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B1.3

2 Materialeffizienz und Ressourcenschutz

Ressourcenschutz und Ressourceneffizienz sind Begriffe, die heute häufig in der (umwelt-)politischen Diskussion verwendet werden. Teils ist für den fachlichen Laien zu vermuten, dass es sich lediglich um eine andere Begrifflichkeit handelt als bei der Materialeffizienz, dann wieder „verschwimmt“ dieser direkte Verknüpfung. Aus diesem Grund lohnt sich ein kleiner Exkurs zur Klärung des Ressourcenbegriffes.

2.1 Was sind Ressourcen?

In der wissenschaftlichen Debatte findet sich meist ein wie folgt „breites“ Verständnis von „Natürlichen Ressourcen“.

„Ressource, die Bestandteil der Natur ist. Hierzu zählen erneuerbare und nicht erneuerbare Primärrohstoffe, physischer Raum (Fläche), Umweltmedien (Wasser, Boden, Luft), strömende Ressourcen (z. B. Erdwärme, Wind-, Gezeiten- und Sonnenenergie) sowie die Biodiversität. Es ist hierbei unwesentlich, ob die Ressourcen als Quellen für die Herstellung von Produkten oder als Senken zur Aufnahme von Emissionen (Wasser, Boden, Luft) dienen.1

Dieses breite Verständnis zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auch die sogenannte Senkenfunktion, also die begrenzte Aufnahmefähigkeit der „Ökosphäre“ für Schadstoffemissionen sowie die Biodiversität, mit adressiert werden.

Es lässt sich u. a. mit der folgenden Darstellung verdeutlichen:

Abbildung 1: Schematische Darstellung eines weit gefassten Verständnisses der natürlichen Ressourcen (Ökosphäre)

Im deutlichen Gegensatz zu diesem breiten Verständnis der natürlichen Ressourcen in der Biosphäre stehen die auf die Sicherung der Versorgung der Industrie mit strategischen Metallen und Mineralien ausgerichteten Debatten, die heute insbesondere in Wirtschaftskreisen geführt wird.2

Die folgende Abbildung zeigt diesen Unterschied in schematischer Form. Wird aus dem umfassenden Ressourcen-Verständnis von oben nur der Bereich der „Quellen“ betrachtet so lassen sich die natürlichen Ressourcen auch wie folgt strukturieren.

Die aus wirtschaftsstrategischer Perspektive diskutierten Technologie-Rohstoffe machen dabei nur einen sehr kleinen Teil aus.

Abbildung 2: Fokusbereiche verschiedener aktueller Diskussionen und Initiativen

1 2012: „Glossar zum Ressourcenschutz“, Dessau, Januar 2012, S. 20.

2.2 Umweltwirkungen der Rohstoffnutzung

Aus einer (gesamt-)wirtschaftlichen Perspektive ist eine hierbei ggf. auftretende Knappheit von hoher Bedeutung. Aus Umweltperspektive deutlich gravierender sind allerdings die bei Erschließung, Abbau und Verarbeitung der Rohstoffe in Anspruch genommenen Ressourcen wie der Naturraum mit seiner Biodiversität, Trinkwasser u. a. sowie die dabei frei werdenden Emissionen.3

Die nachfolgende Tabelle zeigt für einige Technologie-Rohstoffe, die Werte entsprechender Indikatoren für die Ressourceninanspruchnahme.4

Tabelle 1: Ressouceninanspruchnahme verschiedener Technologie-Metalle

Die Zahlen zeigen deutlich, dass mit der Verwendung dieser Rohstoffe die natürlichen Ressourcen in gravierender Weise in Anspruch genommen werden. Auch werden deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Rohstoffen sichtbar. So werden bei der Aluminiumherstellung ca. 10mal mehr Treibhausgase freigesetzt als bei Stahl. Bei Platin liegt der Faktor sogar 10.000. Dabei treten diese Ressourcenwirkungen, je nach Herkunft der Rohstoffe, in den unterschiedlichsten Weltregionen auf.

Die folgende Grafik zeigt am Beispiel Kupfer eindrucksvoll die weltweiten Verflechtungen der Massenflüsse.10

Abbildung 3: Anteile verschiedener Staaten & Regionen am Abbau und an der finalen Verwendung von Kupfer

Eine gravierendere methodische Herausforderung bei der Diskussion der Ressourcenauswirkungen von Produkten ist die Mehr-Dimensionalität der „natürlichen Ressourcen“.

