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Einweg- vs. Mehrwegverpackungen im elektronischen Handel: Vergleich des Kohlenstoff-Fußabdrucks und Identifizierung von Break-even-Punkten

Publiziert: 1. März, 2020
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Der Marktanteil des Online-Handels hat in den letzten Jahren weiter zugenommen, zuletzt beschleunigt durch die COVID-19-Pandemie. Einzelne Sendungen führen zu zusätzlichen Versandverpackungen. Unser Vergleich der CO2-Bilanz zeigt dass wiederverwendbare Verpackungen ökologisch vorteilhaft sind, wenn sie oft genug wiederverwendet werden. Um dies zu erreichen, scheinen jedoch scheinen jedoch politische und wirtschaftliche Anreize notwendig zu sein.

Kurzfassung

In Deutschland betrug der Umsatz des E-Commerce im Jahr 2018 über 68 Milliarden Euro, wobei über zwei Milliarden Sendungen ausgeliefert wurden. Bis zu 30 Prozent des CO2-Fußabdrucks des Online-Handels entstehen durch die Verwendung von Versandverpackungen. Mehrwegverpackungen könnten einen wesentlichen Beitrag zur Ressourceneinsparung und Abfallvermeidung leisten. Über die Umweltverträglichkeit von Mehrwegverpackungssystemen im Online-Handel gibt es nur wenige valide Erkenntnisse. Auch ist es schwierig festzustellen, welche Faktoren diese Ergebnisse am meisten beeinflussen (z. B. Material, Gewicht, Anzahl der Zyklen).
Vor diesem Hintergrund haben wir zwei Arten von Mehrweg-Versandverpackungen auf ihre CO2eq-Emissionen hin untersucht: eine wiederverwendbare PP-Box und eine wiederverwendbare Versandtasche. Beide wurden dann mit Einwegverpackungen verglichen. Im Vergleich zu einem Einweg-LDPE-Beutel bot der wiederverwendbare Versandbeutel nach einigen Zyklen einen Umweltvorteil, wobei der absolute CO2-Fußabdruck beider Beutel davon abhing, ob recyceltes Material verwendet wurde. Bei der wiederverwendbaren PP-Box lag der Break-even-Punkt zwischen 32 und 81 Zyklen, je nachdem, welche Annahmen getroffen wurden.
Für eine breitere Anwendung von wiederverwendbaren Versandverpackungen ergeben sich weitere Herausforderungen, wie die kosteneffiziente Gestaltung der Rückführungslogistik oder die Optimierung des Verpackungsdesigns.

Der elektronische Geschäftsverkehr führt zu zusätzlichen Verpackungen

In Deutschland betrug der Umsatz des Online-Handels (E-Commerce) im Jahr 2018 68,1 Milliarden Euro, bei konstantem, aber leicht rückläufigem Wachstum (BEVH 2019). Auch der Anteil des Online-Umsatzes am gesamten Einzelhandelsumsatz wächst stetig und betrug 2018 10,8 Prozent (gegenüber 7,8 Prozent im Jahr 2014); im Non-Food-Bereich lag er bei rund 15 Prozent (HDE 2019). Daraus resultieren deutlich zunehmende Lieferungen über Kurier-, Express- und Paketdienste: Von 2014 bis 2018 stieg die Zahl der Sendungen in diesem Bereich um 740 Millionen auf über 3,5 Milliarden, was einem Wachstum von 27 Prozent entspricht (BIEK 2019).
Mit 31 Prozent des gesamten Handelsvolumens werden Elektro- und Elektronikprodukte besonders häufig online bestellt, gefolgt von Bekleidung (Mode und Accessoires) und Büchern (jeweils 27,7 Prozent) (HDE 2019). Bekleidung (19 Prozent) und Elektronikartikel (18 Prozent) haben auch den größten Anteil am gesamten Online-Umsatz.
Ein weiteres deutliches Wachstum des Online-Shoppings – in Deutschland, wo die Online-Transaktionen im April 2020 im Vergleich zum Vorjahr um 60 Prozent gestiegen sind, aber auch in anderen Ländern – ist als Folge der Koronavirus-Pandemie zu beobachten (EY und WI 2020, McKinsey 2020).
Umweltauswirkungen entstehen entlang der Prozesskette des Online-Handels, d. h. bei den Prozessen der Bestellung, der (Versand-)Verpackung, der Lagerung und Kommissionierung, des Vertriebs und des Transports (einschließlich der letzten Meile und der Lieferung an den Kunden). Der Beitrag der einzelnen Prozesse kann je nach Produkt und Anzahl der Produkte pro Kauf, der Versandverpackung, der Größe des Online-Händlers und der Organisation der logistischen Abläufe, der Lieferung (insbesondere auf der letzten Meile) und anderen Merkmalen des einzelnen Online-Kaufs erheblich variieren.

