Assessment methods and design guidelines for criticality and circularity of electronic products and components

Abstract

Derzeit gibt es einen großen Hype um das Thema der Kreislaufwirtschaft. Es werden zahlreiche Arbeiten und Papers veröffentlicht, die das Konzept der Kreislaufwirtschaft beschreiben und Lösungsansätze zur kreislauffähigen Ausrichtung von Produkten aufgezeigt werden. Diese Lösungen werden oft als Kreislaufstrategien bezeichnet. Das Ziel dieser Studie ist es, zwei dieser Kreislaufstrategien zu bewerten. Es werden Bewertungsmethoden entwickelt, um die Kritikalität von Rohstoffen und die Kreislauffähigkeit von Produkten zu bewerten. Ziel ist es, die wichtigsten Bereiche eines Produkts zu identifizieren, die von Kreislaufstrategien profitieren könnten. Die Bereiche können kritische Rohstoffe oder Produktteile mit einem Design, dass unzureichend die Kreislauffähigkeit zulässt, sein. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde die bestehende Palette etablierter Bewertungsmethoden für Kritikalität und Kreislauffähigkeit ermittelt. Es wurde keine etablierte Methode gefunden, die alle Anforderungen in zufriedenstellender Weise erfüllt. Daher basieren die in dieser Arbeit verwendeten Bewertungsmethoden zwar auf etablierten Methoden, wurden aber neu entwickelt, um den identifizierten Anforderungen gerecht zu werden. Die Methoden wurden auf ein Produkt angewandt, um die Anwendung und resultierenden Ergebnisse dieser Arbeit zu demonstrieren. Bei dem untersuchten Produkt handelt es sich um das Fairphone 4. Die Rohstoffkritikalität und die Kreislauffähigkeit des Smartphones wurden bewertet. Ziel war es, die wertvollsten Bereiche des Fairphone 4 für Verbesserungen des Produktdesigns zu identifizieren und zu analysieren. Die Verbesserungen des Produktdesigns wurden auf der Grundlage etablierter Kreislaufstrategien definiert. Das Potenzial zukünftiger Bewertungsmethoden für Kreislaufwirtschaftsstrategien sind gegeben. Eine wichtige Aufgabe die Bewertungsmethoden übernehmen ist die Grundlage für Entscheidungen von Gesetzgebern darzustellen. Mit einer robusten Methodik als Entscheidungsgrundlage ist zu hoffen, dass künftige verbindliche Richtlinien in Richtung kreislauforientierter Produkte führen werden.

There is currently a great hype concerning the topic of circular economy. Numerous papers are being published that describe the concept of circular economy and propose solutions for making products more circular. These solutions are often called circular strategies. The objective of this study is to evaluate two of these circular strategies. Assessment methods are developed for evaluating the raw material criticality and circularity of products. Requirements for these methods are specified. The aim is to identify the most relevant areas of a product which could benefit from circular strategies. The areas could include critical raw materials or product parts with non-circular designs. The existing array of established evaluation methods for criticality and circularity was identified in a literature review. No established method was found to fulfil all the requirements satisfactorily. Therefore, the evaluation methods used in this thesis are based on established methods but have been newly developed to meet the identified needs. The methods were applied to a product to demonstrate the useful results of this study. The product being analysed is the Fairphone 4. The raw material criticality and circularity of the smartphone were assessed. The objective was to identify and analyse the most valuable areas of the Fairphone4 for product design improvements. Product design improvements were defined based established circular strategies. The potential of future evaluation methods for circular economy strategies is evident. Substantial changes of the evaluation methods are essential for informing legislative decisions. By having a robust methodology as a basis for decision-making it is hoped that future binding guidelines will lead in the direction of circular designed products.