Dieses wird u. a. in der Darstellung der nachfolgenden Abbildung 4 recht deutlich. Sie zeigt in welchen Massenverhältnissen in Europa verschiedene Rohmaterialien genutzt werden („Consumption by mass“). Werden diese Masseneinsätze jeweils in Bezug auf verschiedene Umweltwirkungs-Indikatoren („Global Warming Potential“, „Land Use Competition“ und „Human toxicity“) bewertet, verschiebt sich das Gesamtbild sehr deutlich.

Auf die Fragen: Welche Materialverbräuche in Europa sind aus Umweltperspektive am relevantesten? Oder: Welche Materialien sollten beim Produkt-Design besonders sorgsam verwendet werden? Lässt sich somit nur die Antwort geben: Es kommt darauf an, aus der Perspektive welcher Umweltwirkungen die Betrachtung erfolgt.

Die Abbildung 4 enthält neben den einzelnen Wirkungsbereichen auch noch einen zusammenfassenden Umweltwirkungsindikator („Environmentally weighted Material Consumption“) mit dem der Versuch unternommen wird, die verschiedenen „Wahrheiten“ in den einzelnen Umweltwirkungsbereichen in eine „Gesamt-Wahrheit“ zu überführen.

Eine solche Vereinfachung der komplexen Wirklichkeit ist zwar verlockend, aber keineswegs unproblematisch. Die Verdichtung basiert auf Gewichtungsfaktoren für die Relevanz der verschiedenen Umweltwirkungen und derartige Gewichtungsfaktoren stellen faktisch immer eine Wertentscheidung dar.

Solche Wertentscheidungen sollten aber, wenn sie z. B. als Grundlage regulativer Eingriffe dienen, auf einer politischen Entscheidungsfindung basieren, oder aber, wenn sie z. B. im Rahmen einer konkreten Produktentwicklung getroffen werden11, explizit transparent gemacht werden.

Abbildung 4: Vergleich der Ressourcenwirkungen verschiedener Stoffe/Materialien in verschiedenen Wirkungsbereichen
Quelle: Annex 7: Trends in Resource Use des “Staff working Documents” der “Roadmap for a Resource Efficient Europa”, S. 108.

3 Diese beanspruchen die Senkenfunktion der Ökosphäre als weitere natürliche Ressource. 

4 IFEU 2012: Indikatoren / Kennzahlen für den Rohstoffverbrauch im Rahmen der Nachhaltigkeitsdiskussion; UBA Texte 01/2012

5 In Elektrogeräten eingesetzter Anteil an der Gesamtverwendungsmenge des jeweiligen Rohstoffes, nach WRAP 2012

6 Freisetzung Klimawirksamer Emissionen

7 Flächen-Verbrauch

8 Kumulierter Rohstoffaufwand, nach dito

9 Kumulierter Energieaufwand, nach dito

10 Tukker et al.: “The global Resource Footprint of nations- carbon, water, land and materials embodied in trade an final consumption calculated with EXIOBASE 2.1”, 2014

11 Und im Rahmen konkreter betrieblicher Design-Prozesse sind ja genau derartige Entscheidungen zu treffen, um die Komplexität des Entwurfsprozesses sinnvoll zu begrenzen.

2.3 Vom Rohstoff zum Material

In technischen Produkten werden darüber hinaus keine Rohstoffe, sondern technische Materialien eingesetzt. Und faktisch handelt es sich dabei heute nur noch selten um einfache Mono-Materialien. Meist werden Materialien eingesetzt, die als komplexe Vielstoffgemische ihre spezifischen technischen Eigenschaften aus einer gezielten Additivierung oder Legierung bzw. anderen Stoffkombination erhalten.

Alle in diesen technischen Materialien enthaltenen Einzel-Stoffe werden mit Hilfe mehr oder minder aufwändiger Umwandlungs- und Syntheseprozesse aus den Rohstoffen gewonnen, die ihrerseits wiederum Energie- und andere (Umwelt)Ressourcen in Anspruch nehmen.

Der ressourcen- oder umweltbezogene „Wert“12 eines technischen Materials besteht somit aus der aggregierten Ressourceninanspruchnahme der Schritte Rohstoffabbau, Stoffumwandlung und Materialformulierung.

