Hey! Sie scheinen aus United Kingdom zu kommen, möchten Sie auf die Englisch Webseite wechseln?
Switch to Englisch site
Skip to main content

Ein Aufruf zu Activist Engineering

Höherer Einsatz auf Design für Nachhaltigkeit!

Industrialisierung und Klimawandel hängen zusammen, erstere hat uns allerdings dazu befähigt, unser Leben zu verbessern und zu verlängern. Können wir dem aktuellen Konsumismus Einhalt gebieten und zugleich Vorteile, wie etwa gut bezahlte Jobs, Freizeit und gesellschaftliches Leben, hohe Standards im Gesundheits- und Wohnungswesen, für mehr Leute zugänglich machen? Und wie können Ingenieur:innen durch Produktentwicklung dazu beitragen, um die Nachhaltigkeit zu fördern?

Eine kurze Geschichte des Umweltbewusstseins  

Es gab schon seit Beginn der Industrialisierung jede Menge Bedenken gegen die dadurch verursachten Umweltschäden. In den letzten Jahrzehnten gab es zahlreiche öffentliche Skandale wegen industriebedingter Umweltverschmutzung. Manche wurden durch Fehlverhalten und mangelhafte Gesetze verursacht, andere dadurch, dass Industrielle korrekte Verfahrensweisen auf Kosten des Profits „links liegen ließen“. Ereignisse wie das Bhopalunglück in der Batteriefabrik von Union Carbide in Indien verstärkten die Angst vor chemischer Verschmutzung, weil Bedenken dagegen aufkamen, wie ernst Unternehmen es mit dem Arbeitsschutz nahmen, besonders an Offshore-Standorten, also in ärmeren Ländern, wo Arbeitsschutz und Arbeiterwohlfahrt historisch niedrigeren Mindeststandards zu genügen haben als in Industrienationen.

Saurer Regen machte uns in den 1980er- und 1990er-Jahren u. a. die meisten Sorgen. Dieser entsteht, wenn sich Schwefeldioxid und Stickoxide in der Atmosphäre mit Wasser verbinden und als Regen den Zustand von Ernten, Pflanzen, Tieren, Seen und Flüssen gefährden. Probleme wie diese sind schwer zu beheben: Es sind enorme Datenmengen zu erfassen und auszuwerten, um das Problem zu identifizieren, das Ausmaß zu erkennen, Ursachen zu finden und praktikable Lösungen zu entwerfen und umzusetzen. Und dann ist die Einhaltung zu gewährleisten, was dadurch erschwert wird, dass jene, die als Problemverursacher identifiziert wurden, normalerweise eine Investition in neue, sauberere Anlagen und Prozesse tätigen müssen.

Diese Herausforderungen stellen sich nunmehr weltweit, da wir Änderungen in Umwelt, Wettermustern, Tierbeständen und Meeresspiegeln sowie Ökosystemversagen, wie etwa den Rückgang der Korallenriffe auf die Auswirkungen der Erderwärmung zurückführen. Es waren vielerlei Umweltstudien und mehrere Generationen der Datenerhebung, Analyse, Hypothesen, Parameter und Modellierungen nötig, um überzeugende Beweise für die Ursachen und Wirkungen vorzulegen, mögliche Ergebnisse vorherzusagen und Individuen, Unternehmen und Regierungen weltweit zu Übereinkommen wie jenem von Paris im Jahr 2015 zur Erderwärmung und neueren Zusicherungen des COP26-Treffens im November 2021 zu verpflichten.

Das Problem ist erkannt – wenn auch nicht universell akzeptiert – und es sind seit einiger Zeit Bemühungen im Gang, um die Verschmutzung zu reduzieren (The Historical Archive verzeichnet die Einrichtung der ersten Abgasreinigungsanlage namens „Cinder Catcher“ (Ascheabscheider) im Jahr 1913). Dasselbe gilt für den Energiebedarf, da es bekanntlich Probleme mit den bisherigen Energiequellen wie etwa fossilen Brennstoffen gibt, die zur Erderwärmung beitragen und per se endlich sind. Zu den neueren Initiativen im Elektronikgeschäft gehören der Übergang zu bleifreien Lötmitteln, die RoHS- und WEEE-Richtlinie der EU sowie Energiegesetze und Verhaltenskodexe wie der ErP der EU, der Energy Star der USA, Energieeffizienzkennzeichnung für Geräte und Ökodesign-Regeln, die für Produkte wie externe Spannungsadapter und Ladekabel für Elektronik gelten.

All dies ist seit einiger Zeit in Gang und nimmt weiterhin zu. Und doch verstärkt sich das Gefühl der Dringlichkeit, weil der globale Temperaturanstieg nach wie vor schwer zu bremsen ist.

