogie, auf die wir in Abschn. 7.​3 eingegangen sind, absehen würden. Damit sie funktioniert, müssen die „Systemzeiten“ von Wirtschaft und Biosphäre kompatibel sein.

Der Begriff der „Systemzeit“ beschreibt den Rhythmus von Systemprozessen bzw. den zeitlichen Abstand, in dem periodische Wechsel im System erfolgen.²² Streng definiert ist der Begriff nicht. Die Systemzeit kann beispielsweise angeben, „wie lange es dauert, bis sich ein System reproduziert [oder…] bis das System auf Störungen sichtbar oder messbar reagiert“²³. Sie kann sich sowohl auf eine Generationszeit oder die Stoffwechselaktivität eines Organismus beziehen. Mikroorganismen mit raschen Generationenfolgen haben eine kürzere Systemzeit als Säugetiere mit längeren Generationszeiten. Die Systemzeit eines als Ökosystem beschriebenen Sees ist beispielsweise mit den Jahreszeitenwechsel synchronisiert und beträgt ein Jahr.

Auch in technischen Prozessen oder bei der Herstellung von Gütern spielen unterschiedliche Zeitskalen eine Rolle. Es gibt Produkte wie Brötchen, die im Minuten- oder Stundentakt hergestellt werden, während Brücken oder Straßen mehrere Jahre bis zu mehr als einem Jahrzehnt für ihren Bau benötigen. Brötchen werden auch sofort verbraucht, während Brücken und Straßen auf eine Nutzungsphase von mehreren Jahrzehnten ausgelegt sind. Die für Produktionsprozesse relevanten Systemzeiten hängen von Bau- und Planungszeiten, Jahres- oder Quartalsabschlüssen, Ausbildungsdauern und Nutzungszeiten ab.²⁴

Zustand und Stabilität eines Systems werden insgesamt durch das Wechselspiel der verschiedenen Eigenzeiten, wie die Systemzeiten von Subsystemen auch genannt werden, bestimmt.²⁵ Kopplungen zwischen technisch-ökonomischen und ökologischen Systemen sind oft problematisch, weil ihre Eigen- respektive Systemzeiten häufig nicht zueinander passen. Dies lässt sich beispielsweise aus den Grafiken für die „große Beschleunigung“ in Abschn. 1.​2 ablesen. Das immer schnellere Wachstum der Warenproduktion geht hier mit einer massiven Veränderung geoökologischer Parameter einher. Größere Änderungen in der CO₂-Konzentration erfolgten in der Vergangenheit meist über Jahrtausende und nicht wie heute in Jahrzehnten. Klimazonen verändern sich so schneller, als Pflanzen sich ausbreiten können. Die Zeit, die Ökosystemen für eine Anpassung zur Verfügung steht, wird so immer mehr verkürzt. In einer Bioökonomie müssten deshalb die Stoff- und Energieströme so gestaltet werden, dass sie zu den ökologischen Prozessen, in die sie zwangsläufig eingebettet sein müssen, passen.²⁶ Einer nachwachsende Rohstoffe nutzenden Bioökonomie sind somit grundsätzliche ökologische Grenzen gesetzt.

Seit Kenneth Boulding seine Raumschiff-Erde-Metapher verfasste, um auf die Notwendigkeit zirkulärer Wirtschaftsstrukturen aufmerksam zu machen, sind mehr als 50 Jahre vergangen. Bouldings Vision einer zirkulären Wirtschaftsweise befindet sich seitdem, wenn auch mit wechselnder Intensität, auf der Agenda von Wissenschaft, Politik und Wirtschaft. Zeit genug, sollte man meinen, um zirkuläre Wirtschaftsstrukturen aufzubauen.

Daten zum Status der Circular Economy finden sich u. a. in den von der Organisation Circle Economy seit einigen Jahren herausgegebenen Jahresberichten, den „Circularity Gap Reports“. Betrachtet man die aktuelle Situation, fällt die bisherige Bilanz ernüchternd aus. Laut 2023er-Bericht nahm der Anteil wiederverwendeter Materialien an den insgesamt in der Weltwirtschaft verbrauchten Stoffen in den letzten fünf Jahren von 9,1 auf 7,2 % ab.²⁷ Haas et al., ein Autorenteam der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien, das die im Zeitraum von 1900 bis 2015 durch die Weltwirtschaft insgesamt umgesetzten Stoffmengen untersuchte, kommen zu ähnlichen Ergebnissen.²⁸  Sie sind in Abb. 8.3 zusammengefasst und werden nachfolgend beschrieben.

