Der globale Energiebedarf steigt kontinuierlich und die Dringlichkeit, den Klimawandel zu bekämpfen, rückt nachhaltige Energielösungen zunehmend in den Fokus. Wasserstoff gilt dabei als Schlüsseltechnologie der Energiewende, da er emissionsfrei erzeugt und genutzt werden kann. Eine zentrale Technologie zur Wasserstoffgewinnung ist die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM-Elektrolyse), deren chemische Kernkomponente die Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) aus protonendurchlässiger Polymermembran, Anode und Kathode bildet.

Trotz ihrer Vorteile ist die PEM-Technologie stark von kritischen, in der EU gelisteten Rohstoffen wie Iridium, Platin und Titan abhängig. Deren Verfügbarkeit ist begrenzt, und ihre Beschaffung – etwa aus Südafrika – unterliegt geopolitischen und wirtschaftlichen Risiken. Da sich der Wasserstoffmarkt noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, konzentrieren sich Produktinnovationen bislang vor allem auf die Steigerung der Effizienz und die Verlängerung der Lebensdauer von MEA und Stacks, während die Kreislauffähigkeit der Materialien vernachlässigt wird. Ein Konzept für das Recycling oder die Wiederaufbereitung von ausgedienten PEM-Stacks existiert bisher nicht. Die ersten Stacks stammen überwiegend aus Pilotanwendungen und werden zum Schutz des geistigen Eigentums geschreddert und lediglich hydrometallurgisch grob aufgearbeitet. Bei diesem Verfahren werden weder ein sortenreines Recycling auf Komponentenebene noch gesundheitsrelevante Materialien wie PFAS in der Membran berücksichtigt.

An dieser Lücke setzt CircuPEM an und verbindet drei Innovationsaspekte zu einer ganzheitlichen Circular-Economy-Lösung für PEM-Stacks und MEA. Erstens werden neue, optimierte Herstellungs- und Recyclingwege für MEA entwickelt, um eine möglichst vollständige Wiederverwertung der kritischen Rohstoffe Iridium (Ir), Platin (Pt) und Titan (Ti) sowie der toxischen Polymere zu ermöglichen. Zweitens entsteht ein digitaler Produktpass (DPP), der Informationen zu Materialzusammensetzung, Rohstoffherkunft, technischen Spezifikationen, Nutzungsdaten, CO₂-Fußabdruck sowie Reparatur- und Recyclingoptionen über den gesamten Produktlebenszyklus zugänglich macht. Stakeholder wie Hersteller, Betreiber und Entsorger können auf diese Datenplattform zugreifen. Drittens werden nachhaltige, an den R-Strategien orientierte Geschäftsmodelle entwickelt, die die Kreislauffähigkeit von PEM-Stacks und MEAs auch ökonomisch tragfähig machen. Durch diese Kombination leistet CircuPEM einen wesentlichen Beitrag zur Entschärfung der Rohstoffabhängigkeit der PEM-Technologie und senkt die Hürden für ihre Skalierbarkeit.

Das Projekt ist, wie im folgenden Bild dargestellt, in sechs Arbeitspakete unterteilt.