Eine breite Übersicht von Studien (Wiese 2013, DCTI 2015, Edwards et al. 2011, Edwards et al. 2010, Oláh et al. 2019, Hischier 2018, van Loon et al. 2015, Mangiaracina et al. 2015, Gombiner 2011, Kahlenborn et al. 2018, Mottschall 2015, Weber et al. 2008), die sich mit den Umweltauswirkungen verschiedener Online-Einkäufe befassen, sowie Veröffentlichungen von Online-Händlern (Zalando 2019, Otto Group 2019, Tchibo 2016) bieten eine Orientierung über den Beitrag der einzelnen Elemente zu den gesamten onlinehandelsbezogenen CO2eq (CO2-Äquivalente)-Emissionen, die für die Mehrzahl der Fälle als repräsentativ angesehen werden können:

  • Bestell-/IT-bezogene Emissionen: << ein Prozent bis zehn Prozent (van Loon et al. 2015, Mottschall 2015, Gombiner 2011, Kahlenborn et al. 2018),
  • Versandverpackungen: fünf Prozent bis 30 Prozent (Weber et al. 2008, van Loon et al. 2015),
  • Lagerhäuser und Distributionszentren: vier bis 15 Prozent (Otto Group 2019, Tchibo 2016, Zalando 2019, Mangiaracina et al. 2015, Oláh et al. 2019),
  • Transporte zum Ziel-Paketzentrum: fünf Prozent bis 20 Prozent (Edwards et al. 2011, Edwards et al. 2010, Wiese 2013, DCTI 2015, Mangiaracina et al. 2015, Oláh et al. 2019),
  • letzte Meile: zehn Prozent bis 40 Prozent (Edwards et al. 2011, Edwards et al. 2010, Wiese 2013, DCTI 2015, Mangiaracina et al. 2015, Oláh et al. 2019)

Diese Übersicht zeigt, dass der Beitrag der im E-Commerce im Vergleich zum stationären Handel zusätzlich verwendeten Versandverpackungen zu den gesamten (online-) handelsbezogenen CO2eq-Emissionen von Fall zu Fall sehr unterschiedlich sein kann, in vielen Fällen aber einen Anteil von etwa zehn bis 30 Prozent ausmacht. Die Angabe eines durchschnittlichen Anteils der Verpackungen an den Gesamtemissionen ist auf Basis der vorliegenden Daten kaum möglich und wäre aufgrund der Fallvielfalt auch wenig aussagekräftig. Werden beispielsweise zehn Paar Socken in einer Plastiktüte angemessener Größe geliefert, so liegt der verpackungsbedingte Emissionsanteil in der Regel am unteren Ende der angegebenen Spanne, während ein Speicherstick in einer etwas überdimensionierten Pappschachtel mit zusätzlichem Füllmaterial verpackt wird und damit am oberen Ende der angegebenen Spanne liegt. Unabhängig davon führen die zusätzlichen Versandverpackungen im Online-Handel zu einem erheblichen Ressourcenverbrauch und Abfall. Die Gesamtmenge an Versandverpackungen, die in Deutschland im Online-Handel (“klassischer” E-Commerce und privater Online-Verkauf; inklusive Briefversand) im Jahr 2018 eingesetzt wurde, kann auf rund 830.000 Tonnen Papier- und Pappverpackungen und 34.000 Tonnen Leichtverpackungen geschätzt werden (Reitz 2020), was in etwa 25 Millionen gefüllten 240-Liter-Mülltonnen entspricht.

Die Wiederverwendung von Produkten oder Verpackungen führt zu einer effizienteren Nutzung der für ihre Herstellung verwendeten Umweltressourcen (Jepsen et al. 2016, Cooper und Gut – owski 2017, Jepsen et al. 2019). Dies wird durch bestehende Ökobilanzstudien speziell für Verpackungssysteme (mit Ausnahme von Versandverpackungen) bestätigt, sofern eine bestimmte Anzahl von Nutzungszyklen erreicht wird (Wood und Sturges of Edge 2010, Franklin Associates 2017, Raugei et al. 2009). Allerdings gibt es bisher kaum Studien speziell für Versandverpackungen und es liegen kaum Erkenntnisse über die spezifische Relevanz von Verpackungsdesign, Transportdistanz und Zyklenzahl vor.
Vor diesem Hintergrund haben wir eine vergleichende Analyse der CO2eq-Emissionen bei der Verwendung von Einweg- und Mehrweg-Versandverpackungen durchgeführt. Dazu wurden verschiedene Einweg-Versandverpackungen mit geeigneten Mehrweg-Alternativen verglichen. Die Modellierung der Mehrwegverpackungen basiert auf zwei derzeit verfügbaren Systemen, die bereits in kleinem Maßstab eingesetzt werden.

