Zirkularität wirtschaftlich umsetzen: Wie Kostenmodelle Komplexität reduzieren und Entscheidungsfindungen ermöglichen

Angesichts allgemeiner Sorgen des fortschreitenden, menschengemachten Klimawandels sowie eines steigenden regulatorischen Drucks auf Unternehmen verfolgen diese Unternehmen verstärkt ambitionierte Net-Zero-Zielsetzungen. Die Erreichung von Net Zero erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der sämtliche Phasen des Produktlebenszyklus (engl. Product Lifecycle) umfasst und eine enge Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette voraussetzt. Prinzipien der Kreislaufwirtschaft gewinnen hierbei als zentrale Hebel der Dekarbonisierung an Bedeutung und besitzen das Potenzial, Emissionen branchenübergreifend signifikant zu reduzieren. Die Kreislaufwirtschaft stellt ein vielschichtiges und interdisziplinäres Konzept dar und eröffnet entsprechend vielfältige Ansatzpunkte zur Hebung von Optimierungspotenzialen. Dies gilt insbesondere für die Beschaffung, wo bereits in frühen Phasen des Produktlebenszyklus grundlegende Entscheidungen hinsichtlich Materialauswahl, Materialzusammensetzung sowie – innerhalb vorgegebener Designrestriktionen – der Materialherkunft getroffen werden. Vor diesem Hintergrund analysiert dieser Blog Ansätze zirkulärer Beschaffung, um einen wirksamen Beitrag zur Erreichung von Net-Zero-Zielen zu leisten.

1. Zirkularität als Beschleuniger der Dekarbonisierung

Da die Reduktion von Kohlenstoffemissionen zunehmend als zentrale strategische Zielsetzung von Unternehmen an Bedeutung gewinnt, existieren unterschiedliche Ansätze zur Umsetzung von Dekarbonisierungsmaßnahmen. Unter diesen Ansätzen richten sich zirkuläre Strategien auf den gesamten Produktlebenszyklus – von der Produktentwicklung bis hin zur End-of-Life-(EoL)-Phase. Die Nutzungsphase von Produkten wird durch zirkuläre Designprinzipien verlängert, indem Produkte robust, reparierbar und modular erweiterbar gestaltet werden. Am Ende der Nutzungsphase werden Produkte demontiert, sodass Komponenten wiederverwendet, aufgearbeitet (refurbished), remanufactured oder Materialien recycelt werden können. Derartige Ansätze und Strategien führen in der Regel zu einer signifikanten Reduktion von Abfallaufkommen, schädlichen Emissionen sowie des Ressourcenverbrauchs. Insgesamt besitzen zirkuläre Geschäftsmodelle das Potenzial, den CO₂-Ausstoß um bis zu 40 % zu reduzieren¹. Das Momentum der Kreislaufwirtschaft wird zusätzlich durch das regulatorische Umfeld verstärkt, das eine Abkehr von linearen Geschäftsmodellen vorantreibt. Neue regulatorische Anforderungen zwingen Unternehmen zudem, ihre Lieferketten- und Beschaffungsstrategien im Sinne der Zirkularität grundlegend neu auszurichten (z. B. der Circular Economy Action Plan, die Altfahrzeugrichtlinie, die europäische Verpackungsrichtlinie oder die Nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie)^2,3,4.  

Im Beschaffungsmanagement lassen sich Kohlenstoffemissionen durch zirkuläre Sourcing-Praktiken reduzieren, beispielsweise durch den Einsatz von Sekundär- anstelle von Primärmaterialien sowie deren Rückführung als Rezyklate in die Wertschöpfungskette und Produktionsprozesse.

