Die Alchemie des Aluminiums: die Entwicklung einer wegweisenden recycelten Legierung für unsere Produkte

Wenn Sie sich das Gehäuse des Google Pixel 5 genauer ansehen, werden Sie genau das finden, was Sie erwarten. Das Gehäuse ist schlank und robust. Das Gerät ist genauso zuverlässig wie andere Google Pixel-Phones und bietet 5G-Empfang. Kurz gesagt, es sieht aus, fühlt sich an und funktioniert so, wie es ein Google-Smartphone sollte.

Das Google Pixel 5 unterscheidet sich jedoch in einem Punkt von anderen Modellen: Die Rückseite besteht aus 100 % recyceltem Aluminium. Dadurch konnten wir nicht nur auf Primäraluminium verzichten und Abfälle verringern, sondern auch die CO2-Bilanz bei der Herstellung des Gehäuses um 35 % senken.

Die Tatsache, dass in Sachen Qualität keine Kompromisse eingegangen wurden, ist ein Beweis für die Leistung der Konstrukteure, Umweltingenieure und Unternehmensstrategen, die den Wechsel zu diesem neuen Material geleitet haben.

Sie haben dabei neue recycelte Metalle und Lieferkettenprozesse geschaffen. Sie haben uns bei unserem Vorhaben, bis 2022 in allen „Made by Google“-Produkten recycelte Materialien zu verwenden, erheblich unterstützt.

Dieses ZIel ist Teil unserer Bemühungen, möglichst schnell zu einer Kreislaufwirtschaft überzugehen – bei diesem Modell werden endliche Ressourcen bei der Wertschöpfung so oft wie möglich wiederverwendet. Der Wechsel zu einer Kreislaufwirtschaft könnte neben positiven sozialen und ökologischen Auswirkungen auch eine Wirtschaftsleistung von schätzungsweise 4,5 Milliarden US-Dollar erbringen.¹ Wir sind davon überzeugt, dass wir unseren Beitrag leisten müssen, indem wir durch Bemühungen wie das Aluminiumprojekt Google in Richtung Kreislaufwirtschaft bringen.

Die Umgestaltung unserer Aluminiumlieferkette

„Als wir nach Möglichkeiten gesucht haben, um die Umweltauswirkungen des Pixel 5 zu verringern, haben wir den Lebenszyklus des Pixel 3 analysiert“, sagt Julie Rapoport, Environmental Footprinting Lead der Consumer Hardware Group bei Google. „Dabei stellten wir fest, dass das Aluminiumgehäuse den größten Anteil an der CO2-Bilanz hat. Das liegt vor allem an der Menge an Strom, die benötigt wird, um Aluminium aus Bauxit zu gewinnen.“

Recyceltes Aluminium verbraucht dagegen deutlich weniger Energie. Zur Berechnung der CO2-Bilanz werden die Umweltauswirkungen des recycelten Materials erst dann angerechnet, wenn es an einen Recycler geschickt wird. „Es braucht viel Energie, um Gestein in Metall zu verwandeln“, sagt Rapoport. „Vorhandenes Metall zu schmelzen und in eine andere Form zu bringen, ist dagegen deutlich umweltfreundlicher.“

Nachdem wir uns für die Verwendung von recyceltem Aluminium entschieden hatten, mussten wir als Nächstes passende Zulieferer finden. Das klingt einfacher, als es ist. In vielen Elektronik-Lieferketten gibt es eine Lücke zwischen den Produktherstellern und den Materialzulieferern.

„Für dieses Projekt mussten wir bis an die Quelle der Aluminiumlieferkette gehen und eine neue Art von Vertrag aushandeln – ein noch nie dagewesenes Unterfangen“, erklärt David Tognotti, Manager für globale Partnerschaften und Beziehungen bei Google.

Wir haben mittlerweile Verträge mit mehreren Zulieferern für recyceltes Aluminium abgeschlossen, die zusammen über die nötige Kapazität verfügen, um unseren aktuellen und zukünftigen Bedarf zu decken.

Die Entwicklung einer neuen recycelten Legierung

„Als wir wussten, dass wir unseren Bedarf decken können, mussten wir als Nächstes beweisen, dass recyceltes Aluminium ein geeignetes Material ist – und zwar auf Material-, Einzelteil- und Systemebene“, sagt Rapoport.

Um diese Details zu ermitteln, brauchten wir die Hilfe anderer Google-Teams.

Wir haben Ingenieure, Produktdesigner, Projektmanager, Sustainability Leads und andere Interessenvertreter gefragt, welche Anforderungen recyceltes Aluminium ihrer Meinung nach erfüllen muss. Anschließend stellten wir eine Liste mit technischen, ökologischen, betrieblichen und geschäftlichen Materialanforderungen zusammen.

