Mechatroniker/Mechatronikerin

Einleitung

BBNE und BNE - Ziele der Projektagentur PA-BBNE

Das Ziel der „Projektagentur Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung“ (PA-BBNE) ist die Entwicklung von Materialien, die die um Nachhaltigkeit erweiterte neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ mit Leben füllen soll. Mit „Leben zu füllen“ deshalb, weil „Nachhaltigkeit“ ein Ziel ist und wir uns den Weg suchen müssen. Wir wissen beispielsweise, dass die Energieversorgung künftig klimaneutral sein muss. Mit welchen Technologien wir dies erreichen wollen und wie unsere moderne Gesellschaft und Ökonomie diese integriert, wie diese mit Naturschutz und Sichtweisen der Gesellschaft auszugestalten sind, ist noch offen.

Um sich mit diesen Fragen zu beschäftigen, entwickelt die PA-BBNE Materialien, die von unterschiedlichen Perspektiven betrachtet werden:

Zum einen widmen wir uns der beruflichen Ausbildung, denn die nachhaltige Entwicklung der nächsten Jahrzehnte wird durch die jungen Generationen bestimmt werden. Die duale berufliche Ausbildung orientiert sich spezifisch für jedes Berufsbild an den Ausbildungsordnungen (betrieblicher Teil der Ausbildung) und den Rahmenlehrplänen (schulischer Teil der Ausbildung) . Hierzu haben wir dieses Impulspapier erstellt, das die Bezüge zur wissenschaftlichen Nachhaltigkeitsdiskussion praxisnah aufzeigt.
Zum anderen orientieren wir uns an der Agenda 2030. Die Agenda 2030 wurde im Jahr 2015 von der Weltgemeinschaft beschlossen und ist ein Fahrplan in die Zukunft (Bundesregierung o. J.). Sie umfasst die sogenannten 17 Sustainable Development Goals (SDGs), die jeweils spezifische Herausforderungen der Nachhaltigkeit benennen (vgl. Destatis). Hierzu haben wir ein Hintergrundmaterial (HGM) im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE, vgl. BMBF o. J.) erstellt, das spezifisch für unterschiedliche Berufe ist.

Die Materialien der Projektagentur

Die neue Standardberufsbildposition gibt aber nur den Rahmen vor. Selbst in novellierten Ausbildungsordnungen in Berufen mit großer Relevanz für wichtige Themen der Nachhaltigkeit wie z. B. dem Klimaschutz werden wichtige Fähigkeiten, Kenntnissen und Fertigkeiten in den berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen nicht genannt – obwohl die Berufe deutliche Beiträge zum Klimaschutz leisten könnten. Deshalb haben wir uns das Ziel gesetzt, Ausbildenden und Lehrkräften Hinweise im Impulspapier zusammenzustellen im Sinne einer Operationalisierung der Nachhaltigkeit für die unterschiedlichen Berufsbilder. Zur Vertiefung der stichwortartigen Operationalisierung wird jedes Impulspapier ergänzt durch eine umfassende Beschreibung derjenigen Themen, die für die berufliche Bildung wichtig sind. Dieses sogenannte Hintergrundmaterial orientiert sich im Sinne von BNE an den 17 SDGs, ist faktenorientiert und wurde nach wissenschaftlichen Kriterien erstellt. Ergänzt werden das Impulspapier und das Hintergrundmaterial durch einen Satz von Folien, die sich den Zielkonflikten widmen, da „Nachhaltigkeit das Ziel ist, für das wir den Weg gemeinsam suchen müssen“. Und dieser Weg ist nicht immer gleich für alle Branchen, Betriebe und beruflichen Handlungen, da unterschiedliche Rahmenbedingungen in den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – Ökonomie, Ökologie und Soziales – gelten können. Wir haben deshalb die folgenden Materialien entwickelt:

BBNE-Impulspapier (IP): Betrachtung der Schnittstellen von Ausbildungsordnung, Rahmenlehrplan und den Herausforderungen der Nachhaltigkeit in Anlehnung an die SDGs der Agenda 2030. Das Impulspapier ist spezifisch für einen Ausbildungsberuf erstellt, fasst aber teilweise spezifische Ausbildungsgänge zusammen (z. B. den Fachmann und die Fachfrau zusammen mit der Fachkraft sowie die verschiedenen Fachrichtungen)
BBNE-Hintergrundmaterial (HGM): Betrachtung der SDGs unter einer wissenschaftlichen Perspektive der Nachhaltigkeit im Hinblick auf das Tätigkeitsprofil eines Ausbildungsberufes bzw. auf eine Gruppe von Ausbildungsberufen, die ein ähnliches Tätigkeitsprofil aufweisen;
BBNE-Foliensammlung (FS) und Handreichung (HR): Folien mit wichtigen Zielkonflikten – dargestellt mit Hilfe von Grafiken, Bildern und Smart Arts für das jeweilige Berufsbild, die Anlass zur Diskussion der spezifischen Herausforderungen der Nachhaltigkeit bieten. Das Material liegt auch als Handreichung (HR) mit der Folie und Notizen vor.

Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung

Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”

Seit August 2021 müssen auf Beschluss der Kultusministerkonferenz (KMK) bei einer Modernisierung von Ausbildungsordnungen die vier neuen Positionen „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“, Digitalisierte Arbeitswelt“, Organisation des Ausbildungsbetriebs, Berufsbildung, Arbeits- und Tarifrecht“ sowie „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ aufgenommen werden (BIBB 2021). Insbesondere die letzten beiden Positionen unterscheiden sich deutlich von den alten Standardberufsbildpositionen.

Diese Positionen begründet das BIBB wie folgt (BIBB o. J.a): „Unabhängig vom anerkannten Ausbildungsberuf lassen sich Ausbildungsinhalte identifizieren, die einen grundlegenden Charakter besitzen und somit für jede qualifizierte Fachkraft ein unverzichtbares Fundament kompetenten Handelns darstellen“ (ebd.).

Die Standardberufsbildpositionen sind allerdings allgemein gehalten, damit sie für alle Berufsbilder gelten (vgl. BMBF 2022). Eine konkrete Operationalisierung erfolgt üblicherweise durch Arbeitshilfen, die für alle Berufsausbildungen, die modernisiert werden, erstellt werden. Die Materialien der PA-BBNE ergänzen diese Arbeitshilfen mit einem Fokus auf Nachhaltigkeit und geben entsprechende Anregungen (vgl. BIBB o. J.b). Das Impulspapier zeigt vor allem in tabellarischen Übersichten, welche Themen der Nachhaltigkeit an die Ausbildungsberufe anschlussfähig sind.

Die neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ist zentral für eine BBNE, sie umfasst die folgenden Positionen (BMBF 2022).

a) “Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen

b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen

c) für den Ausbildungsbetrieb geltende Regelungen des Umweltschutzes einhalten

d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen

e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln

f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren”

Die Schnittstellen zwischen der neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit” werden in

Tabelle 1 – Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”

fortlaufend aufgezeigt. Mit Ausnahme der Position c) werden in der Tabelle alle Positionen behandelt. Die Position c) wird nicht behandelt, da diese vor allem ordnungsrechtliche Maßnahmen betrifft, die zwingend zu beachten sind. Maßnahmen zur Nachhaltigkeit hingegen sind meist freiwillige Maßnahmen und können, müssen aber nicht durch das Ordnungsrecht geregelt bzw. umgesetzt werden. In der Tabelle werden die folgenden Bezüge hergestellt:

Spalte A: Positionen der Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit”;
Spalte B: Vorschläge für Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten, die im Sinne der nachhaltigen Entwicklung wichtig sind;
Spalte C: Bezüge zur Nachhaltigkeit;
Spalte D: Mögliche Aufgabenstellungen für die Ausbildung im Sinne der Position 3e) „Vorschläge für nachhaltiges Handeln entwickeln“;
Spalte E: Zuordnung zu einem oder mehreren SDGs (Verweis auf das Hintergrundmaterial).

Bildung für nachhaltige Entwicklung

Die Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) meint eine Bildung, die Menschen zu zukunftsfähigem Denken und Handeln befähigt. Sie ermöglicht jedem Einzelnen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen (BMBF o. J.). BBNE ist somit nur ein Teil von BNE, der an alle Bürger*innen adressiert ist. Eine Entwicklung ist dann nachhaltig, wenn Menschen weltweit, gegenwärtig und in Zukunft würdig leben und ihre Bedürfnisse und Talente unter Berücksichtigung planetarer Grenzen entfalten können. … BNE ermöglicht es allen Menschen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen und verantwortungsvolle, nachhaltige Entscheidungen zu treffen (ebd.).

Grundlage für BNE ist heutzutage die Agenda 2030 mit ihren 17 SDG (Sustainable Development Goals). Die 17 Ziele bilden den Kern der Agenda und fassen zusammen, in welchen Bereichen nachhaltige Entwicklung gestärkt und verankert werden muss (ebd.). Die Materialien der Projektagentur sollen Lehrkräften an Berufsschulen und Ausbildende dabei helfen, die Ideen der SDG in die Bildungspraxis einzubringen. Sie sind somit ein wichtiges Element insbesondere für das Ziel vier “Hochwertige Bildung”: “Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, …” (ebd.).

Während die Grundlage in den Impulspapieren die Ausbildungsordnungen und die Rahmenlehrpläne der beruflichen Bildung waren, die mit den SDG vernetzt wurden, geht das Hintergrundpapier den umgekehrten Weg: Wir betrachten die SDG im Hinblick auf ihre Bedeutung für die berufliche Bildung und stellen uns der Frage, welche Anforderungen ergeben sich aufgrund der SDG und deren Unterziele an die Berufsbildung? Die folgenden Beschreibungen haben deshalb immer die gleiche Struktur:

Es wird das SDG beschrieben.
Es werden relevante Unterziele benannt.
Es wird (wissenschaftlich) ausgeführt, was diese Unterziele für das jeweilige Berufsbild bedeuten.

Quellenverzeichnis

BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (2021): Vier sind die Zukunft. Online: www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/17281

BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.a): FAQ zu den modernisierten Standardberufsbildpositionen. Online: https://www.bibb.de/de/137874.php

BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.b): Ausbildung gestalten. Online: BIBB / Reihen / Ausbildung gestalten

BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: https://www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit

BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (o. J.): Was ist BNE? Online: https://www.bne-portal.de/bne/de/einstieg/was-ist-bne/was-ist-bne.html

Bundesregierung (o. J.): Globale Nachhaltigkeitsstrategie – Nachhaltigkeitsziele verständlich erklärt. Online: www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/nachhaltigkeitsziele-verstaendlich-erklaert-232174

Destatis Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: http://sdg-indikatoren.de/

Die Bedeutung der deutschen Industrie für die Nachhaltigkeit

Die Deutsche Industrie und die zwei Seiten einer Medaille

Die Industrie in Deutschland trägt auf der einen Seite maßgeblich zu Wachstum und Wohlstand bei. Auf der anderen Seite hat die industrielle Produktion erhebliche Auswirkungen durch den Verbrauch von Ressourcen und den Ausstoß von Emissionen auf die Umwelt.

Deutsche Industrieunternehmen sind u.a. spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung komplexer Güter, vor allem auf Investitionsgüter, auf innovative Produktionstechnologien und auf Kraftfahrzeuge. Innerhalb Deutschlands hat die Industrie im Vergleich zu anderen Volkswirtschaften ein deutlich höheres Gewicht. Im Jahre 2020 arbeiteten insgesamt 7,5 Millionen Menschen in der Industrie und dem verarbeitenden Gewerbe (rd. 17 Prozent aller Erwerbstätigen). Damit sind Arbeitsplätze und Einkommen verbunden. Die Industrie trägt mit ihren Produkten und Leistungen wesentlich zur Exportstärke Deutschlands bei. 2020 wurde in der Industrie ein Umsatz in Höhe von 2,1 Billionen Euro erzielt, es wurden 54,7 Prozent für Material- und 20,8 Prozent Personalaufwendungen eingesetzt (Statistisches Bundesamt 2022).