Ist der Konsumismus schuld?

consumerism

Wir haben nie aufgehört eine Wegwerfgesellschaft zu sein. Menschen früherer Generationen besaßen weniger, kamen aber damit zurecht und reparierten. Es ist unwahrscheinlich, dass sich die menschliche Natur bedeutend geändert hat; der Wunsch nach mehr Besitz dürfte wohl schlicht durch mangelnde Verfügbarkeit in Zaum gehalten werden. In jüngerer Zeit sind Geräte wie Fernseher und Haushaltsgeräte erschwinglicher und dadurch unverzichtbar für unser modernes Leben geworden.

In der Elektronikbranche werden unaufhörlich neue Erfindungen gemacht, um das Leben der Verbraucher produktiver, bequemer und unterhaltsame zu machen: Durch PCs, Handys, Smartphones, Spielkonsolen und vieles mehr ist ein riesiger Weltmarkt für Technik entstanden. Elektronik und insbesondere Halbleiter sind zwei der Schlüssel dafür. Entwicklungen bei Kunststoffen und verbundenen Formverfahren trugen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts dazu bei, Qualität und Erscheinungsbild vieler Produkte zu verbessern, ihre Herstellung zu erleichtern und die Kosten auf ein allgemein erschwingliches Niveau zu senken.

In diesem Zeitraum ist es zu einem Konsumboom gekommen, der sich im 21. Jahrhundert beschleunigt fortsetzt. Anfang der 1970er-Jahre gab es in einem normalen Haushalt vielleicht einen Fernseher, eine Waschmaschine, einen Kühlschrank, einen Plattenspieler bzw. eine Stereoanlage. Vergleicht man das mit heute, so fällt auf, dass viele moderne Geräte und Gadgets einfach weggeworfen werden, sobald ein Fehler auftritt. Der ein oder andere ruft vielleicht beim Reparaturservice an, der Rest geht eher ins Internet.

Normalerweise werden Produkte von Generation zu Generation schicker und praktischer. Es gibt nahezu unendlich viele Neuheiten zur Auswahl, und die Konkurrenz hält die Preise niedrig. Das neue Modell hat auch eine neue Garantie. Hinzu kommt, dass die Produkte von den Marken unter Druck verkauft werden müssen, damit das Unternehmen wächst, Marktanteile gewinnt und die Aktionäre zufriedenstellen kann. Die nächste Generation muss schnell, rechtzeitig und am besten vor der Konkurrenz auf den Markt, um das Überleben des Unternehmens (und die davon abhängigen Arbeitsstellen und Pensionen) zu sichern. Ideale Bedingungen dafür, dass Konsumismus ungezügelt um sich greift.

Außerdem glänzen viele elektronische Konsumgüter nicht gerade durch Nachhaltigkeit. Smartphones als Musterbeispiel sind darauf ausgelegt, in relativ kurzer Zeit ersetzt zu werden, und beinhalten Materialien, die sich nur schwer wiederverwerten oder recyceln lassen. Gemäß Energy Industry Review ist in einer Tonne alter Mobiltelefone 100-mal so viel Gold enthalten wie in einer Tonne Golderz.

Während Halbleiterhersteller ihre Mission fortsetzen, den Energieverbrauch jedes Chips auf ein Minimum zu reduzieren und von Konstrukteuren nutzbare flexible Energieverwaltungsmodi auf Anwendungsebene implementieren, steigt der Energieverbrauch dadurch, dass Benutzer mehr und mehr Funktionen und schnellere Reaktionszeiten fordern.

Was sind die Alternativen?

Bedenken gegen Konsumismus und seine Folgen für die Umwelt (und ärmere Gesellschaften sowie das menschliche Befinden im Allgemeinen) haben Diskussionen und neue Denkweisen angeregt, die Lebensanschauungen, Geschäftsverkehr und Erfolgsmaßstäbe konsumistischer Art infrage stellen.

Ein Begriff ist der der Kreislaufwirtschaft: Darin wird der Abfall eines Prozesses zum Ausgangsprodukt eines weiteren, was im Endeffekt Betriebe wie etwa Deponien und, wegen des geringeren Frischmaterialbedarfs, auch damit verbundene Extraktions- und Produktionsverfahren entlastet.

circular economy

Die Kreislaufwirtschaft wird von Regierungen unterstützt, u. a. durch den EU-Maßnahmenplan zur Kreislaufwirtschaft und den zugehörigen europäischen Green Deal.

„Buy Better Buy Less“ ist eine weitere Empfehlung seitens der Modebranche, die aber für vielerlei Branchen und Märkte von Wert ist, einschließlich der Verbraucher- und Industrieelektronik. Ein kanadischer Journalist wies darauf hin, dass der Kauf besserer Bekleidung nicht mehr Geld, sondern mehr Zeit benötigt, um „Hersteller und Stoffe zu recherchieren und zu lernen, Qualität zu erkennen und auszuwählen“. Kreative Elektronikmarken können von dieser Dynamik profitieren, indem sie haltbare Produkte entwickeln und dem Handel ihre Prinzipien erklären.