Google-Metalltechniker Jinsoo Kim kümmerte sich um den chemischen Aspekt. Sein Team untersuchte die chemischen Zusammensetzungen verschiedener recycelter Aluminiumlegierungen und -sorten und suchte nach einer optimalen Kombination von Legierungselementen, die unsere Qualitätsstandards erfüllen, ohne während des Herstellungsvorgangs an Qualität zu verlieren.

Kim entwickelte letztendlich die Vorgaben für die Aluminiumlegierung, die nun für Pixel 5 und andere Projekte verwendet wird. Diese Vorgaben beschreiben die Legierungselemente und deren Mengen, die im recycelten Aluminium vorhanden sein müssen, sowie die technische Leistung des Metalls. Die Vorgabe für Pixel 5 ist nur eine von sechs neuen Legierungen, die alle aus zu 100 % recyceltem Metall bestehen.

Anschließend haben wir das recycelte Material ausgiebig getestet, um sicherzugehen, dass es sich hinsichtlich seiner Funktion nicht von Primäraluminium unterscheidet.

Ab 2021 müssen unsere Zulieferer unser recyceltes Aluminium der gesamten Verbraucherelektronikbranche anbieten, damit alle Unternehmen ihre Produkte aus 100 % recyceltem Aluminium herstellen können. „Es ist ein Grundsatz von Google, die gesamte Branche nach vorn zu bringen“, sagt Jon Godston, Engineering Manager bei Google, der an einem Portfolio von Google-Produkten arbeitet, die alle zum Teil aus recyceltem Material bestehen.

Zum Schluss brauchten wir einen handfesten Beweis, dass alles funktioniert.

„Wir wissen nicht immer, was in den Fertigungsstätten passiert“, sagt Tognotti. „Wir mussten sicherstellen, dass wir genau das bekommen, was uns versprochen wurde.“

Wir haben uns mit dem unabhängigen Zertifizierer UL Environment zusammengetan, um den Aluminium-Recyclingprozess zu prüfen und den Materialfluss über die Produktkette hinweg zu verfolgen. „Es ist entscheidend, dass der gesamte Prozess absolut zuverlässig abläuft“, sagt Godston. „Wir haben die gesamte Produktkette geprüft – vom Aluminiumzulieferer über den Komponentenhersteller bis hin zum fertigen Endprodukt.“

Der Aluminiumzulieferer versieht jeden recycelten Aluminiumbarren mit einer Prägung, um dessen Legitimität zu bestätigen.

Mittlerweile haben wir mit unseren Komponentenzulieferern neue Bedingungen ausgehandelt, damit auch sie die neuen Legierungen für unsere Produkte bestellen können. „Wir sind nun stärker in den gesamten Prozess eingebunden“, sagt Godston. „Sowohl unsere Materialzulieferer als auch unsere Komponentenhersteller sind jetzt vertraglich dazu verpflichtet, unsere Materialspezifikationen und alles andere in unseren Komponentenplänen zu befolgen. Wir haben nun mehr Einfluss auf diese Zusammenhänge.“

Was kommt als Nächstes?

Pixel 5 ist zwar unser bekanntestes Produkt, für das 100 % recyceltes Aluminium verwendet wird, doch es werden noch weitere Produkte folgen. „Wir arbeiten daran, jede Aluminiumsorte, die wir verwenden, durch eine zu 100 % recycelte Version zu ersetzen“, sagt Godston. „Wir arbeiten daran, diesen Schritt für mehrere Produktkategorien zu realisieren.“

Die neuen Vorgaben für recyceltes Aluminium sind für diesen Prozess von entscheidender Bedeutung. „Wir möchten unseren Produktdesignern die Möglichkeit geben, Materialien auszuwählen, die eine bessere CO2-Bilanz haben und umweltfreundlicher sind“, sagt Rapoport. „Sie können sich nun für Komponenten aus recyceltem Aluminium entscheiden, das die gleiche Belastbarkeit, Verarbeitbarkeit, Verlässlichkeit und ästhetische Qualität hat.“

Für das Team sind die Ergebnisse überaus zufriedenstellend. Das Projekt hat gezeigt, was wir gemeinsam erreichen können, wenn wir die Grenzen des Möglichen sprengen.

„Das war das erste Mal, dass wir alle zusammengearbeitet haben“, sagt Tognotti. „Wir haben ein großartiges Team zusammengestellt und planen, in Zukunft an weiteren Projekten wie diesem zu arbeiten.“