Duurzame industriële productie: een lange weg vol kansen maar ook valkuilen

Digitalisering is een van de belangrijkste bouwstenen voor een duurzame industriële productie . Die conclusie kun je trekken na het 31^e AWK in Aachen. De transitie naar duurzame produceren vergt echter ook een andere mindset: re-furbishement en re-manufacturing worden het nieuwe standaarden. Maar: het succes van de huidige productietechnologie kan dan wel eens een belemmering zijn. En Duitsland is eigenlijk net als de rest van de EU voor veel kritische materialen en componenten afhankelijk van derden; landen die vooral in Azië liggen.

---

Het AWK’23 heeft weer net als voor corona meer dan 1200 deelnemers getrokken. Zij zagen in  de keynote lezingen kopstukken uit de (Duitse) industrie visies schetsen maar ook kritische kanttekeningen plaatsen bij de snelheid waarmee beleid momenteel verandert. Over de kansen die het verduurzamen van de maakindustrie, met minder materiaal- en energiegebruik en minder CO2 emissie, was iedereen het wel eens.

AWK ’23 schetst transitie naar circulaire economie maar pleit ook voor pragmatisme

Net zero scope 3: lange reis

Veel multinationals zijn bezig met de transitie naar net zero om duurzame industriële productie te realiseren. Ook Robert Bosch. Stefan Hartung, bestuursvoorzitter, schetste bij de aftrap van het AWK’23 dat Bosch aardig op weg is dit doel te realiseren. Voor wat betreft de scope 1 en 2 activiteiten, zo merkte een oplettende deelnemer op. Net zero in scope 3 halen, alle activiteiten buiten de eigen directe invloedsfeer van een producent, is niet gemakkelijk, erkende de bestuursvoorzitter. Dat zal nog een lange reis worden. “We hopen dat het tegen 2050 gaat lukken.

Waarom materiaalefficiency telt

Stefan Hartung legde ook de vinger op de zere plek, net als Siegfried Russwurm, president van de Duitse industriebond BDI. Duitsland importeert feitelijk alle materialen, Die liet zien dat Duitsland 39 van de 46 sleutelmaterialen voor de transities importeert. Vooral uit China. Door de elektrificatie van de industrie en mobiliteitssector, neemt de naar materialen zoals koper, nikkel en aluminium fors toe, schetste Stefan Hartung. Materiaal besparen is daarom noodzaak om tot een duurzame industriële productie te komen. “Door efficiency, second life van onderdelen of recycling.” Hij liet zich kritisch uit over de sustainability rapportages die bedrijven moeten gaan opstellen. Deze worden gedetailleerder dan de huidige financiële verslagen. “Het helpt als wij als industrie duidelijk maken wat dit betekent en wat misschien niet zo slim is om te doen.”

Duurzame industriële productie: sustainability reports worden gedetailleerder dan de financiële verslaglegging

Staat de efficiency van de productie re-manufactruring in de weg?

BDI president Siegfried Russwurm liet zich in bedekte termen kritisch uit. Bijvoorbeeld door op te merken dat zelfs als de Duitse industrie erin slaagt om volledig net zero te worden, dit wereldwijd 5 procent CO2 emissie scheelt. Is de 80% oplossing elders niet effectiever dan de 100% oplossing in Duitsland? De decarbonisatie van de industrie biedt kansen, denkt hij. De transitie van een lineair model naar een circulaire economie vraagt om meer dan andere designs, andere productieprocessen en nieuwe businessmodellen. Je moet dit holistisch aanpakken, want de helft van de CO2 emissie is terug te voeren op grondstoffen winning. “Dat toont het potentieel. Grondstoffen die je niet gebruikt, hoef je niet te hergebruiken of te recyclen.” Hij vraagt zich bovendien af of het succes van de industrie hergebruik niet in de weg staat? “De meesten hebben geen idee hoe efficiënt wij produceren. Je mag uitrekenen hoeveel minuten de reparatie van een wasmachine mag duren voordat de productie van een nieuwe al goedkoper is.” Kortom: er is nood aan een pragmatische aanpak met de Paretoregel in het achterhoofd. En industrialisatie van re-manufacturing, aldus professor Günther Schuh van het WZL die dit concept presenteerde.