In der Automobilindustrie stellt Stahl beispielsweise einen der am häufigsten eingesetzten Werkstoffe dar. Im Vergleich zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Primärstahl zeigen zahlreiche Berichte und wissenschaftliche Studien, dass Stahlrezyklate mit geringeren Kohlenstoffemissionen, einem niedrigeren Energieverbrauch sowie einer reduzierten Ressourcennutzung verbunden sind. Nach Angaben des World Economic Forum (2024)⁵ verursacht die Herstellung von Primärstahl – typischerweise über das Hochofen‑Konverterverfahren (Blast Furnace – Basic Oxygen Furnace, BF‑BOF) – etwa 2.300 kg CO₂e pro Tonne Stahl. Demgegenüber liegt der Ausstoß beim schrottbasierten Elektroofenverfahren (Electric Arc Furnace, EAF) zur Produktion von Sekundärstahl bei rund 700 kg CO₂e pro Tonne. Dies entspricht einer Reduktion von etwa 1.600 kg CO₂e pro Tonne Stahl bzw. rund 70 %. Vor dem Hintergrund, dass die Stahlindustrie derzeit etwa 7–9 % der globalen CO₂-Emissionen verursacht, ist diese Reduktion von erheblicher Bedeutung.  Ein vergleichbarer Effekt zeigt sich hinsichtlich der Energieintensität der Stahlproduktion. Die Herstellung von Sekundärstahl ermöglicht Einsparungen von etwa 12 GJ pro Tonne und reduziert damit den Energiebedarf gegenüber der Primärstahlproduktion (ca. 22 GJ pro Tonne) um mehr als die Hälfte. Diese Vorteile setzen voraus, dass Sekundärmaterialien Primärmaterialien in der Produktion weitgehend gleichwertig ersetzen können – eine Bedingung, die im Kontext metallischer Werkstoffe in der Regel erfüllt ist.

Ähnliche Effekte lassen sich nicht nur bei Metallen, sondern auch bei zahlreichen weiteren Materialien beobachten. Capgemini arbeitet kontinuierlich an Nachhaltigkeitsprojekten, in deren Rahmen die Auswirkungen zirkulärer Praktiken auf Produktsysteme und Unternehmen quantitativ bewertet werden. Die nachfolgende Grafik in Abbildung 1 zeigt Ergebnisse einer von Capgemini durchgeführten internen Studie zum Einfluss der Beschaffung von Primär- und Sekundärmaterialien. Wie am Beispiel von drei Metallen und einem Polymer dargestellt, führen Rezyklate zu einer signifikanten Reduktion der CO₂e-Emissionen und bestätigen damit die zuvor beschriebenen Effekte.

2. Bewältigung der Herausforderungen: Ein kostenmodellbasierter Ansatz

Unabhängig der Materialart können Unternehmen Sekundärmaterialien aus unterschiedlichen Quellen beziehen – sowohl aus Produkten desselben Typs als auch aus branchenübergreifenden Produkten. Die erstgenannte Option ist vorzuziehen, da sie die Etablierung geschlossener Wertschöpfungskreisläufe (closed-loop supply chains) ermöglicht, die mit vielfältigen Vorteilen verbunden sind. So erlaubt sie beispielsweise eine effektivere Sicherstellung und Steuerung der Qualität von Rezyklaten, was deren Re‑Integration in die Fertigung erleichtert und zugleich gewährleistet, dass der Materialwert auf einem möglichst hohen Niveau erhalten bleibt. Unternehmen, die den Aufbau geschlossener Wertschöpfungskreisläufe anstreben, sehen sich jedoch mit zahlreichen Herausforderungen konfrontiert. Hierzu zählen unter anderem die Etablierung geeigneter Rücknahme- und Anreizsysteme, die unsichere Verfügbarkeit von Altprodukten, volatile Preise für Rezyklate und Recyclingprozesse sowie eine unsichere Nachfrage nach Produkten mit hohen Rezyklatanteilen. Diese Herausforderungen wurden in der wissenschaftlichen Literatur bereits umfassend analysiert.

Die Metaanalyse von Hui Peng et al. (2020)⁶ bietet einen umfassenden Überblick über die bestehenden Herausforderungen. Darüber hinaus weisen wissenschaftliche Arbeiten auf die Unsicherheit der Kosten im Zusammenhang mit dem Aufbau geschlossener Wertschöpfungskreisläufe hin. Diese Komplexität ergibt sich insbesondere daraus, dass solche Systeme auf die Einbindung neuer Akteure angewiesen sind, die derzeit in eigenen Märkten operieren und bislang keine etablierten Geschäftspartner darstellen, wie etwa Rücknahme‑ und Demontagezentren, Remanufacturing-Unternehmen sowie Recyclinganlagen. Zusätzlich zu den initialen Investitionskosten sind Unternehmen mit unsicheren Kosteneinsparpotenzialen konfrontiert, die sich häufig erst durch Skaleneffekte sowie durch produktseitige Anpassungen realisieren lassen, die zirkuläre Prozesse begünstigen. Diese Vielzahl an Unsicherheiten erschwert Investitionsentscheidungen für Unternehmen erheblich.