Diese wirtschaftlichen Leistungen gehen mit einem erheblichen Ressourcenverbrauch und Auswirkungen auf die Umwelt einher. Der Rohstoffeinsatz insgesamt betrug 2019 in Deutschland 2.536 Mio. Tonnen, davon 945 Mio. Tonnen aus inländischen Quellen. Von diesen waren 63 Prozent (594 Mio. t) nichtmetallische Mineralien, 22 Prozent (211 Mio. t) Biomasse und 15 Prozent (138 Mio. t) fossile Energieträger. Diese Rohstoffentnahmen sind oft mit erheblichen Eingriffen in die Umwelt verbunden (UBA (2022). Die Industrie verbrauchte in 2021 rd. 699 Terawattstunden Energie, das entspricht 29 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs Deutschlands (UBA 2022; siehe auch SDG 7)

Zudem sind mit der industriellen Produktion Treibhausgasemissionen verbunden. In Deutschland wurden 2021 rd. 762 Mio. Tonnen Treibhausgase freigesetzt – das sind gut 33 Millionen Tonnen oder 4,5 Prozent mehr als 2020 (729 Mio. Tonnen),aber weniger als die 800 Millionen Tonnen, die noch 2019 emittiert wurden. Insgesamt sind die Emissionen seit 1990 in Deutschland um 38,7 Prozent gesunken. Der Anstieg im letzten Jahr ist insbesondere im Energiesektor zu verzeichnen: Dieser weist ein Plus von 27 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente auf, da wegen steigender Stromnachfrage, geringerer Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und des gestiegenen Gaspreises verstärkt Kohle zur Stromerzeugung genutzt wurde.

Im Industriesektor stiegen die Emissionen in 2021 gegenüber dem Vorjahr um gut neun Millionen Tonnen CO2-Äquivalente an (plus 5,5 Prozent). Mit rund 181 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten lagen sie damit wieder fast auf dem Niveau von 2019, aber knapp unter der im Bundes-Klimaschutzgesetz festgeschriebenen Jahresemissionsmenge von 182 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten (BMWK 2022). Der Anteil der Industrie an den Treibhausgasemissionen in Deutschland betrug somit rund 24 Prozent.

Der Beruf Mechatroniker und Mechatronikerin

Die Berufsbezeichnung Mechatroniker setzt sich aus den Fachbereichen Maschinenbau, Mechanik, Elektrotechnik und Informatik zusammen. Die Mechatronik spiegelt zugleich auch die Aufgabengebiete eines Mechatronikers wider. Durch ihr vielseitiges Wissen können Mechatroniker in unterschiedlichen Branchen arbeiten. Insbesondere in der Elektro-, Automobil- und in der Bau- und Stahlindustrie haben Mechatroniker ein breit gefächertes Einsatzgebiet.

Der Beruf Mechatroniker und Mechatronikerin ist stark betroffen vom Fachkräftemangel und gehört zu den Engpassberufen in Deutschland, das bedeutet, dass für die Besetzung freier Stellen nicht genügend ausgebildete Fachkräfte auf dem Arbeitsmarkt zur Verfügung stehen. Im Jahr 2022 gab es 3858 offene Stellen gegenüber 1339 arbeitslosen Mechatronikern (35 Prozent). Die Vakanzzeit offener Stellen lag mit 179 Tagen deutlich über dem deutschen Gesamtdurchschnitt von 139 Tagen. (Bundesagentur für Arbeit, 2023).

Dies zeigt sich auch deutlich auf dem Ausbildungsmarkt. Für den untersuchten Zeitraum 10/21 bis 3/22 konnten von insgesamt 13211 Ausbildungsstellen zum Mechatroniker, zur Mechatronikerin, nur 4220 besetzt werden. (ebd.)

Obwohl der Beruf eindeutig zu den Industrieberufen gehört, kann ihm keine eindeutige Betriebsgrößentypik zugeordnet werden. So werden jährlich 56 Prozent der Mechatroniker:innen in Betrieben ausgebildet, die weniger als 250 Mitarbeiter beschäftigen, 33 Prozent sind in Klein- und Kleinstbetrieben zu finden. (Meike Baas/Martin Baethge, 2017)

Aufgrund seiner Vielseitigkeit finden Mechatroniker:innen – besonders in KMU, wo die Berufsbilder nicht so trennscharf vorzufinden sind, wie in Großunternehmen – ein sehr breites Tätigkeitsspektrum vor. Tätigkeiten eines Elektronikers für Betriebstechnik und eines Industriemechanikers werden dabei in Personalunion durch einen Mechatroniker übernommen. Selbst in Großunternehmen ist eine Verdrängung der Berufsbilder Industriemechaniker:in durch Mechatroniker:innen als Trend erkennbar. (EVA M+E-Studie S. 63 ff, 2022)

In den nachfolgend aufgeführten SDG’s werden Bezugspunkte hergestellt, wie diese Tätigkeiten Aspekte der Nachhaltigkeit aufgreifen und umsetzen können. Sie können damit wichtige Beiträge zur Umsetzung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie leisten.

Am 10. März 2021 beschloss die Bundesregierung die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021 (Bundesregierung 2021). Sie überführt die Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (UN 2016) in eine nationale Strategie. Ziel ist “ein fortschrittliches, innovatives, offenes und lebenswertes Deutschland, das sich durch hohe Lebensqualität und wirksamen Umweltschutz auszeichnet” Die sechs Nachhaltigkeitsprinzipien der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie lauten (ebenda, S. 91 ff.):

Nachhaltige Entwicklung als Leitprinzip konsequent in allen Bereichen und bei allen Entscheidungen anwenden,

Globale Verantwortung wahrnehmen,

Natürliche Lebensgrundlagen erhalten,

Nachhaltiges Wirtschaften stärken,

Sozialen Zusammenhalt in einer offenen Gesellschaft wahren und verbessern und

Bildung, Wissenschaft und Innovation als Treiber einer nachhaltigen Entwicklung nutzen.

Für die Ausbildung „Mechatroniker/-in” wurden aus der Verknüpfung der Anforderungen aus der Ausbildungsordnung mit denen der SBBP “Umweltschutz und Nachhaltigkeit” Bezüge zu den folgenden acht SDG hergestellt:

SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
SDG 4 – Hochwertige Bildung
SDG 5 – Geschlechtergleichstellung
SDG 7 – Bezahlbare und saubere Energie
SDG 8 – Menschenwürdige Arbeit
SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
SDG 12 – Nachhaltige/r Konsum und Produktion
SDG 13 – Maßnahmen zum Klimaschutz

Quellenverzeichnis

Bundesregierung (2021): Deutsche Nachahltigkeitsstrategie – Weiterentwicklung 2021 https://www.bundesregierung.de/resource/blob/998194/1875176/3d3b15cd92d0261e7a0bcdc8f43b7839/deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-2021-langfassung-download-bpa-data.pdf

Bundesministerium für Wirtschaft und Klima – BMWK (2022) Klimaschutzbericht der Bundesregierung nach § 10 Absatz 1 des Bundes-Klimaschutzgesetzes s. 3 und 4 https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/Energie/klimaschutzbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=6

Statistisches Bundesamt (2022): Industrie, verarbeitendes Gewerbe – Kennzahlen 2020 https://www.destatis.de/DE/Themen/Branchen-Unternehmen/Industrie-Verarbeitendes-Gewerbe/Tabellen/kennzahlen-verarbeitendes-gewerbe.html

Vereinte Nationen (2015) Agenda 2030: Ziele für Nachhaltige Entwicklung. https://unric.org/de/17ziele/

Umweltbundesamt – UBA (2022) Die Nutzung natürlicher Ressourcen – Ressourcenbericht für Deutschland 2022 https://www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-ressourcen/ressourcenschonung-in-produktion-konsum/ressourcennutzung-in-deutschland

SDG 3 Gesundheit und Wohlergehen

“Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern”

Um das Menschenrecht auf Gesundheit auszuüben, bestehen in Deutschland ungleich größere und zuverlässigere Chancen als beispielsweise in Ländern des globalen Südens, wo einige der im SDG 3 benannten Themen – Mütter- und Kindersterblichkeit, übertragbare Krankheiten wie AIDS oder TBC vermeiden, Zugang zu Gesundheitsdienstleistungen, selbstbestimmte Familienplanung – ein immenses Problem darstellen.

In Bezug auf das Berufsbild „Mechatroniker/-in“ sind in Deutschland folgende Unterziele relevant.

3.4 Bis 2030 die vorzeitige Sterblichkeit aufgrund von nicht übertragbaren Krankheiten durch Prävention und Behandlung um ein Drittel senken und die psychische Gesundheit und das Wohlergehen fördern

3.5 Die Prävention und Behandlung des Substanzmissbrauchs, namentlich des Suchtstoffmissbrauchs und des schädlichen Gebrauchs von Alkohol, verstärken
3.9 Bis 2030 die Zahl der Todesfälle und Erkrankungen aufgrund gefährlicher Chemikalien und der Verschmutzung und Verunreinigung von Luft, Wasser und Boden erheblich verringern

Die Schnittmenge für das SDG 3 ergibt sich aus den Nummern a und b der Standardberufsbildposition:

a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen

Gesundheit und Arbeit

In Deutschland, wie in den westlichen Industrieländern allgemein, besteht die Herausforderung, Wohlstandsrisiken und damit Gesundheitsrisiken entgegenzuwirken. Hierzu zählen beispielsweise Bewegungsmangel, Fehlernährung und die Beeinträchtigung der psychischen Gesundheit. Es ergeben sich mit der Digitalisierung der Arbeitswelt und der digitalen Freizeitgestaltung in den industrialisierten Ländern weitere Gesundheitsgefährdungen: Internetsucht und physische Überlastungen.

Darüber hinaus arbeiten wir in einer globalisierten Welt mit umfangreichen Wertschöpfungsketten. Alle Produktionsprozesse in Industriebetrieben erfordern den Einsatz von Rohstoffen und anderen Materialien, die teilweise in Herkunftsländern unter Vernachlässigung von Umweltschutz und des Erhalts einer gesunden Umwelt gewonnen werden.

Im ersten Bericht der Nationalen Präventionskonferenz wird detailliert auf den Zusammenhang von Erwerbsarbeit und Gesundheit bzw. Krankheit eingegangen (Deutscher Bundestag 2021). So ist Erwerbsarbeit für die meisten Menschen etwas, das ihnen soziale Unterstützung gibt und damit Gesundheit unterstützende Wirkung hat. Wenn die Belastungen der Arbeit die persönliche Leistungsfähigkeit der Menschen übersteigen, kann dies zu Krankheiten führen. Der Bericht listet die Bereiche mit besonderem Präventionsbedarf auf und geht dabei auch auf psychische Erkrankungen ein (ebd.:77).

In den folgenden Abschnitten wird u.a. darauf eingegangen, welche Zusammenhänge es zwischen Arbeit und Gesundheit gibt, wie förderliche Arbeitsbedingungen der Gesunderhaltung dienen können oder welche Einflüsse die Förderung von Rohstoffen auf die Gesundheit der Bevölkerung haben kann. Industriekaufleute können in den erstgenannten Zusammenhängen im Rahmen ihrer Tätigkeit im Personalbereich auf die Gestaltung gesundheitsförderlicher Arbeitsbedingungen einwirken; als im Einkauf Tätige können sie Einfluss auf die Beschaffung von nachhaltig gewonnenen Rohstoffen und Materialien nehmen.

Arbeits- und Gesundheitsschutz

Das wichtigste Grundlagengesetz für den betrieblichen Arbeitsschutz ist das Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG, 2022). Es verpflichtet den Arbeitgeber, Gesundheitsgefährdungen am Arbeitsplatz zu beurteilen und über notwendige Schutzmaßnahmen zu entscheiden.

Der Arbeitgeber hat für eine funktionierende Arbeitsschutzorganisation im Betrieb zu sorgen. Dies kann besonders wirksam durch eine nachhaltige Einbindung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes in die Strukturen und Abläufe eines Unternehmens erreicht werden. Ferner unterweist der Arbeitgeber die Beschäftigten über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit und trifft Vorkehrungen für besonders gefährliche Arbeitsbereiche und Arbeitssituationen. Bei der Umsetzung der Arbeitsschutzmaßnahmen gibt das Arbeitsschutzgesetz den Unternehmen Gestaltungsspielräume, um den unterschiedlichen Gegebenheiten eines jeden Betriebes gerecht werden zu können. Das Arbeitsschutzgesetz wird durch eine Reihe von Arbeitsschutzverordnungen konkretisiert, die z. B.Maßnahmen für eine sichere Arbeitsstätten- und Arbeitsplatzgestaltung, einen sicheren Einsatz von Arbeitsmitteln, für Lärmschutz, zur arbeitsmedizinischen Vorsorge, zur Lastenhandhabung oder für den Umgang mit Gefahr- oder Biostoffen enthalten. Die technische Sicherheit von Geräten, Produkten und Anlagen, die auf dem Markt bereitgestellt werden, ist Gegenstand des Produktsicherheitsgesetzes (ProdSG, 2021). Darüber hinaus regeln eine Vielzahl weiterer Gesetze und Verordnungen den Schutz der Beschäftigten am Arbeitsplatz, wie bspw. das Arbeitszeitgesetz, die Notfallschutzverordnung, das Mutterschutzgesetz oder die Bildschirmarbeitsverordnung.