Auch die Pandemie scheint die Meinung der Verbraucher zu Käufen beeinflusst zu haben. Eine Befragung britischer und deutscher Einkäufer von McKinsey ergab, dass viele der Befragten prozentual der Verringerung Ihres Einflusses auf den Klimawandel mehr Bedeutung beimessen und bereit sind, dafür ihr Kaufverhalten zu ändern.

Designen für Nachhaltigkeit

sustainable design

Mit Verantwortung für das Design von Produkten von Grund auf, einschließlich der ausgewählten Materialien und Teile sowie der Leistungsmerkmale wie etwa Energieverbrauch und Effizienz, haben Ingenieur:innen eine Chance, Nachhaltigkeitsprobleme an der Wurzel anzugehen.

In Designentscheidungen können die Werte der Kreislaufwirtschaft einfließen. Dies beinhaltet Aspekte wie etwa die Materialauswahl und -quellen, und sogar die Eigenschaften bestimmter Teile. Es ist z. B. vielleicht möglich eine Komponente direkt durch eine zu ersetzen, die aus wiederverwertetem Material hergestellt wird. Ein Beispiel ist Schaumglas, ein Schalldämpfungsmaterial für Plattierungsarbeiten, das z. B. anstelle von Polyurethan-Schaum eingesetzt wird. Es wird aus einer Mischung von recyceltem Haushaltsglas und Eierschalen aus Bäckereien und Restaurants hergestellt und kann nahe bei der Materialquelle produziert werden.

Schaumglas aus recycelten und wiederverwerteten Materialien kann herkömmliche Akustikplatten ersetzen.

(Trend Monitor: Environmental Trend: 5 New Materials Made From Food Waste - Trend-Monitor)

Hier ist noch eine Perspektive auf die Materialauswahl, gegeben von Autor William Gibson in seinem Roman „Idoru“ Mitte der 90er-Jahre: „… er hasste die Art wie Verbraucherelektronik gemacht wurde, ein paar kleine Chips und Platinen in diesen Plastikschalen. Die Schalen waren einfach Augenfutter am Ort des Kaufs, sagte er, gemacht, um auf der Deponie zu landen, wenn niemand sie recycelte, und normalerweise tat das niemand. [Er pflegte] die echten Teile in Kästen zu stecken, die er in seiner Werkstatt machte. Angenommen er machte einen Kasten aus Massivbronze für ein Minidisc-Gerät, Einlegearbeit aus Ebenholz, Steuerfläche eingekerbt in fossiles Elfenbein, Türkis, Bergkristall.“

„Und hatte man einmal den Kasten und der Hersteller brachte ein neues Modell heraus, bei dem vielleicht die Elektronik etwas besser war, dann entnahm man die alten Teile und setzte die neuen in den Kasten ein. So hatte man denselben Gegenstand einfach mit besseren Funktionen.“

Eine Idee, die ihrer Zeit voraus ist – aber vielleicht eine elegante Möglichkeit, Verbrauchselektronikabfall zu reduzieren?

Activist Engineers

activist engineering

Es ist nicht wahr, zu sagen, dass nichts gegen den Klimawandel getan wird. Aspekte des Produktlebenszyklus vom Ökodesign bis zum Ende der Nutzungsdauer werden durch viele Gesetze und Verhaltenskodexe zu beeinflussen versucht. Die Einhaltung dieser Regeln mag obligatorisch oder freiwillig sein, und es gibt oft klare stützende Beweise, die die Vorteile für die Umwelt illustrieren. Aber es ist reaktiv, und Gesetze hinken bekanntlich nach, sind nicht, wo sie sein sollten, um globale Umweltziele zu erreichen.

Designen gegen den Klimawandel erfordert vielleicht einen Aufruf an Ingenieursaktivisten, die Dinge selbst in die Hand zu nehmen, den Verbrauch der Ressourcen der Erde weiter zu minimieren und Energie zu sparen, sowohl dabei, die Produkte ins Ladenregal zu stellen als auch im Lauf ihrer Nutzungsdauer, sowie die Belastung zu reduzieren, die sie am Ende derselben darstellen.

Aber das ist riskant. Es wird kaum Belohnung für Designer geben, die Produkte erstellen, die vorherrschende Verkaufsziele verfehlen. Andererseits achten Käufer vielleicht in Zukunft mehr auf Nachhaltigkeit, wodurch intelligent designte Nischen-Produkte zum Mainstream werden könnten. Etwas daran zu ändern, wie die Leistung von Unternehmen gemessen und belohnt wird, ist eine andere Herausforderung, deren Bewältigung Generationen dauern dürfte.

Activist Engineering – Engineering for a better world

Air Quality Projekte

RS DesignSpark is the go-to platform for students, makers, hobbyists and professional design engineers, providing design resources such as the award winning DesignSpark PCB and DesignSpark Mechanical CAD software. Join the community today at https://www.rs-online.com/designspark/register
DesignSpark Electrical Logolinkedin