Life-Cycle-Costing-(LCC)-Modelle können einen wesentlichen Beitrag zur Bewältigung der genannten Herausforderungen leisten. LCC stellt eine Methodik zur Bewertung sämtlicher Kosten dar, die über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts oder einer Dienstleistung anfallen – von Forschung und Entwicklung über die Produktion bis hin zu Vertriebskosten, garantiebezogenen Kosten sowie Entsorgungskosten. Im Beschaffungsmanagement wird ein verwandtes Konzept, das Total Cost of Ownership (TCO), angewendet, um die umfassenden Kostenimplikationen des Erwerbs von Gütern oder Dienstleistungen zu analysieren⁷. Dabei liegt der Fokus von TCO typischerweise auf den Kosten ab dem Zeitpunkt der Anschaffung. Im Gegensatz dazu umfasst LCC einen erweiterten Betrachtungsrahmen, der sämtliche Kosten entlang des gesamten Produktlebenszyklus einbezieht. Beide Ansätze fördern jedoch die Berücksichtigung langfristiger Kosten und Nutzen über die verschiedenen Lebenszyklusphasen hinweg und unterstützen somit eine Entscheidungsfindung, basierend auf Wirtschaftlichkeit.

Etablierte LCC-Modelle konzentrieren sich jedoch überwiegend auf lineare Geschäftsmodelle und berücksichtigen Zirkularität sowie geschlossene Wertschöpfungskreisläufe bislang nicht hinreichend (vgl. Übersicht der linearen Kostenstellen im oberen, horizontalen Teil von Abbildung 2.). Die Weiterentwicklung des LCC hin zu einem zirkulären LCC-Modell adressiert diese Limitationen. Zirkuläres LCC erweitert den klassischen Kostenrahmen, indem neben den Kosten auch die Erlösströme zirkulärer Strategien berücksichtigt werden⁸. Zusätzlich einzubeziehende Kosten umfassen beispielsweise Rücknahmekosten, Demontagekosten, Kosten für die Distribution werthaltiger gebrauchter Komponenten sowie Kosten im Zusammenhang mit Remanufacturing- und Recyclingprozessen (vgl. die mit grünen Pfeilen gekennzeichneten Kostenstellen in Abbildung 2).

Im Rahmen eines zirkulären LCC-Ansatzes besteht der erste Schritt in der Parametrisierung sämtlicher Kostenarten entlang des Produktlebenszyklus – einschließlich der Lebenszyklusphasen nach der Nutzungsphase –, sodass unterschiedliche Kostenfunktionen abgeleitet werden können. Diese Funktionen hängen von separat definierten Einflussvariablen ab, etwa Preisen, Zeit oder Region. Neben den Kostenfunktionen ermöglicht die Definition von Indizes (z. B. Kosten-, Komponenten- oder Materialarten) die Bildung spezifischer Szenarien. Diese Szenarien ergeben sich aus der Kombination modifizierter Indizes mit bestimmten Rahmenbedingungen (z. B. Anzahl von EoL-Fahrzeugen) sowie strategischen Unternehmensentscheidungen (z. B. Make-or-Buy oder Partnerschaften). Über Indizes und Szenarien hinaus berücksichtigen die Kostenfunktionen auch komplexe Einflussgrößen, etwa Risiken von Lieferkettenunterbrechungen und Preisvolatilitäten. Sobald die Kostenfunktionen unter unterschiedlichen Szenarien und Einflussfaktoren definiert sind, werden ergänzend Erlösfunktionen über sämtliche Lebenszyklusphasen hinweg modelliert. Die Identifikation von Erlöspotenzialen auch nach dem Ende der Nutzungsphase eines Produkts ermöglicht die Berechnung von Kompensationspotenzialen für erforderliche Anfangsinvestitionen. Dieser szenariobasierte Ansatz identifiziert somit nicht nur Kostenentwicklungen, sondern auch Erlöspotenziale im Zeitverlauf. Dadurch wird ein Höchstmaß an Transparenz über den gesamten zirkulären Lebenszyklus des Produkts hinweg gewährleistet.