Gesunde Beschäftigte als Ressource

Die Beschäftigten sind die wichtigste Ressource eines Unternehmens. Weitgehend wird heute anerkannt, dass gesunde, engagierte und motivierte Mitarbeiter und menschengerechte Arbeitsbedingungen die Grundvoraussetzungen für Leistungs- und Zukunftsfähigkeit, für gesteigerte Produkt- und Dienstleistungsqualität, für Kundenorientierung und damit letztlich für den Unternehmenserfolg sind (qualifizierte und gesunde Mitarbeiter als Motor des Erfolges von Unternehmen!). Neben der betriebswirtschaftlichen Betrachtungsweise, erlangen somit soziale und kulturelle Aspekte Bedeutung für den Unternehmenserfolg. (Bruch; Kowalewski o. J.) Der Erhalt der Gesundheit ist somit ein wichtiges Element der Personalarbeit und eine wichtige Führungsaufgabe des Managements. Dabei wird zwischen der Verhaltens- und Verhältnisprävention unterschieden. Die Verhaltensprävention bezieht sich auf den einzelnen Beschäftigten und sein Gesundheitsverhalten. Die Verhältnisprävention ist u.a. auf die gesundheitsförderliche Gestaltung der Arbeitsbedingungen, der Arbeitsplatzgestaltung und der Arbeitsorganisation gerichtet. Während bei der Gestaltung der Verhältnisprävention das Unternehmen direkt wirksam werden kann, können bei der Verhaltensprävention den Beschäftigten nur Angebote zur Veränderung seines Gesundheitsverhaltens gemacht werden (Raucherentwöhnungskurse, Fitnessangebote, Ernährungsberatung) Dafür kann u.a. die Zusammenarbeit mit den Krankenkassen, die entsprechende Angebote verfügen, genutzt werden (Axt, T. 2021).

Gesundheitliche Risiken für Mechatroniker

Mechatroniker/-innen können ihren Beruf fast überall ausüben. Ihre Haupttätigkeiten (Errichtung, Montage oder Instandhaltung / Instandsetzung mechatronischer Baugruppen und Anlagen) können ebenso in Werkshallen, wie im Freien, in Aufzugsschächten oder auf den Dächern von Hochhäusern, in engen Kellergängen oder verzweigten Industrieanlagen stattfinden.

Gesundheitliche Probleme durch physische Belastungen können allgemein durch Lärmbelastung, Umweltbedingungen (extreme Temperaturen, Gase, Vibrationen), Sonneneinstrahlung, Lichtbögen und bei der Teilnahme an öffentlichem Straßenverkehr (Montageeinsätze an sich häufig ändernden Standorten mit z.T. sehr weiten Fahrtwegen über Autobahn und Landstraßen) entstehen. Da das Berufsbild des Mechatronikers / der Mechatronikerin sowohl das Arbeiten an elektrischen Anlagen (mit und ohne Spannung) als auch die Metallbearbeitung einschließt, ist die Gefährdungsbeurteilung immer wieder Teil der täglichen Einsatzplanung der Fachkräfte.

Die potenziellen Gefahren bei der Metallbearbeitung entstehen u.a. durch:

durch abfliegende Späne bei rotierenden Maschinenelementen und Werkstücken,

Beanspruchung des Stütz- und Bewegungsapparates durch einseitige körperliche Belastungen in Verbindung mit Zwangshaltungen,
Lärmbelastung und Gefahr einer Gehörschädigung beim Drehen, Fräsen, Trennschleifen, Bohren
Beeinträchtigung der Haut durch Kontakt mit Kühlschmierstoffen und Lösemitteln, Klebern (Allergien, Infektionen),
Geruchsbelastung beim Bearbeiten von Kunststoffen,bei deren Verarbeitung als Zersetzungsprodukt das krebserregende Formaldehyd entstehen kann.
Gesundheitsgefahren für die Atmungsorgane durch Einatmen von Stäuben und Dämpfen (flüchtige Lösungsmittel)

Besonders der Einsatz von Kühlschmierstoffen (KSS) kann zu erheblichen Gefährdungen führen. Einige in KSS enthaltene Stoffe, sind gesundheitlich nicht unbedenklich; jedoch können die Risiken minimiert werden, wenn die Richtlinien, Sicherheits- und Herstellungsvorschriften für den Umgang mit und den Einsatz von wassermischbaren Kühlschmierstoffen, vor allem die TRGS (Technische Richtlinie Gefahrstoffe) 611, eingehalten werden.

Ein großes Problem ist, dass die KSS durch schnelllaufende Werkzeuge vernebelt werden und sich Aerosole bilden. Diese gelangen beim Einatmen in den Körper. Aber auch durch Hautkontakt können Gesundheitsschäden entstehen, vor allem allergische Reaktionen. Immer noch in KSS enthalten sind verschiedene giftige und mindergiftige, also gesundheitsschädliche Stoffe, vor allem aber auch Allergene.

Selbst wenn der Mechatroniker/die Mechatroniker nicht direkt an schnelllaufenden Werkzeugmaschinen arbeitet, sind die Dämpfe in der Luft der Werkstatthalle konzentriert.

Gesundheitsschäden durch Allergene und andere Gifte können typischerweise durch den Hautkontakt mit dem flüssigen Kühlschmierstoff entstehen, aber auch das Einatmen der Aerosole birgt große Gefahren: Kühlschmierstoffe, die nicht der TRGS 611 entsprechen, können krebserregend sein und über das Einatmen der Aerosole durch die darin enthaltenen Nitrosamine Lungenkrebs verursachen.

Neben allgemeinen und organisatorischen Schutzmaßnahmen, die bei Tätigkeiten an Anlagen und Maschinen zu beachten sind und in einer Gefährdungsbeurteilung festgelegt werden, spielt die persönliche Schutzausrüstung (PSA) eine große Rolle. Die geschlossene Arbeitskleidung ist bei jeder Tätigkeit an rotierenden Werkzeugmaschinen vorgeschrieben. Das Tragen von Schutzhandschuhen, Schutzbrille und Atemschutzmaske ist abhängig vom Gefahrenpotenzial der Substanzen, mit denen der Facharbeiter in Kontakt kommen könnte. Auch die detaillierte Planung im Vorfeld der Einrichtung eines Mechatronikerarbeitsplatzes kann die Gefahrenpotenziale abschwächen.

Die potenziellen Gefahren bei der Arbeit an elektrischen Anlagen entstehen u.a. durch:

gefährliche Körperströme (elektrischer Schlag), z. B. beim Berühren von Anlagenteilen, die unter Spannung stehen
überhöhte Temperaturen, die Verbrennungen, Brände oder das Entzünden einer möglicherweise explosiven Atmosphäre verursachen können
Unterspannungen, Überspannungen und elektromagnetische Einflüsse, z. B. durch Einwirkung anderer Anlagenteile oder Blitzeinschlag

Stromunterbrechungen und/oder Unterbrechung der elektrischen Anlage für Sicherheitszwecke, z. B. auch nicht ausreichende Organisation beim Wiedereinschalten der Anlage
Lichtbögen, die Blendeffekte bis hin zur Schädigung der Augen, außergewöhnliche Drücke und/oder giftige Gase sowie Verbrennungen bzw. Brände verursachen können
mechanische Bewegungen von elektrisch angetriebenen Betriebsmitteln

Das Tragen von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) kann viele der aufgeführten Gefahrenquellen unterbinden. Auch die detaillierte Planung im Vorfeld der Einrichtung eines Arbeitsplatzes kann die Gefahrenpotenziale abschwächen.

Hinzu können Arbeitsplatz bedingte Stressfaktoren dazu kommen, die nachgewiesenermaßen zu Diabetes, erhöhten Leberwerten, Hautausschlägen, Magen- und Darmerkrankungen, Herzerkrankungen, Burnout und Depressionen führen (AOK, 2020; RKI 2022). Stressfaktoren (gesund.bund.de o. J.) sind:

hohe Qualitätsansprüche
Daueraufmerksamkeit beim Bedienen und Überwachen von Fertigungssystemen sowie schnelle und sichere Reaktionsfähigkeit beim Auftreten von Störungen.
Schichtarbeit, insbesondere Wechselschichten
Montageeinsätze an häufig wechselnden Standorten

Konflikte am Arbeitsplatz, in der Partnerschaft oder der Familie,
Überlastung oder Doppelbelastung durch Familie und Beruf,
Termindruck, kritische Lebensereignisse, wie Trennung, Arbeitsplatzverlust, schwere Krankheit oder der Tod einer nahestehenden Person,
wenig Freizeit und fehlender Ausgleich zur Arbeit,
Schwierigkeiten damit abzuschalten,

Reizüberflutung,
eigene (Leistungs-)ansprüche und
Sorgen und Ängste.

Auszubildende und Gesundheit

Eine repräsentative Befragung von Auszubildenden durch das Wissenschaftliche Institut der AOK hat herausgefunden (WIdO-monitor 2019), dass Azubis diverse Symptome mehrheitlich mit ihrem Arbeitsplatz in Verbindung bringen. Jeweils ein knappes Viertel gibt beispielsweise an, dass sie häufig oder immer unter Verspannungen, Kopfschmerzen oder Rückenschmerzen leiden. 43,2 Prozent der Befragten berichten, sich immer oder oft müde oder erschöpft zu fühlen. Körperliche Gesundheitsprobleme werden dabei häufiger genannt als psychische Symptome (43,5 gegenüber 36,5 Prozent). Insgesamt schätzen die Auszubildenden ihren Gesundheitszustand zwar eher als gut ein, benennen aber auch Gesundheitsbeschwerden, die für sie subjektiv mit dem Arbeitsplatz zusammenhängen. Dies gilt insbesondere für muskuloskelettale Beschwerden und die Überbeanspruchungen der Augen. Aus den Studienergebnissen resultiert, dass es seitens der Auszubildenden Bedarf an Maßnahmen zur betrieblichen Gesundheitsförderung gibt, die speziell auf sie und ihre Arbeitssituation zugeschnitten sind. Hierbei geht es um nachhaltige Verhaltensänderungen bei Themen wie Schlafhygiene, Ernährung und Bewegung sowie Stressmanagement.

Rohstoffe und Materialien

In der industriellen Produktion werden neben Energie (siehe SDG 7 – Saubere und bezahlbare Energie) vor allem zwei Basismaterialien eingesetzt: Metalle und Kunststoffe. Die Gewinnung und Herstellung dieser Basismaterialien ist fast immer mit Gefahren für die Umwelt verbunden, durch deren Eintrag in Wasser, durch Emission in die Luft und durch Schädigung bzw. Zerstörung von Landflächen oder der biologischen Vielfalt (siehe auch Abschnitt 2 sowie SDG 9, 12,13). Gerade bei der Gewinnung von Metallen in Minen und Hütten zur Herstellung von Halbzeugen können auch gesundheitliche Schädigungen der Arbeitnehmer und Arbeitnehmerinnen sowie der regionalen Anwohner verursacht werden. Ebenso sind zerstörerische Folgen für die Umwelt möglich. Zwei besonders gravierende Beispiele der letzten Jahre sind ein Dammbruch in Brumdinho (Brasilien, Eisenschlamm-Absetzbecken, DW 2021) und in Kolontar (Ungarn, Aluminiumschlamm-Absetzbecken). Andererseits ermöglichen erst Maschinen und Antriebe uns ein Leben ohne Hunger (industrielle Landwirtschaft), in Wohlstand (Urlaub mit dem Auto, Bahn oder Flugzeug), in Sicherheit (Feuerwehr- und Rettungsfahrzeuge) und mit einer guten Gesundheitsversorgung (Insulin-Pumpen und Beatmungsgeräte).

Industriekaufleute, die im Einkauf tätig sind, können bei der Auswahl und Beschaffung von Rohstoffen und Materialien einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit ihres Unternehmens leisten (siehe auch SDG 12 und 13). Einen gesetzlichen Rahmen bildet dafür u.a. das Lieferketten Sorgfaltspflichtgesetz (LkSG, 2002, s. hierzu das Kapitel Deutsches Sorgfaltspflichtengesetz).