Vergleich von Versandverpackungsoptionen: Modell und Ansatz

Für den Vergleich der verschiedenen Versandverpackungen wurden die rele – vanten Prozesse von Einweg- und Mehrwegverpackungssystemen identifiziert und zur Modellierung und Berechnung der CO2eq-Emissionen verwendet.
Darauf aufbauend wurde eine vergleichende Analyse durchgeführt.
Die Modellierung und die Ableitung geeigneter Annahmen erfolgten in Abstimmung mit den Akteuren des Online-Handels, der Logistik und der Verpackungsproduktion. Ergänzende Daten für die Herstellung der verschiedenen Materialien sowie für die Energie- und Transportaktivitäten wurden aus Ökobilanzdatenbanken und aus Studien verschiedener Verbände entnommen.
Abbildung 1 (S.178) zeigt die Systemgrenzen für das Mehrwegverpackungssystem. Die betrachteten Prozesse lassen sich in Herstellungs- und Aufbereitungsprozesse, Transportprozesse und End-of-Life (EoL)-Behandlung unterteilen. Wie in Tabelle 1 dargestellt, unterscheiden sich die Systemgrenzen für die Modellierung des Einwegverpackungssystems insofern von Abbildung 1, als dass kein Poolmanagement der Verpackungen mit den entsprechenden Transporten stattfindet, sondern die Verpackungen nach dem Eintreffen beim Kunden immer einer EoL-Behandlung zugeführt werden.
Für die grundlegenden Prozesse wie die Bereitstellung von fossilen Brennstoffen und Strom, die Wasserversorgung, den Transport und die Entsorgung durch thermische Verwertung sowie für die Herstellung der Verpackungen wurden Daten aus unterschiedlichen Quellen verwendet, die sich größtenteils auf das Untersuchungsgebiet Deutschland beziehen oder einen engen technologischen Bezug zum untersuchten System aufweisen (Umweltbundesamt 2019a, b, 2015, Keith 2010, Pro Carton 2019, EPA 2015, Franklin Associates 2018).

Betrachtete Verfahren für Einweg- und Mehrwegverpackungssysteme
Betrachtete Verfahren für Einweg- und Mehrwegverpackungssysteme

Die Emissionen aus der Verpackungsproduktion können je nach Materialqualität und -art (Material-/Polymertyp, Folie oder starres Material, Primär- oder Recyclingmaterial, Lebensmittelkontaktqualität) erheblich variieren. Die möglichen Bandbreiten aus verschiedenen Datenquellen für die produktionsbedingten CO2eq-Emissionen von Polystyrol (PS), Polypro – pyl ene (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE) und linearem Polyethylen niedriger, niedriger und hoher Dichte (LLDPE, LDPE, HDPE) sind in Abbildung 2 dargestellt (Pro Carton 2019, Keith 2010, Plastics Europe 2005, EPA 2015, Umweltbundesamt 2015, Franklin Associates 2017, 2018). Zu der Abbildung ist anzumerken, dass flexible (Einweg-)Kunststoff-Versandverpackungen in der Regel zwischen 20 und 30 Gramm wiegen, während Kartonagen je nach Größe zwischen 50 und 430 Gramm wiegen.
Neben den möglichen Effekten durch die Verwendung unterschiedlicher Datensätze für die jeweiligen Polymere hängen die Ergebnisse der Umweltbilanz von einer Reihe zentraler Parameter ab. Im Folgenden werden die zentralen Modellparameter kurz erläutert und ihr Einfluss auf das Gesamtmodell beschrieben.

Innerhalb eines Mehrwegsystems bestimmt der Ausschuss, also die Menge an Mehrwegverpackungen, die nicht im Kreislauf verbleibt, sondern diesen als Abfall verlässt, die Anzahl der Zyklen, die eine einzelne Mehrwegverpackung im Durchschnitt erreichen kann. Bei einem hohen Ausschussanteil, z.B. weil die Mehrwegverpackung vom Kunden nicht zurückgegeben, sondern entsorgt wird, erreicht die einzelne Verpackung im Durchschnitt nur wenige Zyklen, bevor sie durch eine neue ersetzt werden muss, um die Gesamtmenge im Verpackungspool konstant zu halten. Die angenommene Ausschussquote ist also entscheidend für die durchschnittliche Anzahl der Zyklen jeder Mehrwegverpackung und bestimmt damit in hohem Maße die Funktionsfähigkeit des Mehrwegsystems, seinen Ressourcenverbrauch und seine Umweltbilanz. Für den Ausschuss wurden im Modell zwei mögliche Hebel angesetzt: der Ausschuss beim Kunden durch unsachgemäße oder unachtsame Entsorgung der Mehrwegverpackungen anstelle der Rücksendung und der Ausschuss von defekten Mehrwegverpackungen bei der Aufbereitung.

Im Zusammenhang mit dem Recycling wird häufig auf Recyclingquoten oder -sätze sowie auf Sammelquoten verwiesen. In unserem Modell werden diese Begriffe wie folgt verwendet:

  • Getrennte Sammelquote: der Anteil des gesamten Verpackungsmaterials der als Input für das Recyclingverfahren gesammelt wird;
  • Recyclingquote: der Anteil des gesamten Verpackungsmaterials, der dem Recyclingprozess in Form von Rezyklat zurückgewonnen wird Form von Rezyklat verwertet wird (unter Berücksichtigung von Materialverlusten während des Verwertungsprozesses).