Ein Kostenmodell bietet darüber hinaus den Vorteil, dass es die Bewertung von Risiken und Unsicherheiten integrieren kann – Faktoren, die Investitionen in zirkuläre Wertschöpfungskreisläufe, wie zuvor erläutert, besonders komplex machen. Die zusätzliche Parametrisierung von Kosten anstelle einer konventionellen, sequenziellen Aggregation ermöglicht zudem die Durchführung von Sensitivitätsanalysen unter verschiedenen Rahmenbedingungen und erweitert damit die Aussagekraft des Berechnungsmodells erheblich¹. Dies umfasst beispielsweise Veränderungen in der Nachfrage nach gebrauchten Komponenten, Schwankungen in der Verfügbarkeit von Altprodukten oder volatile Materialpreise, ebenso wie Effizienzsteigerungen infolge von Skaleneffekten und produktbezogenen Designoptimierungen. Damit ermöglicht dieser Ansatz ein umfassendes Verständnis der wirtschaftlichen Implikationen unterschiedlicher Szenarien sowie unterschiedlicher, miteinander verknüpfter zirkulärer Praktiken. Das zirkuläre LCC-Modell leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur Identifikation wirtschaftlich optimaler Handlungsoptionen und stellt ein wirkungsvolles Instrument zur Entscheidungsunterstützung bei Investitionen in geschlossene, zirkläre Wertschöpfungskreisläufe dar.

¹ Der Text bezieht sich aus Gründen der Vereinfachung ausschließlich auf Kostenmodelle. Sofern diese zur Unterstützung von Geschäftsentscheidungen eingesetzt werden, sollten jedoch gleichermaßen auch Erlösströme durch entsprechende Parametrisierung berücksichtigt werden, um ein umfassendes Verständnis der ökonomischen Implikationen zu ermöglichen.

3. Die holistische Perspektive: Verknüpfung von Kosten- und Umweltmetriken

Die Verknüpfung des zirkulären LCC-Ansatzes mit dem integrative Life Cycle Assessment (iLCA) verbessert die Entscheidungsfindung zusätzlich. Wie in Abbildung 3 dargestellt, kombiniert dieser Ansatz die ökonomischen Analysen von LCC-Modellen mit den ökologischen Dimensionen von LCAs und ermöglicht damit eine ganzheitliche Bewertung der Auswirkungen strategischer Entscheidungen und damit verbundener Investitionen. Eine derartige Integration ist entscheidend, um Emissionen umfassend zu minimieren. So kann beispielsweise ein Hersteller eine Investition in das Recycling thermoplastischer Komponenten eines Produkts am Ende der Nutzungsphase in Erwägung ziehen. Die Durchführung einer zirkulären LCC-Analyse liefert detaillierte Erkenntnisse über die erforderlichen Investitionen zum Aufbau und Betrieb der entsprechenden zirkulären Wertschöpfungskette (z. B. Demontage- und Recyclingzentren). Darüber hinaus schafft sie Transparenz über die Fertigungskosten intern erzeugter Kunststoffrezyklate, die als Input für neue Komponenten genutzt werden können. Zudem ermöglicht der Ansatz Prognosen zu potenziellen mittel- bis langfristigen Kostensenkungen, die sich aus Mehrfachrecycling sowie Skaleneffekten ergeben. Die Einbettung dieser Ergebnisse in ein iLCA liefert ergänzend beispielsweise Informationen zu den mit den Recyclingprozessen verbundenen CO₂-Emissionen oder Ressourceneinsparpotenzialen.