Die folgende Abbildung 5 zeigt in vereinfachender schematischer Darstellung die Aggregation der Ressourceninanspruchnahme bis zum Vorliegen eines technischen Materials:

Abbildung 5: Aggregierte Ressourceninanspruchnahme für technische (Vor-) Materialien

Das Verständnis dieser Aggregation ist auch deshalb wichtig, da im größten Teil der heute etablierten Verwertungsprozesse aus den (komplexen) technischer Materialien lediglich ein begrenzter Teil der enthaltenen Stoffe gezielt zurückgewonnen wird.

Die folgende Abbildung zeigt in der Struktur des Periodensystems wie hoch, oder besser wie niedrig, derzeit die realen Recyclingraten für die meisten Technologie-Metalle sind.

Abbildung 6: Derzeitige Recyclingraten verschiedenster (Technologie-) Metalle und Mineralien

Die übrigen werden zu Abfall13 oder verbleiben als Verunreinigungen im Sekundärmaterial.14 Damit tritt jeweils ein relevanter Verlust an den in die Materialien eingeflossenen Ressourceninanspruchnahmen auf.15

12 Teilweise auch als ökologischer Fußabdruck bezeichnet.

13 Dies gilt z. B. für viele der recht aufwändig gewonnen Legierungselemente von hochfesten Stählen, die bei (Wieder-) Einschmelzen im Sekundärstahlprozess zu Schlacke werden.

14 Ein typisches Bespiel sind hier UV-Stabilisatoren oder Flammschutzmittel-Additive in Kunststoffen, die unspezifisch in die Sekundärkunststoffe verschleppt werden und dort als teilweise toxische Verunreinigungen die Verwendbarkeit der Rezyklate limitieren.

15 Darüber hinaus erfordern auch die Recyclingprozesse einen relevanten Ressourceneinsatz z. B. in Form der entsprechenden Prozessenergien und Hilfsstoffeinsätze.

2.4 Ressourceneffizienz versus Ressourcenschutz

Aus einer übergreifenden Perspektive des Umweltschutzes macht es weiterhin einen relevanten Unterschied, ob über Ressourcenschutz gesprochen wird und damit zumindest implizit über eine Reduktion der absoluten Inanspruchnahme der natürlichen Ressourcen, oder aber über Ressourceneffizienz, d. h. die Verminderung des Ressourceneinsatzes pro Produkt oder funktioneller Einheit. Letzteres ist der klassisch ökonomische Blick, der immer auch die Gefahr in sich birgt, dass die Effizienzgewinne zu insgesamt stagnierenden oder sogar weiterhin ansteigenden Ressourceninanspruchnahmen führen. Derartige „Rebound-Effekte“ können immer wieder in den unterschiedlichsten Produktbereichen beobachtet werden.16

Hier stößt reines Produktdesign an eine Grenze und es wäre die Frage zu diskutieren, wie die Konsumnachfrage in einem bestimmten Bedürfnisfeld ggf. auch durch andere, nicht materielle, Angebote befriedigt werden kann – das weite Feld möglicher Service- oder Dienstleistungsinnovation.

Übergreifende politische Zielsetzungen zur Begrenzung oder Reduktion des Materialinanspruchnahme gibt es – trotz langjähriger Debatte bislang (noch) nicht. Erst im Juli 2014 wurde im Kontext mit der Kommunikation der EU Kommission „Hin zu einer Kreislaufwirtschaft: Ein Null-Abfallprogramm für Europa17 ein mögliches 30  % Ziel zur Steigerung der Ressourcenproduktivität in die politische Arena geführt.18

16 So sank der spezifische Energieverbrauch pro cm2 Bildschirmfläche von Fernsehgeräten in den vergangenen Jahren zwar deutlich, doch die immer höhere Zahl an Geräten pro Haushalt sowie der ungebremste Trend zu größeren Bildschirmen haben diese Effizienzgewinne vollständig kompensiert.

17 Towards a circular economy: A zero waste programme for Europe /* COM/2014/0398 final, vgl. http://ec.europa.eu/environment/circular-economy/

18 Dieses Ziel wurde von den Mitglieder der Europäischen Ressourcen Efficiency Plattform (EREP) in der in der Fortschreibung ihres Manifestes und ihrer Politikempfehlungen im März 2014 vorgeschlagen. Siehe „Towards a resource efficient and circular economy (Second set of policy recommendations adopted in Brussels, 31 March)” unter http://ec.europa.eu/environment/resource_efficiency/documents/erep_manifesto_and_policy_recommendations_31-03-2014.pdf.

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