Die Auslastung der Transportfahrzeuge ist ein weiterer Hebel für die Umweltbilanz der Transportprozesse. Sind die Fahrzeuge nicht voll ausgelastet, verschlechtert sich die Umweltbilanz der einzelnen Transportprozesse. Diese kann im Modell für jeden der Transportprozesse, von der Verpackungsherstellung über den Versand zum Kunden bis hin zur Verwertung, separat eingestellt werden.
Theoretisch kann eine vollständige Auslastung der Transportfahrzeuge nie rechnerisch erreicht werden, da immer ein Teil der Strecke ohne Ladung zurückgelegt wird. So wird z.B. während des Transports zum Kunden das Transportfahrzeug mit zunehmender Anzahl der ausgelieferten Verpackungen immer leerer. So ergibt die Berechnung der durchschnittlichen Auslastung eine maximale Auslastung von 50 Prozent für den Transportprozess, wenn man davon ausgeht, dass er voll ausgelastet vom Paketzentrum abfährt und leer zurückkommt.

Schematische Darstellung des Systems Grenzen des Systems für die wiederverwendbare Verpackung system. F & M: Herstellung und Herstellung, EOL: Ende der Lebensdauer.
Schematische Darstellung des Systems Grenzen des Systems für die wiederverwendbare Verpackung system. F & M: Herstellung und Herstellung, EOL: Ende der Lebensdauer.
Bereiche der CO2eq-Emissionen aus der Materialproduktion und der Herstellung von Verpackungen und der Produktion. PS: Polystyrol, PP: Polypropylen, PET: Polyethylenterephthalat, PE: Polyethylen, LLD: lineare niedrige Dichte, LD: niedrige Dichte, HD: hohe Dichte.
Bereiche der CO2eq-Emissionen aus der Materialproduktion und der Herstellung von Verpackungen und der Produktion. PS: Polystyrol, PP: Polypropylen, PET: Polyethylenterephthalat, PE: Polyethylen, LLD: lineare niedrige Dichte, LD: niedrige Dichte, HD: hohe Dichte.

Basierend auf der Statistik des Kraftfahrt-Bundesamtes zum Transport deutscher Schwerlastfahrzeuge im Dezember 2018 für alle Touren (mit und ohne Ladung) reicht der durchschnittliche Auslastungsgrad der Transportleistung von 28,5 Prozent bei 3,5-Tonnen-Lieferwagen bis 41,5 Prozent bei 40-Tonnen-Lkw (KBA 2018).

Analyse der verschiedenen Arten von Mehrwegverpackungen

Es wurden zwei verschiedene Arten von Mehrweg-Versandverpackungen untersucht, deren Gewichte und Materialzusammensetzung auf den auf dem Markt erhältlichen und in der Praxis verwendeten Mehrwegverpackungen basieren.
Bei der einen handelt es sich um eine Mehrwegbox aus Hartplastik (PP), bei der anderen um eine Versandtasche aus Kunststoff (PP).
Eine Kunststoffbox kann anstelle einer Einwegbox aus Karton verwendet werden und hat eine erhöhte Schutzfunktion. Die Memo Box, eine wiederverwendbare Box, die von einem deutschen Online-Händler als alternative Versandverpackung verwendet wird, dient als Modell für die Art des Materials und das Gewicht. Sie ist aus Polypropylen gefertigt und wiegt 1,7 Kilogramm. Für den Rückversand wird der Karton in einem Paketshop abgegeben.
Der untersuchte Mehrwegversandbeutel ist ein Polypropylenbeutel mit einem Gewicht von 0,118 Kilogramm. Die Modellierung basiert auch hier auf tatsächlich vorhandenen und verwendeten Mehrwegverpackungen. Hier wurde für die Modellierung von Polymertyp, Gewicht und Transportdistanzen der RePack verwendet, eine wiederverwendbare Plastiktüte, die mit einer niedrigschwelligen Rückführungslogistik versehen ist (der leere RePack kann über jeden Briefkasten in der EU zurückgeschickt werden).

Die zentralen Parameter, die bei der Modellierung der beiden Mehrwegverpackungsarten verwendet wurden, sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Mit Ausnahme des Transports zur und von der Wiederaufbereitung, der im Falle der Plastiktüte mit Ausnahme des Transports zur und von der Wiederaufbereitung, der im Falle des Plastikbeutels auf der Entfernung von Tallinn (Standort der RePack-Wiederaufbereitungsanlage) nach Frankfurt, Deutschland, und im Falle der Box auf der Entfernung von einem Ort in Süddeutschland (Standort der Memo-Wiederaufbereitungsanlage) beruht, basieren die Transportentfernungen auf der Studie von DCTI (2015) und können als repräsentativ für die Situation in Deutschland angesehen werden. Für beide Verpackungen wurden, da keine Primärdaten zur Material- und Verpackungsproduktion vorlagen, im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse Berechnungen mit drei verschiedenen Emissionsfaktoren durchgeführt (Keith 2010, Plastics Europe 2005, EPA 2015).