Die nachhaltige Beschaffung bedeutet u.a. in diesem Kontext (BME 2019):

Entwicklung einer nachhaltigen Beschaffungsstrategie

Bewertung von Lieferanten hinsichtlich Nachhaltigkeit anhand von Siegeln, Gütekriterien oder Managementsystemen
Entsprechende Auswahl nachhaltiger Lieferanten
Nutzung regionaler Anbieter zur Optimierung von Liefer-/Transportwegen
Auswahl nachhaltiger, ressourcenschonender Produkte; z. B. Einkauf Erneuerbarer Energie; Umrüstung der Fahrzeugflotte auf alternative Antriebe

Quellenverzeichnis

AOK (2020): Krankheiten durch Stress: So sehr kann die Belastung dem Körper schaden. Online:www.aok.de/pk/magazin/wohlbefinden/stress/stress-so-krank-kann-er-machen

Axt, Tanja (2021): Verhaltens- und Verhältnisprävention im Kontext betrieblicher Gesundheitsförderung. Eine gesundheitspsychologische Perspektive. GRIN Verlag; 1. Edition. 28 S.

Bundesministerium für Arbeit und Soziales (o. J.) Arbeitsschutzgesetz. (https://www.bmas.de/DE/Service/Gesetze-und-Gesetzesvorhaben/arbeitsschutzgesetz.html;jsessionid=B2EA53A9DFFF73A598D72099B8DBB006.delivery1-replication

Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e.V. (BME 2019): Leitfaden Nachhaltige Beschaffung. online: https://www.absthessen.de/pdf/BME_Leitfaden_Nachhaltige_Beschaffung_final.pdf

Bruch, Heike; Kowalewski, Sandra (o. J.): Gesunde Führung. Online: https://www.gesundebetriebe-aargau.ch/files/public/literatur/pdf/gesunde-fuehrung-wie-unternehmen-eines-gesunde-performancelkultur-entwickeln.pdf.

Bundesministerium für Arbeit und Soziales (2022) Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz – (LkSG) https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?startbk=Bundesanzeiger_BGBl&jumpTo=bgbl121s2959.pdf#__bgbl__%2F%2F*%5B%40 attr id%3D%27bgbl121s2959.pdf%27%5D__1674487848498

Deutscher Bundestag (2021): Drucksache 19/26140, 19. Wahlperiode, Unterrichtung durch die Bundesregierung, Erster Bericht der Nationalen Präventionskonferenz über die Entwicklung der Gesundheitsförderung und Prävention (Erster Präventionsbericht), mit Stellungnahme der Bundesregierung. Online: dserver.bundestag.de/btd/19/261/1926140.pdf

Deutsche Welle (2021): Dammbruch: Vales umstrittene Milliarden Entschädigung. Online: www.dw.com/de/dammbruch-vales-umstrittene-milliardenentschädigung/a-56482423

Die Drogenbeauftragte der Bundesregierung Bundesministerium für Gesundheit (2012) Nationale Strategie zur Drogen- und Suchtpolitik. Online: https://www.bundesdrogenbeauftragter.de/themen/drogenpolitik/nationale-strategie/

Domke, R.; Reinwald, E; Südwind e.V. Hrsg. (2020): Rohstoffe für Handys und Co.: Kupferabbau in Sambia. Online: https://www.suedwind-institut.de/alle-verfuegbaren-publikationen/fact-sheet-rohstoffabbau-f%C3%BCr-handy-und-co-kupferabbau-in-sambia.html

Forsa Politik- und Sozialforschung GmbH (2017): WhatsApp, Instagram und Co. – so süchtig macht Social Media DAK-Studie: Befragung von Kindern und Jugendlichen zwischen 12 und 17 Jahre. Online: https://www.dak.de/dak/bundesthemen/onlinesucht-studie-2106298.html#/

gesund.bund.de (o. J.): Stress: Auswirkungen auf Körper und Seele. online: https://gesund.bund.de/stress

Robert Koch Institut – RKI (2022): Pressemitteilung: Krankheitsstudie zeigt: Herz-, Lungen- und Schmerzerkrankungen haben den höchsten Anteil: online: https://www.rki.de/DE/Content/Service/Presse/Pressemitteilungen/2022/07_2022.html

salus klinik Lindow ( 2022): Pathologischer PC-/Internet-Gebrauch. Online: https://www.salus-kliniken.de/lindow-psychosomatik/psychosomatik/indikation/pathologischer-pc-internetgebrauch/

WiDOMonitor (2019): Gesundheitszustand und Gesundheitsverhalten von Auszubildenden Eine bundesweite Repräsentativ-Umfrage unter Auszubildenden in kleineren und mittleren Unternehmen. Ausgabe 2/2019. Online: https://www.wido.de/fileadmin/Dateien/Dokumente/Publikationen_Produkte/WIdOmonitor/wido_monitor_2019_2_azubis.pdf

Meike Baas/Martin Baethge (2017): Bertelsmannstiftung – Entwicklung der Berufsausbildung in Klein- und Mittelbetrieben https://www.bertelsmann-stiftung.de/fileadmin/files/BSt/Publikationen/GrauePublikationen/Entwicklung_Berufsausbildung_2017.pdf

EVA M+E-Studie “Evaluation der modernisierten M+E-Berufe”, 2022 https://www.iwkoeln.de/fileadmin/user_upload/Studien/Gutachten/PDF/2022/Evaluation_der_modernisierten_M_E-Berufe.pdf

SDG 4 Hochwertige Bildung

“Inklusive, gleichberechtigte und hochwertige Bildung gewährleisten und Möglichkeiten lebenslangen Lernens für alle fördern”

Das SDG zielt primär auf die globale Entwicklung von guten Bildungssystemen ab. Bildung ist die Grundlage dafür, dass Menschen ihre Situation individuell verbessern können. Im Berufsbildungssystem ist Deutschland weltweit führend – trotz einiger Defizite wie Personalausstattung, Digitalisierung oder knappe Investitionsbudgets – viele Länder versuchen ein ähnliches Berufsbildungssystem wie in Deutschland aufzubauen. Neben der individuellen Bildung als Ressource gilt es, Menschen für nachhaltige Entwicklung zu bilden, damit sie ihre eigenen Handlungen mit den Konsequenzen für die Umwelt verstehen und Veränderungen angehen können, um z. B. neue Entdeckungen zu machen oder Neues zu entwickeln – denn das ist die Grundlage von nachhaltiger Entwicklung (BMBF, 2022):

Insofern ist vor allem das Unterziel 4.7 relevant:

4.7 Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, Menschenrechte, Geschlechtergleichstellung, eine Kultur des Friedens und der Gewaltlosigkeit, Weltbürgerschaft und die Wertschätzung kultureller Vielfalt und des Beitrags der Kultur zu nachhaltiger Entwicklung

Das SDG 4 spiegelt sich in der fachlichen Unterrichtung der Stichpunkte der anderen SDG wider, mündet aber in den Positionen e und f der neuen Standardberufsbildposition (BMBF 2022):

e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln

f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren

10 “Goldene Handlungsregeln” für eine BBNE

Die Nachhaltigkeitsforschung und die Bildungswissenschaften haben inzwischen umfassende Erkenntnisse gesammelt, wie eine berufliche Bildung für Nachhaltigkeit gefördert werden kann (vgl. u. a. vgl. Schütt-Sayed u.a. 2021; Kastrup u. a. 2012; Melzig u. a. 2021). Das Ergebnis sind die folgenden 10 didaktischen Handlungsregeln, die das Berufsbildungspersonal dabei unterstützen, Lehr-/Lernprozesse zielgruppengerecht und angemessen zu gestalten. Diese insgesamt 10 Handlungsregeln lassen sich in vier Schritten zuordnen.

Schritt 1 – Richtig anfangen:
Identifizierung von Anknüpfungspunkten für BBNE

1) Ansatzpunkte: Fordern Sie die Verantwortung im eigenen Wirkungsraum heraus, ohne die Berufsschüler und Berufsschülerinnen mit „Megaproblemen“ zu überfordern!

2) Anknüpfungspunkte: Die Curricula sind Grundlage der Lehr-/Lernprozesse – es kommt darauf an, sie im Sinne der Nachhaltigkeit neu zu interpretieren!

3) Operationalisierung: Nachhaltigkeit ist kein „Extra- Thema“, sondern ein integraler Bestandteil des beruflichen Handelns!

Um nachhaltigkeitsorientierte Lehr-/Lernarrangements zu entwickeln, sind zunächst Anknüpfungspunkte für Nachhaltigkeit in den betrieblichen Abläufen zu identifizieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Ausbildungsordnungen und Lehrpläne die rechtliche Grundlage der beruflichen Bildung sind. Es gilt diese im Sinne der Nachhaltigkeit zu interpretieren, sofern nicht bereits konkrete Nachhaltigkeitsbezüge enthalten sind.

Wichtig ist dabei, dass Auszubildende nicht mit den „Megaproblemen“ unserer Zeit überfordert werden, sondern zur Verantwortung im eigenen Wirkungsraum herausgefordert werden – sowohl im Betrieb als auch im Privaten. Denn Auszubildende sind selbst Konsument/-innen, die durch eine angeleitete Reflexion des eigenen Konsumverhaltens die Gelegenheit erhalten, ihre „Wirkungsmacht“ im Rahmen ihrer beruflichen Tätigkeit in ihrer eigenen Branche zu verstehen.

Schritt 2 – Selbstwirksamkeit schaffen:
Eröffnung von Nachhaltigkeitsorientierten Perspektiven

4) Handlungsfolgen: Berufliches Handeln ist nie folgenlos: Machen Sie weitreichende und langfristige Wirkungen erkennbar!

5) Selbstwirksamkeit: Bleiben Sie nicht beim „business as usual“, sondern unterstützen Sie Schüler*innen dabei, Alternativen und Innovationen zu entdecken!

6) Zielkonflikte: Verstecken Sie Widersprüche nicht hinter vermeintlich einfachen Lösungen, sondern nutzen Sie sie als Lern- und Entwicklungschancen!!

7) Kompetenzen: Bildung für nachhaltige Entwicklung verbindet Wahrnehmen, Wissen, Werten und Wirken!

Im nächsten Schritt sind nachhaltigkeitsorientierte berufliche Perspektiven für die Auszubildenden zu eröffnen. Diese sollten an einer positiven Zukunftsvision und an Lösungen orientiert sein. Auszubildenden sind dabei die weitreichenden Wirkungen ihres Handelns vor Augen zu führen. Sie sollen verstehen können, warum ihr Handeln nicht folgenlos ist. Das bedeutet gleichzeitig, Auszubildenden die positiven Folgen eines nachhaltigen Handelns vor Augen zu führen. In diesem Zusammenhang ist die Selbstwirksamkeitserfahrung von großer Bedeutung. Sie ist eine der Voraussetzungen, um motiviert zu handeln. Auszubildende dabei zu unterstützen, Alternativen zum nicht-nachhaltigen Handeln zu erkennen und Innovationen für eine nachhaltige Entwicklung zu entdecken, sollte dabei für Lehrpersonen selbstverständlich sein. Dabei ist immer die individuelle Motivation der Auszubildenden entscheidend, denn zum nachhaltigen Handeln braucht es nicht nur Wissen (Kopf), sondern auch authentisches Wollen (Herz). Wesentlich ist hierbei die Gestaltung ganzheitlicher Lernprozesse, die sowohl den kognitiven als auch den affektiven und psychomotorischen Bereich einbeziehen (vgl. Költze, S.206).

Schritt 3 – Ganzheitlichkeit:
Gestaltung transformativer Lernprozesse

8) Lebendigkeit: Ermöglichen Sie lebendiges Lernen mit kreativen und erfahrungsbasierten Methoden!

9) Beispiele: Nutzen Sie motivierende Beispiele: Sprechen Sie über Erfolgsgeschichten, positive Zukunftsvisionen und inspirierende Vorbilder!

Aber wie können Lernsituationen in der Praxis so gestaltet werden, dass sie ganzheitlich aktivierend für die Auszubildenden sind? Es sollte ein lebendiges Lernen mit Hilfe kreativer, erfahrungsbasierter Methoden ermöglicht werden. Dies ist ein grundlegender (kein neuer) didaktischer Ansatz für die Förderung einer nachhaltigkeitsorientierten Handlungskompetenz. Im Kern bedeutet dies: Lernen mit Lebensweltbezug, welches ausgerichtet ist auf individuelle Lebensentwürfe und das eigene (auch künftige) berufliche Handlungsfeld, z. B. indem Recherchen im eigenen Unternehmen zu Möglichkeiten der Energieeinsparung durchgeführt werden. Lernen soll vor diesem Hintergrund vor allem unter Berücksichtigung der Sinne stattfinden, d. h. mit Körper und Geist erfahrbar sowie sinnlich-stimulierend sein. Die Auszubildenden sollen sich dabei zudem als Teil einer gestalterischen Erfahrungsgemeinschaft erleben. Dies kann durch gemeinsame Reflexionen über das eigene Verhalten und persönliche Erfahrungen gefördert werden, beispielsweise durch die Entwicklung und Verkostung eigener Lebensmittelkreationen unter Nachhaltigkeitsaspekten. Hierfür muss unbestritten immer auch der „Raum“ zur Verfügung stehen (siehe z.B. Hantke 2018 „‘Resonanzräume des Subpolitischen‘ als wirtschaftsdidaktische Antwort auf ökonomisierte (wirtschafts-)betriebliche Lebenssituationen“). Ebenso können motivierende Beispiele helfen – wie z. B. Erfolgsgeschichten und inspirierende Vorbilder.