Infolgedessen kann diese Methodik nicht nur dazu genutzt werden, die mit dem Bezug von Primär‑ und Sekundärmaterialien oder der internen Herstellung von Rezyklaten verbundenen Kosten und Emissionen zu vergleichen, sondern auch den ökologischen Fußabdruck verschiedener Recyclingprozesse oder Remanufacturing-Ansätze für unterschiedliche Komponenten gegenüberzustellen. Ausgehend von der Annahme, dass thermoplastische Materialien durch alternative Werkstoffe (z. B. Holz oder Metalle)⁹ substituiert werden können, die die funktionalen und konstruktiven Anforderungen des Produkts ebenfalls erfüllen, ermöglicht die Durchführung entsprechender zirkulärer iLCA-Analysen für diese Materialoptionen eine fundierte Entscheidungsunterstützung. Auf dieser Grundlage können Produktdesigner*innen und Beschaffungsmanager*innen diejenigen Materialien auswählen, die über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg die geringste CO₂-Intensität aufweisen. Somit liefert diese Methodik entscheidungsrelevante Informationen zur Bewertung und Auswahl alternativer zirkulärer Beschaffungsoptionen.

Zusammenfassend ist die Transition zur Kreislaufwirtschaft von zentraler Bedeutung für die Erreichung von Dekarbonisierungszielen im Beschaffungsmanagement sowie in weiteren Unternehmensbereichen. Die Umsetzung zirkulärer Strategien ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die durch Risiken und Unsicherheiten zusätzlich verstärkt werden und den Einsatz robuster Bewertungsmethoden für Kosten und Nutzen erfordern. Zirkuläre LCC-Ansätze – insbesondere in Form parametrischer Modelle und in Kombination mit Life Cycle Assessments– bieten ein leistungsfähiges Tool zur Bewältigung der Komplexität geschlossener Wertschöpfungskreisläufe. Sie ermöglichen es Unternehmen, fundierte Entscheidungen zu treffen, die sowohl ökonomische Tragfähigkeit als auch ökologische Nachhaltigkeit optimieren. Damit stellen sie einen wesentlichen Schritt in Richtung der operativen Umsetzung von Net-Zero-Zielsetzungen in der Wirtschaft dar.

Vielen Dank an unsere Co-Autoren Andres Robelo & Thomas Krautter!

• ¹ WWF (2023): ‘Modell Deutschland Circular Economy: Eine umfassende Circular Economy für Deutschland 2045 zum Schutz von Klima und Biodiversität’. Verfügbar unter: https://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/Publikationen-PDF/Unternehmen/WWF-Modell-Deutschland-Circular-Economy-Broschuere.pdf (abgerufen am 15. Juni 2026).
• ² European Commission (2023): ‘End-of-Life Vehicles’. Verfügbar unter:  https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/end-life-vehicles_en (abgerufen am 15. Juni 2026).
• ³ European Commission (2024): ‘Packaging waste’, Verfügbar unter: https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/packaging-waste_en#law (abgerufen am 15. Juni 2026).
• ⁴ European Commission (2025): ‘Circular economy action plan’, Verfügbar unter: https://environment.ec.europa.eu/strategy/circular-economy-action-plan_en (abgerufen am 15. Juni 2026)
• ⁵ World Economic Forum (2024) Net-Zero Industry Tracker: 2024 Edition. Verfügbar unter: https://www.weforum.org/publications/net-zero-industry-tracker-2024/
• ⁶ Hui Peng, M., Shen, N., Liao, H., Xue, H., Wang, Q. (2020): ‘Uncertainty factors, methods, and solutions of closed-loop supply chain — A review for current situation and future prospects’. In: Journal of Cleaner Production, 254, pp.1-20.
• ⁷ Estevan, H., Schaefer, B., Adell, A. (2018): ‘Life Cycle Costing. State of the Art’. Sustainable Public Procurement Regions (SPP Regions) Project Consortium. Publisher: ICLEI – Local Governments for Sustainability, European Secretariat. Verfügbar unter: https://iclei-europe.org/fileadmin/templates/iclei-europe/lib/resources/tools/push_resource_file.php?uid=WiTjlkpz (abgerufen am 15. Juni 2026).
• ⁸ Jansen et al. (2020): ‘A circular economy life cycle costing model (CE-LCC) for building components’, in Resources, Conservation & Recycling, 161 (2020). [1] Dehne et al. (2015): ‘Stoffstromorientierte Lösungsansätze für eine hochwertige Verwertung von gemischten gewerblichen Siedlungsabfällen’, Umweltbundesamt, S. 140.
• ⁹ Dehne et al. (2015): ‘Stoffstromorientierte Lösungsansätze für eine hochwertige Verwertung von gemischten gewerblichen Siedlungsabfällen’, Umweltbundesamt, S. 140.