Ergebnisse: wiederverwendbare Kunststoffbox

Die Treibhausgasemissionen (in CO2eq) pro (Nutzungs-)Zyklus für unterschiedliche Anzahlen von Nutzungszyklen, die im Durchschnitt pro Verpackung erreicht werden, sind in Abbildung 3 grafisch dargestellt. Die durchschnittliche Anzahl der Nutzungszyklen ist definiert durch die durchschnittliche Anzahl der pro Versandverpackung realisierten Lieferungen an den Kunden und die damit verbundenen Prozesse.
Die Reduktion der Emissionen pro Zyklus – aufgrund der Tatsache, dass die mit der Herstellung der Verpackung verbundenen Emissionen auf die Anzahl der Verwendungen der Verpackung verteilt werden – ist deutlich zu erkennen.
Andererseits nimmt die Relevanz der mit dem Transport und der Wiederaufbereitung verbundenen Emissionen bei einer höheren Anzahl von Zyklen zu.
Darüber hinaus zeigt das Diagramm, dargestellt als Min-Max-Bereich, den Einfluss der Wahl verschiedener Emissionsfaktoren für die Herstellung der Kunststoffbox auf die Gesamtemissionen.

Wird nur ein Kreislauf erreicht, d. h. die Verpackung wird nach einer einzigen Lieferung entsorgt, entstehen für alle Prozesse von der Herstellung über den Transport bis zur Entsorgung insgesamt 6,8 Kilogramm CO2eq. Die Sensitivitätsanalyse ergab eine Spanne von 3,3 Kilogramm CO2eq (EPA 2015) bis 8,1 Kilogramm CO2eq (Plastics Europe 2005).
Dieses Beispiel unterstreicht nicht nur, wie wichtig es ist, eine hohe Anzahl von Nutzungszyklen zu erreichen, sondern zeigt auch, welch enormen Einfluss die Verwendung unterschiedlicher Datensätze für die Herstellung der Verpackung auf die Gesamtergebnisse haben kann. Insbesondere für den Vergleich mit anderen Mehrweg- oder Einweg-Versandverpackungen ist daher die Wahl der geeigneten Datengrundlage wichtig, nämlich eine Datenbasis, die den zu betrachtenden Produktsystemen möglichst nahe kommt.

Parameter für die Modellierung wiederverwendbarer Verpackungen
Parameter für die Modellierung wiederverwendbarer Verpackungen
Emissionen pro Zyklus in Abhängigkeit von der Anzahl der erreichten Zyklen für einen Polypropylen (PP)-Kiste. Die Ergebnisse hängen von den verwendeten Emissionsfaktoren ab. F &M: Fabrikation und Herstellung.
Emissionen pro Zyklus in Abhängigkeit von der Anzahl der erreichten Zyklen für einen Polypropylen (PP)-Kiste. Die Ergebnisse hängen von den verwendeten Emissionsfaktoren ab. F &M: Fabrikation und Herstellung.

Ergebnisse: wiederverwendbare Versandtasche aus Kunststoff

Für die wiederverwendbare Kunststoff-Versandtasche sind die Treibhausgasemissionen, die pro Zyklus bei unterschiedlichen Zykluszahlen emittiert werden Zyklen emittiert werden, sind in Abbildung 4 zusammen mit den Emissionsbereichen die sich aus der Verwendung verschiedener Emissionsfaktoren ergeben. Wie bei der PP Box ist die Reduzierung der Emissionen pro Zyklus deutlich zu erkennen.

Wird nur ein Kreislauf erreicht, d. h. die Verpackung wird nach einer einzigen Lieferung entsorgt, entstehen für alle Prozesse von der Herstellung über den Transport bis zur Entsorgung insgesamt 0,38 Kilogramm CO2eq. Die Verwendung alternativer Daten für die Verpackungsproduktion in der Sensitivitätsanalyse führt zu einer Spanne von 0,29 Kilogramm CO2eq (EPA 2015) bis 0,6 Kilogramm CO2eq (Plastics Europe 2005).
Der Transport der Versandtasche zum Warenverteilzentrum des Einzelhandels verursacht aufgrund der großen Entfernung zur Wiederaufbereitungsanlage die größten Emissionen innerhalb der Transportprozesse. Auch der Transport zum Kunden über die “letzte Meile” ist von Bedeutung, da für diesen Transportvorgang kleinere 3,5-Tonnen-Transporter eingesetzt werden, die deutlich höhere CO2eq-Emissionen pro Kilometer aufweisen.

Vergleich zwischen Mehrweg- und Einwegverpackungen

Unsere Frage ist, unter welchen Bedingungen das eine oder das andere System ökologisch vorteilhaft ist. Um einen realistischen Vergleich zwischen Einweg- und Mehrwegverpackungen anstellen zu können, müssen Verpackungen mit ähnlichen Funktionen und Leistungen verglichen werden. Dies betrifft insbesondere ein vergleichbares Füllvolumen und den Produktschutz.