In dem von Haas et al. verwendeten Modell wird die Weltwirtschaft als Subsystem eines übergeordneten Erdsystems dargestellt. Diese grundsätzliche Konzeption haben wir in Abb. 8.3 übernommen. Eingezeichnet sind Stoffflüsse und deren Veränderungen in den letzten 115 Jahren. Die Zahlen zeigen, wie sehr der Materialverbrauch in dieser Zeit gewachsen ist: Die Masse der jährlich umgesetzten Stoffe stieg um mehr als das Zwölffache, von 7,6 auf 95 Gt. Im Jahr 1900 bestand der größte Teil der verwendeten Ressourcen noch aus Biomassen. Obwohl sich ihre Gesamtmenge im untersuchten Zeitraum fast verfünffachte, sank ihr relativer Anteil von 70 auf 26 %.

Bei der Betrachtung der Grafik fällt auf, dass jährlich mehr Stoffe in die Wirtschaft gelangen (Input), als aus ihr ausgeschieden werden (Output). Das ist darauf zurückzuführen, dass sie  unterschiedlich lange im Wirtschaftssystem gebunden bleiben. Die Zeiträume, bis sie es wieder verlassen, sind nicht gleich. Während ein Teil energetisch genutzt wird oder sich in kurzlebigen Verbrauchsgütern befindet, verbleibt ein weiterer Teil längerfristig als sogenannte „Materialbestände“ („stocks“) in Produkten wie Gebäuden, Maschinen oder Teilen der Infrastruktur gebunden. Die Verweilzeit in solchen Beständen kann zwischen einem Jahr bis zu mehrere Jahrzehnte betragen.³⁰

Die absolute Masse der Bestände hat sich seit 1900 um das 27-Fache vergrößert. Zu ihrem Aufbau und Unterhalt werden heute fast 70 % der verarbeiteten nicht erneuerbaren Ressourcen verwendet. Die Organisation Circle Economy geht hier von kleineren Zahlen aus als Haas et al. Hier sind es, laut 2023er-Bericht, zwar nicht 70 %, trotzdem aber immer noch 38 %, die in die Bestände fließen. Laut Haas et al. sind von den 1484 Gt an Metallen und Mineralien, die zwischen 1900 und 2015 aus Erzen und Gesteinen gewonnen wurden, heute noch ca. 961 Gt in Materialbeständen gebunden. Deren Masse wächst laut Haas et al. jährlich um 49 Gt, laut Gap-Report um 38 Gt.³¹

In ihrer Analyse unterscheiden Haas et al. zwischen einer „soziökonomischen“ (schwarze Pfeile) und „ökologischen“ Stoffzirkulation (grüne Pfeile). Ihr sozioökonomischer Kreislauf umfasst alle Stoffe, die als Sekundärmaterial in die Produktion zurückgeführt werden, während sich ihr ökologischer Kreislauf auf Abfälle und Emissionen bezieht, die in biogeochemischen Kreisläufen wieder in Biomasse umgewandelt werden. Hierzu gehört beispielsweise die emittierte CO₂-Menge, die wieder von Pflanzen aufgenommen werden kann. Für den sozioöko-nomischen Kreislaufs stehen grundsätzlich die Stoffe für eine Aufarbeitung zur Verfügung, die aus kurzlebigen Produkten und aus dem Rückbau von Materialbeständen stammen.

Wie hoch die Stoffmenge ist, die aus Abfällen und Emissionen über den ökologischen Kreislauf zu neuem Pflanzenwachstum führt, ist schwer zu bestimmen. Sie wird auf jeden Fall zu hoch eingeschätzt, wenn Biomasse zu 100 % als erneuerbar angenommen wird. Vor allem in einer intensiv betriebenen Landwirtschaft ist das nicht der Fall. Haas et al. werten deshalb auf Basis von Daten, die sie der Literatur entnommen haben und die Art und Intensität von Landnutzungen und -bedeckungen berücksichtigen, einen Teil der eingesetzten Biomasse als nicht erneuerbar.³²

Haas et al. fassen in ihrer Studie die Stoffe, die im sozioökonomischen Kreislauf zurückgewonnen werden, und den regenerativen Teil der genutzten Biomasse zu einer Gesamtkreislaufrate zusammen. Bezogen auf den Input betrug diese im Jahr 1900 43 %, was im Wesentlichen auf den hohen Biomasseanteil zurückzuführen ist. Es ist also bei der Bewertung einer Kreislaufrate nicht unerheblich, ob Bioökonomie und Circular Economy zusammen gedacht werden oder nicht. Im sozioökonomischen Kreislauf von Haas et al. nahm die jährliche Menge wieder aufbereiteter Materialien absolut von 0,3 auf 6,1 Gt zu, relativ nahm sie aber bis 2015 von 12 auf 8–9 % ab, was sich mit der o. g. Angabe aus dem 2023er-Circularity Gap Report deckt. Die Gründe, warum absolute und relative Zahlen unterschiedliche Trends ausdrücken, sind im Wachstum der Stoffumsätze insgesamt, der energetischen Nutzung fossiler Stoffe und der langfristigen Stoffbindung in Beständen zu suchen. Letztere stehen für eine Wiederverwertung erst einmal nicht zur Verfügung.