Schritt 4 – Lernort Betrieb:
Entwicklung nachhaltiger Lernorte

10) Lernende Organisationen: Auch Organisationen können „Nachhaltigkeit lernen“: Entwickeln Sie Ihre Institution Schritt für Schritt zum nachhaltigen Lernort!

Schließlich geht es im vierten Schritt darum, den Lernort in den Blick zu nehmen und diesen als nachhaltigen Lernort zu gestalten. Den gesamten Betrieb nachhaltig auszurichten ist u. a. deshalb entscheidend, da andernfalls die an Nachhaltigkeit orientierten Inhalte der Ausbildung wenig glaubwürdig für Auszubildende sind. Der Betrieb als Institution sollte dafür an einem gemeinschaftlichen Leitbild ausgerichtet sein, welches neben den üblichen ökonomischen auch soziale und ökologische Ziele beinhaltet. So kann BBNE überzeugend in die Organisation integriert und vom betrieblichen Ausbildungspersonal umgesetzt werden.

SDG 4 und Mechatroniker:innen

Bildung ist heute mehr als nur Wissen: Bildung ist auch die Kompetenz, dieses Wissen artikulieren zu können oder die richtigen Fragen stellen zu können. Es ist die Kompetenz, zu erfassen, was der Adressat meint und welche Fragen er hat. Und auf diese Fragen sinnvolle und erklärende Antworten zu geben. Folgende Aspekte wären im (Aus)Bildungskontext zu behandeln bzw. zu diskutieren, um mögliche Antworten zu suchen:

Die Zusammenhänge entlang der Gewinnung von Rohstoffen und Energie, industrieller Produktion und Entsorgung und den damit verbundenen Auswirkungen auf Menschen, Umwelt und Klima sind vielfältig und komplex. Aufgrund mangelnder Information werden in der öffentlichen Debatte falsche Schwerpunkte benannt und entsprechend gehandelt.[Textflussumbruch]Ein Beispiel ist die Diskussion über die Vor- und Nachteile der Elektroautos (vgl. KLIMA ARENA o. J.). Als Argumente gegen die Elektromobilität werden verschiedene Argumente gebracht: Es dauert Jahre, bis das E-Auto einen ökologischen Vorteil hat; die Förderung von Lithium für Akkus ist extrem umweltschädlich; der CO2-Ausstoß bei der Stromerzeugung sorgt dafür, dass das E-Auto keinen Vorteil mehr hat; E-Autos lohnen sich gar nicht wegen geringer Reichweite und zu langen Ladezeiten; das deutsche Stromnetz kann ja so viele Autos gar nicht gleichzeitig laden sowie es gibt es nicht genug Ladesäulen. Alle diese Argumente – bis auf die Anzahl der Ladesäulen – wurden wissenschaftlich in vielen Studien widerlegt.
Als erstes geht es bei der Nachhaltigkeitskommunikation im Bereich der Mechatronik darum, den Blick auf die Gesamt-Wertschöpfungskette betrieblicher Produktion zu erweitern und die Auswirkungen aufzuzeigen, die die Gewinnung, Verarbeitung, Nutzung und Entsorgung von Rohstoffen und industriellen Gütern mit sich bringt.

Beispiele:

Der Abbau oder die Gewinnung von Rohstoffen ist immer mit negativen Auswirkungen auf Mensch wie Landvertreibungen, Zwangsumsiedlungen und eine zunehmende Verarmung der lokalen Bevölkerung und Umwelt wie Verseuchung des Trinkwassers und der Atemluft verbunden.
Die Produktion und Verarbeitung von Metallen ist sehr energieintensiv und damit verantwortlich für hohe Mengen an produziertem CO2.
Durch Zerspanung hergestellte Bau- und Formteile aus Metall können unter Umständen durch die Anwendung moderner Technologien wie additiver Fertigung (3D-Druck) ersetzt werden. Durch den Einsatz regenerativer Filamente führt dieser Prozess noch einmal zu einer höheren Nachhaltigkeit der Bauteilentwicklung.
Durch die Einhaltung einer Abfallhierarchie, einer Rangfolge von Maßnahmen, die bei der Vermeidung von Abfällen jeglicher Art und Fraktion zu berücksichtigen sind, und der Wiederverwendung oder Reparatur von Gebrauchsgütern, Werkzeugen und Maschinen, können deutliche Effekte erzielt werden.

Durch einen erhöhten Fokus auf Recycle- und Wiederverwendbarkeit der eigenen Produkte kann negativen Effekten wie werkstofflicher oder funktionaler Obsoleszenz entgegengewirkt werden.
Durch die energetischen Anforderungen des GEG, den flächendeckenden Einsatz von Smart Meter laut IME-VO und den steigenden Anteil an IT im Rahmen der digitalen Transformation entstehen Zielkonflikte zwischen deren Zielen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit und dadurch hervorgerufene Reboundeffekte (UBA , 2015)

Ein weiteres Handlungsfeld der Abfallvermeidung ist die Aufarbeitung von Altprodukten und deren Vermarktung als Gebrauchtprodukte, um ebenfalls Lebensdauer zu verlängern und die Anschaffung von neuen Produkten zu vermeiden.

Als Beispiel hierfür gilt das Retrofitting. Hierbei wird bei Fertigungsautomaten (CNC-Dreh- und Fräsmaschinen, industrielle Palettier, Transport, Speicher- und Handlingsysteme so wie Roboter) die veraltete elektronische Steuerung durch eine aktuelle ersetzt sowie Antriebe und Schaltkomponenten getauscht, damit der Verschleißvorrat der mechanischen Komponenten, der bei Elektronikkomponenten oft noch sehr groß ist, aufgebraucht werden kann.

Die Herausforderungen im Bereich Mechatronik liegen also nicht nur darin, entsprechende nachhaltige Angebote unter Aspekten der Energie-und Kosteneffizienz zu gestalten, sondern auch die Betreiber von Industrieanlagen so zu beraten, dass sie diese Angebote dauerhaft annehmen.

Quellenverzeichnis

BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit

Kastrup, Julia; Kuhlmeyer, Werner; Nölle-Krug, Marie (2022): Aus- und Weiterbildung des betrieblichen Bildungspersonals zur Verankerung einer Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. In: MICHAELIS, Christian; BERDING, Florian (Hrsg.): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Umsetzungsbarrieren und interdisziplinäre Forschungsfragen. Bielefeld 2022, S. 173-189

Költze, Horst (1993): Lehrerbildung im Wandel. Vom technokratischen zum humanen Ausbildungskonzept. In Cohn, Ruth C.; Terfurth, Christina (Hrsg.): Lebendiges Lehren und Lernen. TZI macht Schule. Klett-Cotta. S. 192 – 212

Handke, Harald (2018): „Resonanzräume des Subpolitischen“ als wirtschaftsdidaktische Antwort auf ökonomisierte (wirtschafts-)betriebliche Lebenssituationen – eine Forschungsheuristik vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeitsidee. In bwp@Berufs- und Wirtschaftspädagogik – online (Nr. 35), 2018, S. 1-23.

Melzig, Christian; Kuhlmeyer, Werner; Kretschmer, Susanne (Hrsg. 2021): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Die Modellversuche 2015–2019 auf dem Weg vom Projekt zur Struktur. Bonn 2021. Online: https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/16974

Schütt-Sayed, Sören; Casper, Marc; Vollmer, Thomas (2021): Mitgestaltung lernbar machen – Didaktik der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. In: Melzig, Christian; Kuhlmeier, Werner; Kretschmer, Susanne (Hrsg.): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Die Modellversuche 2015–2019 auf dem Weg vom Projekt zur Struktur. S. 200-227. Online: https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/16974

UBA Umwelt Bundesamt (2015): Rebound-Effekte: Ihre Bedeutung für die Umweltpolitik https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/texte_31_2015_rebound-effekte_ihre_bedeutung_fuer_die_umweltpolitik.pdf

SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz

“Umgehend Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen ergreifen”

Der Klimawandel ist längst keine Bedrohung einer fernen Zukunft mehr, sondern in weiten Teilen der Welt bereits deutlich spürbar. Nicht nur die Länder des globalen Südens sind von extremen Wetterereignissen wie Dürren oder Überschwemmungen betroffen. Auch in den Industrienationen, die vor allem für die Klimaerwärmung verantwortlich sind, zeigen sich erste Folgen. Das SDG 13 widmet sich einerseits der Bekämpfung des Klimawandels. Dieser wird realistisch betrachtet nicht mehr aufzuhalten sein. Eine Erwärmung der Erde noch in diesem Jahrhundert um 2,7 °C scheint wahrscheinlich (UN 2021). Deshalb zielt SDG 13 auch auf die Klimaanpassung und auf die Reduzierung der Klimaauswirkungen ab. Ebenso fordert es Aufklärung und Sensibilisierung (Destatis 2022).

Für die Industrie sind hierbei vor allem diese Unterziele relevant:

13.1 Die Widerstandskraft und die Anpassungsfähigkeit gegenüber klimabedingten Gefahren und Naturkatastrophen in allen Ländern stärken.
13.3… Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern

Die Schnittmengen des SDG 13 mit der Standardberufsbildposition liegen vor allem in der Reduzierung der direkten und indirekten Emissionen (Belastung der Umwelt) sowie der nachhaltigen Nutzung von Energie (BIBB 2021:6f.):

a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen

e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln

f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren

SDG13 und Mechatroniker:innen

Das 2015 im Klimaabkommen von Paris festgeschriebene Ziel ist es, den weltweiten Temperaturanstieg auf deutlich unter 2 Grad Celsius, möglichst auf 1,5 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter zu beschränken (BMZ 2022). Erschwingliche und ausbaufähige Lösungen dafür sind bereits jetzt verfügbar. Immer mehr Menschen greifen auf erneuerbare Energien zurück. Staatliche Maßnahmen reduzieren die Emissionen von Treibhausgasen und stärken die Anpassung an den Klimawandel. Der Klimawandel ist jedoch eine globale Herausforderung, der keine nationalen Grenzen kennt. Für die Lösung dieses globalen Problems ist daher eine Koordination auf internationaler Ebene unverzichtbar (UNRIC 2022).

Verursacht wird der Klimawandel durch die Emission von verschiedenen Gasen, den sogenannten Treibhausgasen. Ihnen gemeinsam ist ihre Undurchlässigkeit für die (Infrarot-)Wärmestrahlung der Erde, was zur Erderwärmung führt. Die verschiedenen Treibhausgase tragen unterschiedlich stark zum Klimawandel bei und bleiben zudem unterschiedlich lange in der Atmosphäre. Das IPCC (International Panel for Climate Change) definiert deshalb das Global Warming Potential (GWP, die erwärmende Wirkung für den Klimawandel) eines Stoffes in hundert Jahren im Vergleich zu Kohlendioxid CO2 wie folgt (vgl. My Climate (o. J.):

Kohlendioxid CO2: 1 (Bezugswert)
Methan CH4: 28
Stickstoffdioxid N2O: 265
FCKW (verboten) > 12.000

Klimaschutz und Klimaneutralität sind stark verknüpft mit Prozessverständnis, wie zum Beispiel thermische Prozesse, die ressourceneffizient geführt werden, welche Materialien eingesetzt werden und wie man das Gewicht der Komponenten reduziert, wie man Bewegungsabläufe und den Maschineneinsatz steuert, wie man Traglasten optimiert und Überspezifikation vermeidet. Schon beim Design eines Produkts muss es das Ziel sein, Rohstoffe einzusparen. Beispielsweise sollten Maschinen, Anlagen und Geräte modular aufgebaut sein, so dass man Einzelteile herausnehmen und sie ersetzen kann.