Für den Vergleich wurden verschiedene gängige Einweg-Versandverpackungen in Bezug auf Gewicht, Material und Füllvolumen herangezogen. Versandtaschen aus PP- und LDPE-Folie werden üblicherweise für den Versand von Kleidung verwendet und sind in verschiedenen Größen erhältlich. Werden sie durch Mehrwegverpackungen ersetzt, kann dies durch einen Mehrwegversandbeutel geschehen. Für Waren mit höheren Anforderungen an den Produktschutz werden in der Regel (Papp-)Kartons in verschiedenen Größen verwendet.
Diese Einweg-Versandverpackungen wurden mit der wiederverwendbaren Hartplastikbox (PP) verglichen, die einen ähnlichen Produktschutz bietet.

Vergleich der wiederverwendbaren PP-Box mit Einwegkartons

Für den Vergleich von Mehrwegversandkartons und Einwegkartons wurde der Mehrweg-PP-Karton mit einem Volumen von 14 Litern und einem Gewicht von 1700 Gramm mit einem Einwegkarton, ebenfalls mit einem Volumen von 14 Litern und einem Gewicht von 180 Gramm, verglichen. Für das Einwegsystem wurden die gleichen Transportentfernungen angenommen, mit Ausnahme der Transportvorgänge für die Rücksendung, die hier nicht zutreffen.
Abbildung 5 (S. 182) zeigt die Entwicklung der Emissionen pro Zyklus über die Anzahl der erreichten Zyklen für die Mehrwegbox und die Anzahl der Sendungen für die Einwegbox. In dem hier gezeigten Beispiel schließt die PP-Mehrwegbox nach 81 Zyklen zum Einwegkarton auf und verursacht ab dem 82. Zyklus weniger Emissionen als ein Einwegkarton. Wird für die Herstellung des Einwegkartons ein Emissionsfaktor für Primärmaterial und nicht für Recyclingkarton angenommen, erreicht der PP-Mehrwegkarton nach 61 Zyklen ein vergleichbares Niveau wie der Einwegkarton.
Beim Einwegkarton entstehen bei jeder Lieferung die gleichen Emissionen aus Produktion, Transport und Entsorgung. Beim PP-Mehrwegkarton hingegen wird die Gesamtmenge der Emissionen über mehrere Zyklen aus den Emissionen berechnet, die einmalig bei der Herstellung, dem Transport und der Entsorgung der Verpackung für die erste Lieferung anfallen. Die Emissionen für jede weitere Lieferung des Kartons ergeben sich ausschließlich aus den Transport- und Aufbereitungsprozessen unter der Annahme, dass kein Ausschuss anfällt und derselbe Karton wiederholt aufbereitet und versandt wird.

Um die Auswirkungen der Verwendung von recyceltem Kunststoff bei der Herstellung der wiederverwendbaren PP-Box auf die Gesamtemissionen zu untersuchen, wurde ein weiteres Szenario berechnet. Durch die Verwendung von recyceltem PP wird die Anzahl der erforderlichen Zyklen auf den Break-even-Punkt von 32 Zyklen gesenkt.

Vergleich der wiederverwendbaren Versandtasche mit Einweg-Versandverpackungen

Für den Vergleich von Mehrwegversandbeutel und Einwegverpackungen wurde ein Mehrwegfolienbeutel aus Polypropylen mit einem Volumen von 21 Litern und einem Gewicht von 118 Gramm mit einem Einwegkarton mit einem Volumen von 21 Litern und einem Gewicht von 180 Gramm und einem Einweg-LDPE-Versandbeutel mit einem Gewicht von 30 Gramm sowie dem gleichen Versandbeutel aus 80 Prozent Post-Consumer-Recycling-Material (PCR) verglichen, der verfügbare Einwegversandbeutel widerspiegelt, die die Anforderungen des Umweltzeichens “Blauer Engel” erfüllen.

Wie Abbildung 6 (S. 182) zeigt, schneidet die wiederverwendbare Versandtasche im Vergleich zum Karton bereits bei der ersten Lieferung besser ab.
Dies ist insbesondere auf das Gewicht des Kartons von 180 Gramm im Vergleich zum Gewicht der wiederverwendbaren Versandtasche von nur 118 Gramm und die damit verbundenen höheren Produktions- und Transportemissionen zurückzuführen.
Im Vergleich zu einer 30 Gramm schweren Einweg-LDPE-Versandtasche erreicht die Mehrwegtasche nach etwa acht Zyklen die gleichen Emissionen pro Zyklus wie die Einwegtasche, die Mehrwegtasche aus 100 Prozent PCR ab etwa drei Zyklen. Im Vergleich zum LDPE-Versandbeutel aus 80 Prozent PCR hat der Mehrwegbeutel ab dem 20. Zyklus geringere Emissionen, der Mehrwegbeutel aus PCR ab etwa fünf Zyklen.

Emissionen pro Zyklus in Abhängigkeit von der Anzahl der erreichten Zyklen für einen Polypropylen (PP) Versandtasche. Die Ergebnisse hängen von den verwendeten Emissionsfaktoren ab. F &M: Fabrikation und Herstellung.
Emissionen pro Zyklus in Abhängigkeit von der Anzahl der erreichten Zyklen für einen Polypropylen (PP) Versandtasche. Die Ergebnisse hängen von den verwendeten Emissionsfaktoren ab. F &M: Fabrikation und Herstellung.