Sowohl die Analyse von Haas et al. als auch die des Circularity Gap Reports zeigen, dass es bei einer Wirtschaft, die so wächst wie bisher, nicht möglich ist, den Ressourcenbedarf vollständig aus wiederverwerteten Materialien zu decken. Weil ein großer Teil der umgesetzten Stoffe zum Aufbau und Unterhalt von langlebigen Produkten wie Gebäuden, Maschinen oder Teilen der Infrastruktur verwendet wird, die kurzfristig für eine Wiederverwertung nicht zur Verfügung stehen, gilt das auch, wenn alles, was an Abfällen und Emissionen anfällt, zu 100 % wiederverwertet werden würde. Die Menge der langfristig gebundenen Stoffe wächst laut Haas et al. kontinuierlich, zuletzt, von 2002 bis 2015, um jährlich 3,5 %. Seit 1900 hat sich die in Beständen gebundene Stoffmenge um mehr als das 20-Fache erhöht. Auch wenn, was unmöglich ist (Abschn. 8.​1), 100 % Aufbereitung angenommen werden, könnten beispielsweise zurückgewonnene Metalle laut Haas et  al. deshalb nur 57 % des Metallbedarfs decken.³³ Abb. 8.4 zeigt die Ergebnisse einer eigenen orientierenden Schätzung.

Dargestellt ist die zeitliche Entwicklung der Menge an Primärmaterial, die bei einem jährlich um 3,5 % wachsenden globalen Stoffumsatz zusätzlich zu den zurückgewonnenen Stoffen erforderlich ist. Von diesem verbleibt ein Teil eine gewisse Zeit in Beständen gebunden. Wie viel Material wie lange gebunden bleibt, wurde, da es uns hier nicht um quantitativ verlässliche Angaben, sondern um Trends geht, mehr oder weniger willkürlich von uns geschätzt. Dargestellt ist die Entwicklung für unterschiedliche Aufbereitungsraten. Es wird, was nicht überraschend ist, deutlich, dass mit zunehmender Wiederverwertung weniger Primärmaterial benötigt wird. Da ein größer werdender Teil in Beständen gebunden bleibt und erst nach längerer Zeit, in der die Bestände weiter anwachsen, für eine Aufarbeitung zur Verfügung steht, werden auch bei einer 100%igen Verwertung noch wachsende Mengen Primärmaterialien benötigt. Wenn auch deutlich weniger als bei geringeren Verwertungsraten.

Dass die Wiederverwertung von Materialien bisher nicht so recht vorangekommen ist, hat zwar auch mit der nach wie vor fehlenden Konsequenz zur Entwicklung einer Circular Economy zu tun, aber nicht nur. Es gibt auch systemimmanente Ursachen, die eine Circular Economy hemmen. Dabei ist weniger das Problem, dass der größte Teil der eingesetzten Stoffe in Beständen gebunden ist, im Gegenteil, lange Nutzungsdauern sind aus kreislaufwirtschaftlicher Sicht sogar anzustreben. Es macht schließlich keinen Sinn, Brücken schneller abzureißen oder Mobiltelefone früher zu verschrotten, damit mehr Materialien zurückgewonnen werden können. Das Problem ist also nicht die Nutzungsdauer an sich, sondern dass die Menge der gebundenen Stoffe, die für eine Wiederaufarbeitung nicht zur Verfügung stehen, jedes Jahr um ein Beträchtliches größer wird. Wie Abb. 8.4 zeigt und Zitat 8.3 aus dem Circularity Gap Report bestätigt, läuft eine Circular Economy dem wachsenden Stoffumsatz hinterher.

Eine Circular Economy entbindet uns also nicht von einer Auseinandersetzung mit der Wachstumsfrage. Wir können uns, um den Circularity Gap Report zu zitieren, „nicht durch Recycling aus der aktuellen Situation befreien“ (Zitat 8.3). Abb. 8.4 zeigt aber auch, dass es nicht egal ist, wie viel wir wiederverwerten. Eine möglichst hohe Quote spart Ressourcen, auch wenn noch offen ist, wie viel. Wir schließen dieses Kapitel deshalb, bevor wir zu unserem Fazit kommen, mit Zitat 8.4, das die Einschätzung der Organisation Circle Economy wiedergibt. Hiernach könnte mithilfe der Circular Economy der Ressourcenverbrauch auf 70 % des heutigen Wertes gesenkt werden. Das ist weit entfernt von 100%iger Wiederverwertung, wäre aber ein wichtiger Schritt zu mehr Nachhaltigkeit, der, im Gegensatz zu „ewigen“ Kreislaufvorstellungen, zumindest realistisch ist.