Mechatroniker/-innen haben im Rahmen ihrer Tätigkeit und in Abhängigkeit von ihrem Einsatzgebiet vielfältige Einflussmöglichkeiten und ggf. Entscheidungsspielraum Maßnahmen für den Klimaschutz anzustoßen bzw.umzusetzen (Beispielhafte Maßnahmen sind in den Ausführungen zu SDG 7, 9 und 12 aufgeführt), da sie mit vielen anderen Berufsbildern zur Umsetzung von komplexen technischen Lösungen zusammenarbeiten müssen. Ihre Tätigkeiten finden sich deshalb in allen Bereichen des Klimaschutzes, die sich unter die Begriffe Energiewende (Hauswärmewende), Verkehrswende, Industriewende und Agrarwende zusammenfassen lassen (Handbuch Klimaschutz, 2020 S. 19 ff). In all diesen Bereichen sind Mechatroniker:innen direkt beteiligt und fungieren als Bindeglied für die nachgelagerten Professionen:

Grundlage für unser Wirtschaften und unser alltägliches Leben ist eine stabile und nachhaltige Energieversorgung. Bei der Nutzung von Wind, Wasser und Erdwärme erfolgt immer eine “mechanische” Behandlung von Energie und eine elektronische Steuerung, die ohne Mechatroniker nicht zu realisieren wäre.
Die Verkehrswende wird entweder elektrisch oder basiert auf Wasserstoff. In beiden Fällen wird chemische Energie in Kraft umgewandelt und dies ist die Domäne der Mechatronik in Zusammenarbeit mit Elektroniker*innen und Chemiker*innen. Darüber hinaus wird es eine Transformation von traditionellem Verkehrswesen hin zu Technologien wie autonomes Fahren oder Liefern mit Drohnen oder Robotern geben.
Alle Güter müssen produziert werden und sind somit auf Fertigungsanlagen angewiesen, die ihrerseits Energie und Rohstoffe nutzen. Dieser Bereich ist gleichfalls eine Domäne der Mechatroniker*innen wären diese Systeme nicht möglich. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Transformation von Produktionsprozessen und Energieeinsatz sowie der Vermeidung von CO2 durch Minderung der Grundstoffintensität oder Grundstoffsubstitution.
Die Agrarwende ist vor allem die Digitalisierung der landwirtschaftlichen Maschinen, Geräte und Prozesse. Hier ist eine Industrialisierung zu beobachten, die ohne Digitalisierung nicht denkbar wäre, denn immer weniger Menschen produzieren immer mehr Agrargüter. Die Herausforderung der Mechatroniker*innen liegt hierbei vor allem darin, den Maschinen- und Gerätepark zu digitalisieren.

Energiewende

Nur wenn jederzeit genug erneuerbarer Strom zur Verfügung steht, kann die Transformation in den anderen Sektoren gelingen. Notwendig ist eine Verdoppelung der Stromproduktion in Deutschland bis 2038, davon sollen über 90 Prozent aus Wind- und Sonnenenergie stammen, ein Ausbau der örtlichen Stromnetze für die Elektroautos und für die Stromeinspeisung durch Photovoltaik und Möglichkeiten, die Schwankungen im Energiesystem auszugleichen, die durch die Nutzung von erneuerbaren Energien größer werden. Dazu braucht es tägliche Batteriespeicher und Stauseen sowie neuartige Speicher für die wöchentlichen Schwankungen. Hinzu kommen Wasserstoff und E-Brennstoffe, die aus grünem Strom hergestellt, in Gaskavernen gelagert und vor allem im Winter zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt werden. (ebd.)

Der Energiesektor steht vor der großen Aufgabe, so schnell wie möglich alle Kohlekraftwerke abzuschalten, da diese die größten Treibhausgasquellen in Deutschland sind. Die Energiewirtschaft ist für 30 Prozent der in Deutschland produzierten THG-Emissionen verantwortlich. Diese setzen sich hauptsächlich aus den Emissionen von Kohlekraftwerken (24 Prozent der gesamten TGH) und Gaskraftwerken (4 Prozent der gesamten THG) zusammen. Im April 2023 gingen die letzten Atomreaktoren vom Netz, und auch die Erdgaskraftwerke müssen mittelfristig abgeschaltet werden, da sie viele Emissionen verursachen. In den nächsten Jahren wird die klassische Stromerzeugung also stark zurückgehen. Gleichzeitig wird der Stromverbrauch rasant ansteigen, weil neue Verbraucher wie Wärmepumpen und Elektroautos hinzukommen. Die anderen Sektoren können nur klimaneutral werden, wenn genug erneuerbare Energie zur Verfügung steht. Die Umstellung des Energiesektors und der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung haben deshalb höchste Priorität (Hentschel 2020, S.33 ff).

Beispiel: Substitution von Seltenen Erden in Magneten

Sowohl die Energiewende als auch die Verkehrswende mit der Elektromobilität sind auf leistungsfähige Permanentmagneten für die Motoren angewiesen. Meist werden Magneten eingesetzt, die ihre guten magnetischen Eigenschaften den Elementen wie Neodym und Dysprosium aus der Elementgruppe der Seltenen Erde verdanken. Doch auf dem Weltmarkt sind diese Rohstoffe knapp. Sie gehören zu den “kritischen Rohstoffen”, denn der Ausbau von Zukunftstechnologien hängt davon ab, ob ausreichende Mengen gewonnen (bzw. für Deutschland importiert) werden können (Fraunhofer Gesellschaft o. J.).

Potenzielle Alternativen zu Generatoren mit Permanentmagneten sind mehrpolige Synchrongeneratoren und Kurzschlussläufer-Induktionsgeneratoren. Eine weitere Option ist der Einsatz von Hybridantriebsgeneratoren, bei denen ein kleinerer Permanentmagnet als in Standardsystemen verwendet wird. Dies könnte zu einer Verringerung des Einsatzes von Neodym, Praseodym und Dysprosium um bis zu zwei Drittel pro Turbine führen. In Zukunft könnten auch supraleiterbasierte Generatoren, wie im EU Projekt EcoSwing getestet, eine Alternative darstellen (INEA 2020).

EcoSwing arbeitet an der Demonstration eines supraleitenden, kostengünstigen und leichten Antriebsstrangs für eine moderne 3,6-MW-Windturbine (ebd.). Ziel ist es, die Vorteile der Verwendung supraleitender Materialien in Windkraftanlagen in Thyborøn in Dänemark zu demonstrieren. Dieser Generator ist der erste direkt angetriebene supraleitende Generator in voller Größe für eine Windturbine und verspricht einen Schrittwechsel in der Generatorentwicklung. Der direkte Vorteil ist eine erwartete Gewichtseinsparung von mehr als 40 Prozent im Vergleich zu konventionellen Direktantriebsgeneratoren. Für die gesamte Gondel bedeutet dies 25 Prozent weniger Gewicht und natürlich auch proportional weniger Materialeinsatz. Ein besonders willkommener Nebeneffekt ist, dass die von EcoSwing entwickelte Technologie nahezu ohne seltene Erden auskommt, d.h. mit Rohstoffen, die nur begrenzt verfügbar sind und deren Preise schwanken (ebd.).

Verkehrswende

Der Verkehr soll bis 2035 treibhausgasneutral werden. Möglichst viel Güter- und Personenverkehr wird auf Schienenverkehr, Schiffe, Busse und Fahrräder verlagert. Der restliche Personenverkehr findet überwiegend mit Elektroautos statt. Im Güterverkehr werden LKWs auf elektrische Antriebe (Oberleitungen und/oder Batterien) oder E-Brennstoffe umgestellt (Hentschel 2020, S.33 ff).

Der Verkehrssektor ist für 22 Prozent der gesamten THG Emissionen in Deutschland verantwortlich. Drei Viertel der Verkehrsemissionen entstehen durch Benzin- und Dieselfahrzeuge im Straßenverkehr, wobei PKWs etwa zwei Drittel und LKWs etwa ein Drittel ausmachen. Die dritte große Quelle sind Flugzeuge, die bei der Verbrennung von Kerosin Treibhausgase ausstoßen und 4 Prozent der gesamten THG-Emissionen in Deutschland erzeugen. Zusätzlich haben auch die Kondensstreifen negative Effekte auf das Klima. Zum Verkehr zählen auch die Emissionen von Raffinerien, da diese überwiegend Treibstoffe für den Verkehr produzieren (Prinzip Well-to-Wheel). Viel kleiner ist der Beitrag von Bahn und Schiffsverkehr.(ebd.).

Beispiel: Substitution von Lithium durch Eisenphosphat oder Wasserstoff

Zentral für die Verkehrswende ist die Elektromobilität. Bisher werden fast alle Fahrzeuge mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet. Allerdings entwickelt sich die Batterietechnik derzeit sehr schnell, denn der zukünftige Bedarf für die Elektrifizierung ist riesig: Es gibt geschätzt 1,4 Mrd. PKWs (live-counter o. J.). Auch wenn diese Schätzung auf Basis von älteren Erhebungen und den Produktionszahlen der PKW-Hersteller basiert und mit Unsicherheiten behaftet ist, ist der PKW-Markt einer der wichtigsten Konsummärkte.

Lithium-Ionen-Batterien haben Vorteile (hohe Energiedichte, geringes Gewicht, hohe Zyklenzahl u.a.), aber auch Nachteile: Einen hohen Preis (u.a. wegen der Nutzung von Cobalt in der Elektrode) und eine geringe Marktverfügbarkeit (Nachfrage übersteigt das Angebot). Deshalb liegt es für die Industrie nahe, Alternativen zu suchen. Derzeit sind zwei Konzepte mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen im Wettbewerb miteinander:

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (Energieexperten 2019; Pylontech o. J.; Chemie-Schule o. J. und RCT Power o. J.): Diese Batterien befinden sich derzeit in einer intensiven Phase der Weiterentwicklung und werden vermutlich ein Ersatz für die Lithium-Ionen-Batterien in vielen Bereichen (Wohnungen, LKW, gewerbliche Anlagen mit geringeren Stromverbräuchen) sein. Anstelle von Cobalt wird Eisen in der Kathode verwendet, die Anode besteht aus Graphit. Sie benötigen nur nur 80 g Li (4,5 Gewichts-Prozent, LiCo-Batterien 160 g Li) für 1.000 Wh und haben ein geringes Brandrisiko aufgrund der geringen Energiedichte (<90 Wh/kg) sowie keinen freien Sauerstoff in der Redoxreaktion. Der Memory-Effekt ist vernachlässigbar, der Wirkungsgrad beträgt 93-98 Prozent. Sie haben zudem eine hohe Zyklenfestigkeit (mehr als 6.000) bei geringem Kapazitätsverlust (5 Prozent). Zum Vergleich: Ein Blei Akku hält rund 600 Ladezyklen. Lithium-Phosphat-Batterien werden sowohl für mobile als auch stationäre Anwendungen verwendet, sowohl im Eigenheim Bereich als Speicher für PV-Strom bis hin zu Großanlagen. Tesla ist hierbei einer der Vorreiter. Das Unternehmen hat 2017 in Australien den (damaligen) größten Energiespeicher mit Lithium-Batterien errichtet: 100 MW Leistung und 125 MWh Speicherkapazität (Erneuerbare Energien 2021). Inzwischen gibt es aber ein Speichersystem mit einer Kapazität bis zu 300 MWh (Ingenieur.de 2021).
Brennstoffzellen: Ein Brennstoffzellenauto (FCEV) wird ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben. Der Strom wird in einer Wasserstoff-Brennstoffzelle erzeugt. Bei der Nutzung von Wasserstoff in Fahrzeugen ist von entscheidender Bedeutung, dass dieser mit elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird, ein sogenannter grüner Wasserstoff – denn nur dann ist sein Einsatz in Fahrzeugen CO2-frei und damit klimaneutral. Die Herstellung von grünem Wasserstoff erfolgt mittels Elektrolyse von Wasser. Das Umweltbundesamt hält den Einsatz von Wasserstoff im Straßenverkehr nur in den Bereichen für sinnvoll, “in denen eine direkte Nutzung von erneuerbarem Strom nicht möglich ist”, etwa aufgrund eines hohen Energiebedarfs oder großer Reichweiten, wie beispielsweise im Seeverkehr, im internationalen Flugverkehr oder unter bestimmten Umständen im Straßengüterfernverkehr (Umweltbundesamt 2022h). Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind leiser, wartungsärmer und – bei Herstellung des Wasserstoffs aus regenerativen Quellen – CO2-neutral. Umweltzonen und emissionsbedingte Durchfahrtsverbote stellen keine Probleme mehr dar. Zwar sind erste Fahrzeuge bereits auf dem Markt verfügbar, jedoch muss die Brennstoffzellenentwicklung bei einer Einführung bis 2025 deutlich beschleunigt werden (KIT 2020). Gleichwohl ist die Entwicklung von Lkw-Antrieben auf Wasserstoffbasis branchenweit auf einem nie dagewesenen Höchststand. Etablierte Unternehmen, darunter Hersteller wie Hyundai oder Daimler Trucks, aber auch völlig neue Anbieter wie die US-amerikanische Firma Nikola, die in Kooperation mit IVECO und Bosch an der Marktreife von Brennstoffzellen-Lkws feilt, überbieten sich im Rennen um Effizienz, Reichweite und Fortschrittlichkeit. Verwunderlich ist diese Entwicklung angesichts der Vorteile von grünem Wasserstoff nicht: Große Tanks ermöglichen hohe Reichweiten mit einer Tankfüllung. Verschiedene Hersteller arbeiten mit Konzepten, die Reichweiten zwischen 400 und über 1000 Kilometern versprechen. Der Tankprozess ähnelt dabei dem bisherigen Ablauf. Ein Umstellen ganzer Prozesse auf längere Lade- und Standzeiten ist daher nicht nötig. Und Innenstädte, die lärm- und feinstaubbelastet sind, können schon in wenigen Jahren deutlich entlastet werden.