Bislang gibt es für den elektronischen Handel kein Mehrwegsystem, das kostengünstiger ist als Einwegvarianten. Neben der kostengünstigen Gestaltung der Rückführungslogistik und dem Einsatz möglicher Anreiz- oder Pfandsysteme sollten auch verschiedene Ansätze zur Standardisierung und Bündelung von Mehrwegverpackungen untersucht werden.


Fazit: Die Anzahl der Wiederverwendungszyklen ist entscheidend

In Übereinstimmung mit Studien über Mehrwegverpackungssysteme außerhalb des die vergleichende Analyse von Einweg- und Mehrwegverpackungssystemen von Einweg- und Mehrweg-Versandverpackungssystemen gezeigt, dass Mehrweg Systeme ökologisch vorteilhaft sind, sofern eine bestimmte Anzahl von Zyklen erreicht wird. Je nach konkretem Einzelfall kann der erreichbare Break-Even-Punkt im niedrigen einstelligen Bereich liegen, wie im Fall der hier untersuchten Mehrweg-Versandtasche der hier untersuchten Mehrweg-Versandtasche, in anderen Fällen aber auch deutlich höher liegen, wie im Fall der untersuchten PP-Mehrwegbox. Wenn optimierte Einwegverpackungen verwendet werden – zum Beispiel LDPE-Versandtaschen aus Versandtaschen aus 80 Prozent PCR -, erhöht sich auch die ökologische Break-even-Punkt für Mehrwegverpackungen. Andererseits würde die Verwendung von PCR auch für die Mehrwegtasche deren Umweltleistung in vergleichbarem Umfang verbessern und damit die Gewinnschwelle wieder senken. Rentabilitätsschwelle. Je nach der verwendeten Datengrundlage für die Emissionen aus der Verpackungsproduktion und dem Transport können die Ergebnisse variieren.
Die Umweltvorteile von Mehrwegsystemen werden dadurch jedoch nicht in Frage gestellt. Es bedeutet vielmehr, dass das Mehrwegverpackungssystem so gestaltet sein muss, dass eine entsprechende Anzahl von Nutzungszyklen gewährleistet ist. Ein Mehrweg-Versandverpackungssystem, das keine ausreichende Anzahl von Zyklen pro Verpackung erreicht, kann im Vergleich zu einer Einweg-Alternative zusätzliche Umweltbelastungen bedeuten. Auch bei der Betrachtung von Praxisfällen sollten möglichst Primärdaten verwendet werden, um präzise Ergebnisse zu erhalten.
Weitere Verbesserungen im Mehrwegsystem – wie insbesondere am Beispiel der Hartplastikbox gezeigt – liegen in der Materialwahl. So kann beispielsweise durch die Verwendung von recycelten Kunststoffen eine relevante Verbesserung der Umweltverträglichkeit erreicht werden. Auch eine Gewichtsreduzierung kann die Umweltbilanz von Mehrwegverpackungen verbessern. Faktoren wie die Auslastung von Transportprozessen und Transportdistanzen sind weniger entscheidend, jedoch kann die Umweltleistung von Mehrwegsystemen auch durch Transportoptimierungen deutlich verbessert werden, insbesondere bei Verpackungssystemen, die Zykluszahlen im höheren zweistelligen Bereich oder sogar darüber erreichen.

Aus verpackungstechnischer Sicht ist es kein Problem, eine entsprechende Anzahl von Nutzungszyklen zu erreichen. Das RePack beispielsweise ist für mindestens 20 Zyklen ausgelegt, was weit über den ermittelten Break-even-Punkten liegt. Die wiederverwendbare Hartplastikbox Memo Box ist für über 100 Nutzungszyklen ausgelegt. Die Erfahrungen, die seit der Einführung der Memo Box im Jahr 2009 gemacht wurden, zeigen, dass tatsächlich über 100 Nutzungszyklen realisiert werden.

Trotz der technischen Machbarkeit, eine bestimmte Anzahl von Nutzungszyklen für Mehrwegverpackungen zu erreichen, und des positiven Beispiels der Memo-Box, gibt es in der Praxis potenzielle Herausforderungen. Die meisten Marktteilnehmer, die erste Erfahrungen mit dem Einsatz von Mehrwegverpackungen im E-Commerce gesammelt haben, sehen den Kunden als den entscheidenden Punkt: Mehrwegsysteme können nur dann erfolgreich sein, wenn die Rückführung vom Kunden in den Verpackungspool erfolgreich ist. Wenn “nur” 70 Prozent der Mehrwegverpackungen vom Kunden zurückgegeben werden, ergibt dies im Durchschnitt weniger als drei Nutzungszyklen pro Verpackung. Um einen Durchschnitt von acht oder mehr Nutzungszyklen zu erreichen, muss die Rücklaufquote deutlich über 90 Prozent liegen. Es ist daher unerlässlich, das System so zu gestalten, dass eine hohe Rücklaufquote erreicht wird. Bislang gibt es nur sehr begrenzte Erfahrungen, wie dies erreicht werden kann. Die Memo-Box als eines der wenigen realen Beispiele, die auf einen längeren Praxiseinsatz zurückblicken können, setzt auf einen hohen Pfand von 20 Euro und erreicht tatsächlich Rücklaufquoten nahe 100 Prozent, was Zykluszahlen zwischen 60 und 130 entspricht.
Angesichts der Wettbewerbssituation mit hohem Kosten- und Preisdruck ist ein solcher Ansatz für die Mehrzahl der Online-Händler derzeit jedoch nicht realisierbar. Die Verwendung von Mehrwegverpackungen kann zwar einen positiven Marketingeffekt haben, doch gibt es bisher kein Mehrwegsystem, das nicht teurer ist als Einwegalternativen, unabhängig von der erreichten Anzahl der Nutzungszyklen.

