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Data quality framework for recyclability assessment

Mählitz, Paul Martin

FG Kreislaufwirtschaft und Recyclingtechnologie

In a circular economy, data form the foundation for good and reasonable decisions that consider the environment, people, and the economy. In the interest of promoting a circular economy, the design of new products and goods must take these three factors into full account. Recyclability is an important parameter that takes the lifecycle of a product into consideration in order to determine its ability to produce secondary materials. In the case of waste batteries, the collection, recycling, and analysis of secondary materials are key factors that influence recyclability at the end of life (EoL). Depending on the selected or applicable EoL scenario, different information and data are required to characterize flows, products, components, and materials, all of which determine the overall recyclability of a product. The generation and quality assurance of these data pose practical and methodological challenges. This Ph.D. thesis addresses these methodological challenges and aims to develop a data quality framework for recyclability assessment (DQF-RA). To achieve this goal, data generation, data management, and data analysis methods were developed and tested in a bottom-up approach based on three case studies of WEEE-embedded batteries. The empirical data collected was harmonized using generated code lists and analyzed to validate and improve data quality. Data protocols were designed to make future data collections congruent and comparable. The case studies considered were: ➢ Identification and quantification of batteries in WEEE (Article I) ➢ Recycling efficiency of thermal treatment processes and recyclability of low-value batteries from WEEE (Article II) ➢ Applicability of simplified methods for chemical characterization of mineral battery residues (Article III) The results and method descriptions will lead to the DQF-RA, which must be complemented by further case studies and disseminated in a UMDKB for future recyclability assessment.
In einer Circular Economy, bilden Daten das Fundament für gute und verhältnismäßige Entscheidungen unter Berücksichtigung von Umwelt, Mensch und Ökonomie. Das Design neuer Produkte und Güter muss, im Sinne einer zirkulären Wirtschaft, diese drei Faktoren im umfänglichen Maße berücksichtigen. Die Recyclingfähigkeit ist ein wichtiger Parameter, welcher unter Berücksichtigung des Lebenszyklus eines Produktes, deren Fähigkeit zur Herstellung von Sekundärmaterialien bestimmt. Bezogen auf Altbatterien stellen insbesondere die Sammlung, Verwertung und Analytik von Sekundärmaterialien wichtige Punkte dar, welche die Recyclingfähigkeit am Lebensende (End-of-Life, EoL) beeinflussen. Je nach gewählten bzw. zutreffenden EoL-Scenario bedarf es anderer Informationen und Daten zur Charakterisierung von Flüssen, Produkten, Komponenten, und Materialien, welche als Bestandteil die gesamte Recyclingfähigkeit eines Produktes bestimmen. Die Generation und Sicherstellung der Qualität dieser Daten bergen praktische sowie methodische Herausforderungen. Die vorliegende Doktorarbeit widmet sich diesen methodischen Herausforderungen und hat als Ziel einen Datenqualitätsrahmen für die Bewertung der Recyclingfähigkeit (DQF-RA) zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen wurden, in einem Bottom-up-Ansatz anhand von drei Fallstudien zu Batterien aus Elektroaltgeräten, Methoden zu Datengenerierung, Datenmanagement und Datenanalyse entwickelt und getestet. Die erhobenen empirischen Daten wurden mit Hilfe entwickelter Codelisten harmonisiert erhoben und anschließend analysiert, um die Datenqualität zu validieren und zu verbessern. Datenprotokolle wurden entwickelt, um zukünftige Datenerhebungen kongruent und vergleichbar zu gestalten. Die betrachteten Fallstudien waren: • Identifikation und Quantifizierung von Batterien in Elektroaltgeräte (Article I), • Recyclingeffizienz thermischer Behandlungsverfahren und Recyclingfähigkeit wertstoffarmer Batterien aus Elektroaltgeräten (Article II), • Anwendbarkeit vereinfachter Methoden zur chemischen Charakterisierung von mineralische Batteriereststoffen (Article III). Der DQR-RA stellt einen methodischen Rahmen dar, der die Anforderungen an qualitativ hochwertige Daten erfüllt: Datengenerierung (DGM), Datenmanagement (DMM), Datenanalyse (DAM) und Datenbereitstellung (DDM). Die Anwendung des DQR-RA wird Zusammenfassung VI eine gemeinsame Datenbank mit qualitativ hochwertigen Daten sicherstellen, um die Bewertung der technischen Verwertbarkeit zu verbessern. Um die Anwendbarkeit des DQRRA für zukünftige Bewertungen der Recyclingfähigkeit zu verbessern, sind jedoch weitere Fallstudien und die Ergänzung des DQR-RA um geeignete Methoden erforderlich.