Industriewende

Die Kraftwerke der Industrie werden nach und nach abgeschaltet und der Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen. Die Industrieanlagen werden weitgehend in Richtung Elektrifizierung und/oder Wasserstoffwirtschaft umgebaut. Dies gilt besonders für die Grundstoffindustrien wie Zement, Stahl und Chemie. Wirtschaftszweige, in denen das nicht möglich ist, werden so weit wie möglich auf Ersatzprodukte umgestellt. (Hentschel 2020, S.33 ff). Das Kyoto-Protokoll nennt folgende Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), und Lachgas (N2O) sowie die fluorierten Treibhausgase (F-Gase): wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW), und Schwefelhexafluorid (SF6). Seit 2015 wird Stickstofftrifluorid (NF3) zusätzlich einbezogen. In Deutschland entfallen 87,1 Prozent der Freisetzung von Treibhausgasen auf Kohlendioxid, 6,5 Prozent auf Methan, 4,6 Prozent auf Lachgas und rund 1,7 Prozent auf die F-Gase (im Jahr 2020). Die Emissionen von Stickstofftrifluorid sind verschwindend gering. (UBA, 2022)

Der Industriesektor verursacht 22 Prozent der Emissionen in Deutschland. Zwei Drittel davon sind bedingt durch den Energieverbrauch und können durch Elektrifizierung und Verwendung grüner Brennstoffe vermieden werden. Industriekraftwerke- und maschinen sind für 8 Prozent, die Stahl- und Metallherstellung für 6 Prozent der gesamten in Deutschland erzeugten THG-Emissionen verantwortlich.

Problematisch sind jedoch Emissionen, die durch chemische Prozesse entstehen: Die Zementherstellung kann beispielsweise nur klimaneutral werden, wenn weniger Zement verbaut wird. Die Größenordnung an erzeugten THG beträgt 4 Prozent der gesamten THG Emissionen in Deutschland. Die Chemieindustrie verbraucht bisher große Mengen an fossilen Rohstoffen, die durch elektrisch erzeugte grüne Rohstoffe ersetzt werden müssen.

Maßnahmen, die zum Klimaschutz beitragen, sind so vielfältig wie die Einsatzmöglichkeiten von Mechatroniker:innen in der Wirtschaft – ob im Energiesektor bei der Wartung- und Instandhaltung von Kraftwerken oder der Errichtung und Wartung von Windenergie- oder PV-Anlagen, im Verkehrssektor bei der Herstellung, Wartung und Instandhaltung von Fertigungsstraßen zur Serienproduktion von z. B. Elektroautos oder Industriesektor bei der Optimierung und Modernisierung von Fertigungsanlagen – Mechatroniker:innen sind direkt involviert.

Beispiel: Abwärmenutzung bei Stahl- und Zementherstellung

Die Bilstein GmbH & CO. KG in Nordrhein-Westfalen (Bilstein-Gruppe o.J) bearbeitet Stahlbänder für die Möbel-, Werkzeug- und Automobilindustrie. Damit sich die Stahlbänder später verformen und somit weiterverarbeiten lassen, müssen sie erhitzt und danach wieder abgekühlt werden. Die bei diesem Rekristallisationsprozess freigesetzte Abwärme wird genutzt, um mit Hilfe einer ORC-Anlage Strom zu erzeugen. Der ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) ist eine verlässliche und seit langem erfolgreiche Technologie, um aus (Ab-) Wärme Strom zu erzeugen (E.ON; o. J.). Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren reicht bei der ORC-Anlage die vergleichsweise niedrige Temperatur der Abwärme für die Stromerzeugung aus. Durch die effiziente Abwärmenutzung spart der Betrieb nicht nur Strom, sondern kann die Wärme auch zum Beheizen von Gebäuden verwenden sowie durch die schnellere Abkühlung seine Produktion beschleunigen.

Die Portland-Zementwerke Gebr. Wiesböck & Co. GmbH (Rohrdorfer o. J.) in Oberbayern produziert Zement für die Bauindustrie. Dafür werden die benötigten Rohstoffe zusammen mit Zusatzstoffen in einem Drehrohrofen zu Zement-Klinkern gebrannt. Die 400 °C heißen, staubhaltigen Abgase aus dem Drehrohrofen werden zum einen genutzt, um die Roh- und Hilfsstoffe für den Brennprozess vorzuwärmen. Zum anderen werden sie in einen Abhitzekessel geleitet, um Wasserdampf zu erzeugen. Der Dampf betreibt anschließend eine Turbine, die über einen Generator Strom erzeugt. Das Kraftwerk kann damit 30 Prozent des benötigten Stroms selbst produzieren. Das entspricht einer Einsparung von 80.000 t CO2 pro Jahr.

Agrarwende

Die Landwirtschaft ist neben dem Energiebereich und der Industrie ebenfalls ein wichtiger Verursacher von Treibhausgasen in Deutschland. In der Landwirtschaft werden neben Kohlendioxid auch Methan und Lachgas freigesetzt, die aufgrund ihrer hohen klimaschädigenden Wirkung besonders problematisch sind. Klimagase entstehen sowohl in der Viehzucht als auch beim Ackerbau. Das Umweltbundesamt hat berechnet, dass die Emissionen aus der Landwirtschaft einen Anteil von etwa 8,2 Prozent an den gesamten Treibhausgasemissionen in Deutschland ausmachen (UBA 2021b). Wiederkäuende Rinder, Mist- und Güllelagerung sowie gedüngte Felder sind wesentliche Quellen für die Freisetzung von Methan, Lachgas und Ammoniak. Weiterhin fallen in der Landwirtschaft Lebensmittelabfälle an, der größte Teil der Energieaufwendungen zur Produktion dieser Lebensmittel geht dabei verloren (es sei denn, die Abfälle können als Viehfutter genutzt werden).

Darüber hinaus trägt auch die Änderung bei der Landnutzung zur Emission klimaschädigender Gase bei. In der Biosphäre stellen Böden und deren Vegetation ein komplexes Speichersystem von Kohlenstoff und dessen Verbindungen dar. Durch intensive landwirtschaftliche Nutzung (z. B. Trockenlegung von Mooren oder Viehzucht bzw. Sojaanbau auf Urwaldflächen) wird ebenfalls Kohlendioxid freigesetzt.

Beispiel: Digitalisierung von Geräten und Maschinen

Der Einsatz digitaler Technologien in der Landwirtschaft findet immer weitere Verbreitung – sowohl im Stall als auch auf dem Feld. Beispiele sind der Einsatz von Sensoren für mehr Tierwohl in der Milchwirtschaft, autonome Fütterungssysteme, die Nutzung von Drohnen für den teilflächenspezifischen Pflanzenschutz oder der Einsatz von Feldrobotern zur Unkrautbekämpfung.

Typisch für die Digitalisierung der Landwirtschaft generell sind folgende zwei Eigenschaften: Zum einen kann die landwirtschaftliche Produktion aufgrund der verfügbaren Daten mit einer sehr hohen Präzision erfolgen (teilflächenspezifische Bewirtschaftung / Precision Farming). Zum anderen werden die landwirtschaftlichen Entscheidungen, die zuvor weitgehend von den Landwirten aufgrund ihres Wissens und ihrer Erfahrungen gefällt wurden, zunehmend von einem vernetzten System übernommen, das selbstständig Entscheidungsparameter aus mathematischen Modellen zusammenstellt und verarbeitet (Smart Farming, Behrendt et al. 2022).

In der Politik wird Digitalisierung als Lösungsansatz angesehen, um den vielfältigen Herausforderungen an die Landwirtschaft (Wettbewerb und Preisdruck auf internationalen Märkten, Arbeitskräftemangel, natürliche Optimierungsgrenzen) erfolgreich zu begegnen. Darüber hinaus werden in der Digitalisierung vielfältige Potenziale für den Umwelt-, Ressourcen- und Klimaschutz gesehen, die den ökologischen Fußabdruck der Landwirtschaft erheblich reduzieren könnten (Kehl et al. 2021). Chancen ergeben sich vor allem in folgenden Bereichen:

Reduzierter Energieverbrauch: Diese ergeben sich u.a. durch teilflächenspezifische Bewirtschaftungsmaßnahmen. Dabei werden Maßnahmen wie Bodenbearbeitung, Pflanzenschutz und Düngung gezielt dort vorgenommen, wo es notwendig ist, und nicht großräumig auf dem gesamten Feld. Ein solches Vorgehen ermöglicht Kraftstoffeinsparungen und dadurch verringerte Treibhausgasemissionen (Kehl et al. 2021, S. 11). Des Weiteren sind Energieeinsparungen durch den Einsatz von automatischen Lenksystemen möglich. Derartige Lenksysteme nutzen Satellitensignale zur automatischen Übernahme der Traktorsteuerung, wodurch Mehrfachüberfahrten vermieden werden. Dies reduziert den Kraftstoffverbrauch (sowie Arbeitszeit und Ressourceneinsatz) bei der Feldbewirtschaftung.
Reduzierter Düngemitteleinsatz: Nitrat-Düngemittel zersetzen sich teilweise bakteriell zu N2O, einem Gas mit einer sehr hohen Klimawirksamkeit. Die Menge an eingesetzten Düngemitteln kann durch verschiedene digitale Technologien und Anwendungen verringert werden. Bei Düngestreuern und Gülleverteilern sind Geräte mit einer automatischen Teilbreitenschaltung bereits weit verbreitet. Mit dieser Technologie kann eine dynamische Anpassung von Streubreite und Ausbringmenge vorgenommen werden (z. B. bei schmalen Feldstreifen). Einsparpotenziale lassen sich insbesondere dann realisieren, wenn Düngemaßnahmen teilflächenspezifisch erfolgen, anstatt Düngemittel großflächig auf dem Feld auszubringen. Hierzu werden Applikationskarten erstellt, auf denen festgehalten wird, welche Nährstoffbedarfe in welchen Bereichen eines Feldes vorhanden sind. Die Informationen hierfür werden mittels Bild- und Sensordaten erhoben. Studien gehen davon aus, dass die teilflächenspezifische Düngung einen signifikanten Beitrag zur Minderung des landwirtschaftlichen Zielkonflikts zwischen steigenden Anforderungen an ökonomische Effizienz einerseits und ökologische Nachhaltigkeit andererseits leisten kann (Speckle et al. 2020).
Reduzierter Pestizideinsatz: Potenziale bestehen auch hier zum Einen bei Geräten mit einer automatischen Teilbreitenschaltung (Möglichkeit der Deaktivierung einzelner Spritzdüsen Segmente), um eine möglichst präzise und sparsame Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln auf dem Feld zu ermöglichen (Motsch et al. 2021). Zum Anderen werden digitale Technologien eingesetzt, um eine teilflächenspezifische Anwendung von Pestiziden zu ermöglichen. So werden beispielsweise Drohnen eingesetzt, um Unkrautnester im Feld zu identifizieren, die dann gezielt bekämpft werden können. Große Chancen werden auch der autonomen Feldrobotik zugerechnet. Dabei fahren Feldroboter autonom über die Fläche. Mithilfe von Sensoren nehmen sie Informationen über den Pflanzenbestand auf, verarbeiten die gesammelten Daten in Echtzeit und können so Nutzpflanzen von Unkräutern unterscheiden. Die auf diese Weise lokalisierten Unkräuter werden daraufhin vom Roboter mechanisch beseitigt. Laut Kehl et al. (2021) haben wissenschaftliche Untersuchungen durchschnittliche Herbizideinsparungen von rund 40 Prozent ermittelt, wenn digitale Technologien verwendet werden.
Verringerung von Treibhausgasemissionen: Mittels digitaler Lösungen können Treibhausgase verringert werden. Hervorzuheben sind die automatisierte Fütterung, die durch eine Futteroptimierung zur Methanreduzierung beitragen kann, die teilflächenspezifische Bodenbearbeitung und teilflächenspezifische Stickstoffdüngung, die die Bildung von Distickstoffoxid verringern können, sowie automatisierte Lenksysteme, die Kraftstoffeinsparungen und damit die Reduzierung von Kohlendioxidemissionen ermöglichen.