Vergleich der Treibhausgasemissionen Treibhausgasemissionen eines Einwegkartons mit den Emissionen eines wiederverwendbaren Polypropylenkartons (PP) und einer wiederverwendbaren Schachtel aus 100 Prozent PCR (PP-Rezyklat) pro Zyklus bei verschiedenen erreichten Zykluszahlen.
Vergleich der Treibhausgasemissionen Treibhausgasemissionen eines Einwegkartons mit den Emissionen eines wiederverwendbaren Polypropylenkartons (PP) und einer wiederverwendbaren Schachtel aus 100 Prozent PCR (PP-Rezyklat) pro Zyklus bei verschiedenen erreichten Zykluszahlen.
Vergleich der Treibhausgas Emissionen pro Zyklus für verschiedene Verpackungen und verschiedenen erreichten Zykluszahlen. PP: Polypropylen, PCR: Post-Consumer-Rezyklat.
Vergleich der Treibhausgas Emissionen pro Zyklus für verschiedene Verpackungen und verschiedenen erreichten Zykluszahlen. PP: Polypropylen, PCR: Post-Consumer-Rezyklat.

Neben der kosteneffizienten Gestaltung der Retourenlogistik und der Nutzung möglicher Anreiz- oder Pfandsysteme gibt es weitere Herausforderungen für die Akteure im E-Commerce. Beispiele sind die Auswahl der bestgeeigneten Verpackung (erforderliche Schutzfunktion, Brandingmöglichkeiten, Kompatibilität mit standardisierten Logistikprozessen etc.) und die Akzeptanz möglicher Mehrkosten (Abwägung von Kosten und – potenziellem Marketing – Nutzen eines Mehrwegverpackungssystems).

Während zumindest einige Akteure im Online-Handel begonnen haben, in Pilotversuchen diesbezüglich Erkenntnisse zu sammeln (siehe z. B. Tchibo 2020), stellen sich für die zukünftige Forschung ganz konkrete Fragen.
Zunächst einmal ist die kosteneffiziente Gestaltung der Rückführungslogistik eine zentrale Herausforderung, die es zu bewältigen gilt, wenn Mehrwegsysteme im Online-Handel breit eingesetzt werden sollen. In diesem Zusammenhang sollten auch verschiedene Ansätze zur Bündelung von Mehrwegverpackungen untersucht werden. Für eine breite Bündelung von Mehrwegverpackungen ist auch zu klären, inwieweit ein Branding der Verpackungen notwendig und gewünscht ist und inwieweit sich standardisierte Verpackungen für die Nutzung durch eine Vielzahl von Akteuren etablieren lassen.
Um eine hohe Rücklaufquote von Verpackungen zu erreichen, bedarf es einer vertieften Analyse von Anreizsystemen und deren Wirkungen sowie weiterer Möglichkeiten des Nudging. Im Hinblick auf eine unterstützende Rahmung von Mehrwegsystemen sind auch mögliche rechtliche Maßnahmen und Instrumente zu prüfen.

Diese Arbeit ist Teil des Projekts praxPACK und wurde vom deutschen Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF; Förderkennzeichen 033R243A) gefördert.

Quellen/Original/Links:
https://oekopol.de/src/files/Carbon-Footprint-Comparison-of-Single-Use-vs.-Reusable-Packaging.pdf

Übersetzung:
https://www.deepl.com/de

Wirtschaftswissenschaftler

Till Zimmermann

2005-2011: Studium des Wirtschaftsingenieurwesen an der Universität Bremen (Dipl.-Wi.-Ing.), Vertiefung Fertigungstechnik 2011-2015: Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Technikgestaltung und Technologieentwicklung sowie ab 2014 im Fachgebiet Resiliente Energiesysteme an der Universität Bremen; Promotion “Cycles of Critical Metals- Dissipative losses and potential optimizations” Seit 2015 Mitarbeiter bei Ökopol Arbeitsschwerpunkte Ressourcen- und Kreislaufwirtschaft, Emissionsberichterstattung Ressourcen- und Kreislaufwirtschaft,Emissionsberichterstattung Energie- und Ressourceneffizienz… Weiterlesen »Till Zimmermann