De Duitse industrie betaalt drie keer zoveel voor energie als de Amerikaanse concurrentie

Gebrek aan goede condities voor duurzame productie

Ook in de presentatie van profesor Reimund Neugebauer, president van Fraunhofer Gesellschaft, klonken zowel kansen als bedreigingen door. Hij maakt zich zorgen voor de korte termijn. De Duitse industrie betaalt gemiddeld drie keer zoveel voor de energie als de Amerikaanse concurrentie; meer dan de helft van de bedrijven heeft last van ‘Fachkraftenmangel’ en verleden jaar heeft de Duitse industrie € 200 miljard schade geleden als gevolg van cyber criminaliteit. En ondertussen komen uit China ook op wetenschap gebaseerde producten die concurrerend zijn met de Duitse. “Dat is een waarschuwing. We hebben gebrek aan goede randvoorwaarden”, zegt Neugebauer.

Zijn de ambities haalbaar?

Tegelijkertijd vraagt hij zich af of de energie ambities haalbaar zijn. Duitsland zou dan tot 2030 per dag 41 voetbalvelden vol met PV-installaties moeten aansluiten; 7.000 thuisbatterijsystemen per dag moeten plaatsen en voor 10 MW aan elektrolyseerinstallaties per week moeten bouwen. De kansen ziet Neugebauer in nieuwe coatingtechnologie voor PV-cellen, waardoor de helft zilver bespaard kan worden. Een andere kans zijn de pipolaar platen voor waterstof elektrolyse. “Focus op R&D naar schaalbare productiecapaciteit. Daar ligt de kans.”

Re-manufacturing van de auto scheelt helft materialen en energie

De hoeveelheid plannen en cijfers die tijdens het AWK gepresenteerd werden, maken vooral duidelijk dat de Europese industrie minder energie en minder materialen moet gaan gebruiken. Daarin ligt een van de grootste hefbomen. Gastheren WZL en Fraunhofer IPT presenteerden als hun idee een concept re-manufacturing fabriek voor auto’s, de E.lusion.Het aluminium profiel chassis van de elektroauto wordt vijftig jaar lang gebruikt. In de tussentijd komt de auto geregeld terug naar de fabriek voor een update, inclusief een nieuwe carrosserie. Een pilot re-manufacturingfabriek is op de campus in Aken inmiddels gebouwd. Het scheelt volgens professor Günther Schuh gedurende de levensduur van de auto – 50 jaar – de helft van de materialen en de helft van de energie vergeleken met de productie van auto’s die de consument nu koopt in vijftig jaar tijd. Standaardisering is een van de voorwaarden voor zo’n re-manufacturing fabriek.

Standaardisatie en digitalisering

Een sleuteltechnologie voor een duurzame productie en re-manufacturing is digitalisering. De digital twin die tijdens he ontwerp- en productieproces wordt opgebouwd, wordt straks in de gebruiksfase aangevuld met extradata. De digital twin met daarin alle data uit de hele levensfase van een product sluit de kloof tussen design, productie en gebruik, aldus Hexagon president en CEO Paolo Guglielmini. Er ontstaat een closed loop, waarbij de gebruiksdata input zijn voor het design en productieproces van de volgende fase.

Industrial metaverse

Siemens denkt dat de industrial metaverse een grote rol krijgt in zowel materiaal- als energiebesparing. Annika Hauptvogel, Head of Technology & Innovation Management, gaf voorbeelden hoe Siemens met de industrial metaverse tot 50 procent materiaal en 40 procent energie bespaart. Binnen de supply chain van een product biedt de industrial metaverse mogelijkheden om digitaal samen te werken in een hele nieuwe dimensie, zonder dat er nog fysiek gereisd hoeft te worden. 5G gaat eveneens een rol spelen, aldus Joe Walke van Ericsson. De communicatiestandaard zorgt voor realtime data overdracht met minimale latentie. Hierdoor wordt het, aldus Akense onderzoekers, zelfs mogelijk om besturingssystemen van machines virtueel in de cloud te laten draaien.

In de komende editie van Solutions Magazine kun je een uitgebreid artikel lezen over het AWK, inclusief voorbeelden hoe de Akense onderzoeksinstellingen samen met de industrie werken aan een duurzamere maakindustrie.