Quellenverzeichnis

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BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (2020): Empfehlung des Hauptausschusses des Bundesinstituts für Berufsbildung vom 17. November 2020 zur „Anwendung der Standardberufsbildpositionen in der Ausbildungspraxis“. BAnz AT 22.12.2020 S4. Online: https://www.bibb.de/dokumente/pdf/HA172.pdf

Bilstein-Gruppe o. J.: Nachhaltigkeitsbericht 2022. Online: https://www.bilstein-gruppe.de/cms/wp-content/uploads/2016/12/BILSTEIN_GROUP_Nachhaltigkeitsbericht_2022_DE_V1.01_interaktiv.pdf

E.On (o. J.): https://www.eon.com/de/geschaeftskunden/technologie/orc-loesungen.html

Energieexperten (2019): Wie gut sind Lithium-Eisen-Phosphat-Stromspeicher? Online https://www.energie-experten.org/erneuerbare-energien/photovoltaik/stromspeicher/lithium-eisen-phosphatChemie-Schule (o. J.): Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator. Online: https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator

Fraunhofer Gesellschaft (o. J.): Leitprojekt: Kritikalität Seltener Erden. Online: https://www.fraunhofer.de/de/forschung/fraunhofer-initiativen/fraunhofer-leitprojekte/abgeschlossene-leitprojekte/fraunhofer-seltene-erden.html

Hentschel, Karl-Martin (2020I): Handbuch Klimaschutz, S33 ff

INEA Innovation and Network Agency der EU-Kommission (2020): EcoSwing. Online: https://ec.europa.eu/inea/en/horizon-2020/projects/h2020-energy/wind/ecoswing , bzw.:

Ingenieur (2021 online): Ranking: Batteriespeicher https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/batterie-die-groessten-energiespeicher-der-welt/

Kehl, Christoph; Meyer, Rolf; Steiger, Saskia (2021): Digitalisierung der Landwirtschaft: gesellschaftliche Voraussetzungen, Rahmenbedingungen und Effekte. Teil II des Endberichts zum TA-Projekt. TAB-Arbeitsbericht Nr. 194. Hg. v. Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag. Online: https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000142951/146338637

KIT – Karlsruher Institut für Technologie (2020): Neue Produktionstechnologie für schwere Nutzfahrzeuge. Online: https://www.kit.edu/kit/pi_2020_108_neue-produktionstechnologie-fur-schwere-nutzfahrzeuge.php -9b537c7dd20b?t=1583241728000

live counter (o. J.): Weltbestand an Autos. Online: https://live-counter.com/autos/

Motsch, V.; Hauser, L.; Schuster, J.; Bauer, A.; Bauer, T.; Brunner, M. et al. (2021): Dissemination of precision farming technologies in Austria in the context of energy savings potential. A survey on the mechanization of Austrian arable farms. In: Andreas Meyer-Aurich et al. (Hrsg.): Informatik in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft. Fokus Informations- und Kommunikationstechnologien in kritischen Zeiten. 41. GIL-Jahrestagung 08.-09. März 2021

Pyolontech: GreenAkku o. J.: PYLONTECH LiFePO4 Speicher 48V – 2,4 kWh – US2000 C. Online; https://greenakku.de/Batterien/Lithium-Batterien/48V-Lithium/PYLONTECH-LiFePO4-Speicher-48V-2-4-kWh-US2000-C::3276.html

RCT Power (o. J.): 3 GRÜNDE FÜR LITHIUM-EISENPHOSPHAT BATTERIESPEICHER. Online: www.rct-power.com/de/newsreader-1393/batteriespeicher-lithium-eisenphosphat.html

Rohrdorfer (o. J.): Online: https://www.rohrdorfer.eu/nachhaltigkeit/

Speckle, Johannes; Angermair, Wolfgang; Brohmeyer, Franziska; Brüggemann, Lena; Spicker, Andreas; Pauli, Sebastian A. (2020): Teilflächenspezifische Düngung als Reaktion auf wachsende gesellschaftliche Anforderungen und als Beitrag zur Entspannung des Widerspruches zwischen Ökonomie und Ökologie. In: Gandorfer et al. (Hrsg.): Informatik in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft. Fokus: Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier. 40. GIL-Jahrestagung.

UBA Umweltbundesamt (2021b): Emissionsquellen. Online: www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen/emissionsquellen#landwirtschaft

UBA Umweltbundesamt (2022h): Spezifische Emissionen des Straßenverkehrs. Online: https://www.umweltbundesamt.de/daten/verkehr/emissionen-des-verkehrs

Umweltbundesamt (2022g) Welche Treibhausgase betrachtet das ⁠UBA⁠ für die internationale Berichterstattung? https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/treibhausgas-emissionen/die-treibhausgase

	in Terawattstunden	in Prozent
Gesamtenergieverbrauch	2.407	100
Industrie	699	29,0
Haushalte	670	27,8
Verkehr	653	27,1
Gewerbe, Handel und Dienstleistungen	385	16,0

	in Terawattstunden	in Prozent
Industrie gesamt	699	100
Stein-, Braunkohlen	115	16,4
Mineralölprodukte	25	3,6
Gase	250	35,7
Strom (inkl. erneuerbarer Energien)	213	30,4
Fernwärme	48	6,9
Erneuerbare Wärme	34	4,8
Sonstige Energieträger	15	2,2

	in Mrd. Kilowattstunden
Herstellung von Chemischen Erzeugnissen	304,7
Metallerzeugung und -bearbeitung	228,5
Kokerei und Mineralölverarbeitung	103,9
Herstellung v. Glas, Keramik, Verarbeitung v. Steinen und Erden	84,7
Herstellung von Papier, Pappe und Waren daraus	69,9
Herstellung von Nahrungs- und Futtermitteln	59,1
Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen	36,1
Herstellung von Metallerzeugnissen	22,2
Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren	22,2
Maschinenbau	19,2

	Einheit	BHKW-Modul (999kW; 5000h/a)	Gaskessel	GuD-Kraftwerk
Wirkungsgrad elektrisch	–	0,41	–	0,53
Wirkungsgrad thermisch	–	0,47	0,92	–
elektrische Energie	kWh	4.995.000	–	4.995.000
thermische Energie	kWh	5.725.976	5.725.976
Brennstoffeinsatz	kWh	12.182.927	6.223.887	9.424.528
CO2-Emission KWK	t CO2	2.461	–	–
CO2-Emission, Referenz	t CO2	–	1.257	1.904
CO2-Einsparung	t CO2	700 (22,1 Prozent)

Kategorie	Daten
Einsatz im deutschen Maschinenbau	Zink wird hauptsächlich zum Korrosionsschutz von Stahl- und Eisenteilen eingesetzt („verzinkte Stahlbleche“) sowie in Batterien.
Anteil Maschinenbau	Weltweit werden 24 Prozent des industriell eingesetzten Zinks vom Maschinenbau verwendet. Auf den deutschen Maschinenbau entfallen wiederum etwa 10 Prozent. Er verwendet folglich etwa 2,4 Prozent des weltweiten Zinks. Zum Vergleich: der Automobilbau verwendet etwa 16 Prozent des weltweiten Zinks.
Herkunft	Der vom deutschen Maschinenbau eingesetzte Zink (Primärrohstoff) stammt zu 38 Prozent aus China. Weitere wichtige Herkunftsländer sind Peru (11 Prozent), Australien (7 Prozent), die USA und Indien (jeweils 6 Prozent). Ein Großteil der Zinkminen befinden sich demnach in Ländern mit schwacher Umweltschutz-Governance
Nachhaltigkeits- aspekte bei der Rohstoff- gewinnung	Hohes aggregiertes Umweltgefährdungspotential (aggregated Environmental Hazard Potential aEHP), insbesondere durch die Gefahr saurer Grubenwässer (Acid mine Drainage) und in Folge die Freisetzung von geogenen Schwermetallen, Einsatz von toxische Chemikalien bei der Erzaufbereitung, Energieaufwand der globalen Zinkproduktion ist vergleichsweise hoch Die End‐of‐Life‐Recyclingrate von Zink liegt global bei 45 Prozent, in Europa bei mehr als 60 Prozent.

Mechatroniker/Mechatronikerin

Einleitung

BBNE und BNE - Ziele der Projektagentur PA-BBNE

Die Materialien der Projektagentur

Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung

Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”

Bildung für nachhaltige Entwicklung

Quellenverzeichnis

Die Bedeutung der deutschen Industrie für die Nachhaltigkeit

Die Deutsche Industrie und die zwei Seiten einer Medaille

Der Beruf Mechatroniker und Mechatronikerin

Quellenverzeichnis

SDG 3 Gesundheit und Wohlergehen

Gesundheit und Arbeit

Arbeits- und Gesundheitsschutz

Gesunde Beschäftigte als Ressource

Gesundheitliche Risiken für Mechatroniker

Auszubildende und Gesundheit

Rohstoffe und Materialien

Quellenverzeichnis

SDG 4 Hochwertige Bildung

10 “Goldene Handlungsregeln” für eine BBNE

Schritt 1 – Richtig anfangen: Identifizierung von Anknüpfungspunkten für BBNE

Schritt 2 – Selbstwirksamkeit schaffen: Eröffnung von Nachhaltigkeitsorientierten Perspektiven

Schritt 3 – Ganzheitlichkeit: Gestaltung transformativer Lernprozesse

Schritt 4 – Lernort Betrieb: Entwicklung nachhaltiger Lernorte

SDG 4 und Mechatroniker:innen

Quellenverzeichnis

SDG 7 Bezahlbare und saubere Energie

Energieerzeugung und Verbrauch in Deutschland

SDG 7 und Mechatroniker:innen

Energieerzeugung und -beschaffung von Erneuerbarem Strom

Stromerzeugung aus industrieller Prozesswärme

Abwärme aus Stahlbearbeitung

Abwärme aus Zementindustrie

Energiespeicherung

Cobaltgewinnung in der Demokratischen Republik Kongo

Lithiumgewinnung für Batterien

Beleuchtung

Innenraumbeleuchtung von Fertigungsmaschinen

Rationelle Energienutzung und Energiesparen

Energiesparen in der Holzverarbeitung

Energieeffizienz durch Blockheizkraftwerke

Mobilität und Logistik

Dienstreisen als Mechatroniker

Nutzungsverhalten

Nutzfahrzeuge: Elektrisch oder mit Brennstoffzellen?

Transport und Logistik

THG-Emissionen durch die Lieferkette des Maschinenbausektors

Luftschadstoff Stickoxid

Quellenverzeichnis

SDG 8 Menschenwürdige Arbeit

Das SDG 8 und Mechatroniker:innen

Menschenwürdige Arbeit

DGB Index Gute Arbeit

BDA - Die Arbeitgeber

Prekäre Beschäftigungsverhältnisse

Kinderarbeit

Gender Pay Gap

Deutsches Sorgfaltspflichtengesetz

Europäisches Lieferkettengesetz

Quellenverzeichnis

SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur

SDG 9 und Mechatroniker/-innen

Industrie und Infrastruktur mit Digitalisierung modernisieren

Cyber-Physische (Produktions-)Systeme

Integrierte Daten, Datenströme und Big Data

Additive Fertigungsverfahren

Wie funktioniert additive Fertigung?

Einsatzgebiete und Vorteile der additiven Fertigungsverfahren

Potenziale der generativen Fertigung

Anwendungsmöglichkeiten entlang der Wertschöpfungskette

Cloud-Computing

Digitaler Zwilling zur Ressourcenschonung

Kunststoffprofile aus PVC

Chemiefässer aus Rezyklat

Industrie und Kreislaufwirtschaft

Quellenverzeichnis

SDG 12 Nachhaltige/r Konsum und Produktion

SDG 12 und Mechatroniker:innen

Schritt 1 – Richtig anfangen:
Identifizierung von Anknüpfungspunkten für BBNE

Schritt 2 – Selbstwirksamkeit schaffen:
Eröffnung von Nachhaltigkeitsorientierten Perspektiven

Schritt 3 – Ganzheitlichkeit:
Gestaltung transformativer Lernprozesse

Schritt 4 – Lernort Betrieb:
Entwicklung nachhaltiger Lernorte