Das Leben in vollen Zügen genießen, obwohl der Klimawandel die Welt bedroht? Die Getränkeindustrie steht nicht allein vor der globalen gesellschaftlichen Herausforderung zur Erreichung der UN-Nachhaltigkeitsziele. Aber mit ihren langjährigen Erfahrungen im Marketing, bei der Wahl von Zutaten und Verfahren sowie beim Einsatz von Kreislaufwirtschaftssystemen ist die Branche geradezu prädestiniert für eine Vorreiterrolle in Fragen der Nachhaltigkeit und des Klimaschutzes. Für einen systematischen, evidenzbasierten Weg der Getränkeindustrie zu einer CO2-basierten Produktion verknüpft das RIF Institut für Forschung und Transfer e.V., Dortmund, derzeit mit dem Forschungsprojekt BeverGreen wissenschaftliche Innovationen, vorhandene Daten und Standards sowie nachhaltige Praktiken zu einem Grünen Digitalen Zwilling, mit dem der Carbon Footprint von neuen Getränken präzise optimiert werden kann. Jetzt ist im RIF-Labor ein Bioreaktor als CO2-Senke in Betrieb gegangen. Das Vorhaben ist im Mai 2023 gestartet und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.
„Es gibt bereits viele Initiativen und Ansätze zur Darstellung von Maschinen, Anlagen und Prozessabläufen in der Getränkeindustrie. Jedoch fehlt es an Lösungen, die Nachhaltigkeitsinformationen wie beispielsweise Kohlendioxid-Äquivalente (CO2e) als Basis für strategische Entscheidungen ganzheitlich einbetten“, erläutert RIF-Projektbearbeiter David Wagstyl die Ausgangslage.
Das Forschungsprojekt „BeverGreen“ baut auf dem RIF-Vorläuferprojekt DaPro („Datengetriebene Prozessoptimierung mit Hilfe maschinellen Lernens“) auf, das bereits 2021 ein praxistaugliches KI-Instrumentarium für den Brauereisektor vorgestellt hat. Im Zentrum der Entwicklung steht auch bei BeverGreen ein Digitaler Zwilling. Dieser stellt reale Objekte, Systeme und Prozesse über den gesamten Produktionsprozess bis zur Supply Chain im Mehrwegkreislauf digital dar und erlaubt es perspektivisch, CO2e sowie andere relevante Umweltinformationen präzise zu prognostizieren und zu analysieren.
Die wissenschaftliche Begleitung durch die Forschungspartner RIF und den Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie der Technischen Universität München verknüpft alle Projektstränge und sichert die branchenweite Anwendbarkeit der Projektergebnisse. Gemeinsam mit den Anwendungspartnern, der Bitburger Braugruppe, Augustiner und KONTOR N, die verschiedene Segmente der Getränkewertschöpfungskette repräsentieren, wurden bereits die Problemstellungen und Anforderungen an das System ermittelt. Innovative Ansätze zur Modellierung und Simulation werden derzeit mit Entwicklungspartnern wie daibe, RapidMiner und PRECOGIT entwickelt und implementiert. Die Westsächsische Hochschule Zwickau arbeitet an Modellen zur Berechnung der CO2e von Leergutflaschen. Die Hochschule Hof sorgt für die rechtliche Absicherung der Lösung mit Blick auf Datenschutz und -sicherheit.
Angestrebt wird ein Assistenzsystem, das den Einsatz des „Grünen Digitalen Zwillings“ in der Praxis aufwandsarm gestalten und erleichtern soll. Dabei soll anhand typischer Anwendungsfälle in den Themenbereichen Energiemanagement, Leergutlogistik und Nachhaltigkeitsberichtswesen transparent und nachvollziehbar werden, wie der Carbon Footprint einzelner Produkte entsteht und beeinflussbar ist.
Vision im Themenbereich Energiemanagement ist eine effizientere und schrittweise klimaneutralere Versorgung der Prozesse mit der erforderlichen Energie. Produktspezifische Emissionen können über Stoff- und Energieflüsse abgeleitet und mit einzelnen Produktionsstufen in Verbindung gebracht werden. Dabei sollen auch Quellen-Senken-Beziehungen von Energieträgern oder der Einsatz alternativer Energien berücksichtigt werden. Die Integration von CO2-Senken in geschlossene Prozesse und die Repräsentation in IT-Infrastrukturen ist ein innovativer Ansatz. Von einer CO2 -Senke wird beispielsweise gesprochen, wenn CO2 aus der Gärung für weitere Prozesse wie Filtration oder Abfüllung aufbereitet und verwendet oder per Photobioreaktor in Biomasse eingebunden wird. Ein solcher Bioreaktor zur Produktion von Algen aus CO2 wird seit Anfang des Jahres in der RIF-Forschungsbrauerei in Dortmund aktiv erprobt.
Im Themenbereich Leergutlogistik soll ein besserer Informationsaustausch zwischen Brauerei und Stationen im Leergutkreislauf über Bestände, Bewegungsdaten und Lebenszyklen von Gebinden erreicht werden.
Der Themenbereich Nachhaltigkeit dreht sich um die Verbesserung der CO2-Bilanzen durch Entwicklung von Schnittstellen und Festlegen von Standards für die (teil-)automatisierte Erfassung von Daten zur Erstellung von Nachhaltigkeitsberichten und Bewertung von Digitalen Produktprototypen (DPP).
Das Projekt BeverGreen ist im Mai 2023 gestartet und läuft drei Jahre. „Wir sind zuversichtlich, dass wir mit diesem Projekt durch die übergreifende Verknüpfung und Integration von Daten und Standards in der Branche praxisrelevante Lösungen für die anstehenden Herausforderungen der Branche im Klimaschutz entwickeln können“, sagt David Wagstyl.
Weitere Informationen: www.BeverGreen.de
RIF-Pressemitteilung vom 12. April 2024
