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B2.1

2 Die Ökobilanz

Die Ökobilanz, die im deutschen auch als Lebenszyklusanalyse und im Englischen als Life Cycle Assessment (LCA) bezeichnet wird, ist eine Bilanz über die mit einem Produkt verbundenen Umweltaspekte und Umweltauswirkungen über dessen Lebenszyklus hinweg.

Für die Analyse der Umweltauswirkung von Produkten und Materialien müssen Daten aller Materialien, Inhaltsstoffe und Verarbeitungsprozesse über deren gesamten Lebensweg ermittelt werden: Daten zu Rohstoffabbau und Transporten, Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen, Hilfs- und Betriebsstoffen, Nutzungsphase sowie der Entsorgungswege des Produktes bzw. Materials, aber auch aller bei der Herstellung anfallenden Abfälle. Die Regeln dieser Bilanzierung sind in den DIN EN ISO 14040 und 14044 festgelegt.

Abbildung 2: Erfassung aller Materialien und Prozesse, von der Wiege bis zur Bahre (schematische Darstellung)
Quelle: Eigene Darstellung
2.1 Anwendungsgebiete und Ziele der Ökobilanz

Die Ergebnisse von Ökobilanzen können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden:

Sie dienen einerseits dem Vergleich verschiedener Produktsysteme untereinander und werden hier oft sowohl zu Forschungszwecken als auch von Unternehmen für werbliche Ziele eingesetzt.

Zuweilen basieren auch Zertifikatssysteme auf Ökobilanzen von Produkten, was einerseits die Umweltleistung des einzelnen Produktes darstellen und andererseits den Vergleich mit anderen Produkten derselben Produktgruppe ermöglichen soll.

Eine weitere Anwendung ist die hier vom Produktdesigner fokussierte: Es können verschiedene Produkt-/Materialoptionen oder Herstellungsverfahren im Vergleich auf ihre Umweltrelevanz untersucht werden. Außerdem kann die Bilanz zur Hotspot-Analyse verwendet werden, um innerhalb eines Produktionsverfahrens besonders umweltrelevante Rohstoffe, Zulieferprodukte oder Verfahren zu ermitteln. In diesem Rahmen können Ergebnisse von Ökobilanzen als Grundlage für strategische Entscheidungen während des Designprozesses von Produkten dienen. Dabei sei darauf hingewiesen, dass es sich bei der Ökobilanz um ein aufwändiges Verfahren handelt. Alternativ kann für eine erste Abschätzung eine Screening LCA (siehe weiter unten) durchgeführt oder der Ecolizer (s. Themenpapier B2.3 Analyse- und Bewertungsinstrumente, Kap. 4 Ecolizer) eingesetzt werden. Dabei sind jedoch erhebliche Abstriche bei der Präzision der Ergebnisse in Kauf zu nehmen.

Wer in der Phase des Produktdesigns z. B. aufgrund des Aufwands keine Ökobilanz erstellen will oder kann, wird möglicherweise bei Recherchen zu bereits bestehenden Ökobilanzen fündig. Manche Unternehmen haben für die hier aufgezählten Zielsetzungen bereits (Teil-) Ökobilanzen erstellen lassen, die teilweise auch frei zugänglich im Internet zu finden sind.

2.2 Der Aufbau einer Ökobilanz

Der Aufbau einer Ökobilanz, und dadurch auch ein Stück weit das Vorgehen bei deren Erstellung, wird in den Normen [ISO EN 14040/14044] definiert. Danach besteht die Bilanzierung aus vier Phasen:

Die Zieldefinition enthält die genaue Beschreibung des Untersuchungsgegenstandes inklusive der untersuchten Einheit (so genannte funktionelle Einheit), die Methodenbeschreibung der Modellierung und Wirkungsabschätzung sowie Ziel und Zweck der Bilanz. In der Sachbilanz (Inventar) werden die Input- und Outputströme im bilanzierten System erfasst und bilanziert. Die Wirkungsabschätzung wird ausgehend von der Sachbilanz durchgeführt. In der Phase der Interpretation werden die Ergebnisse erläutert und in Bezug zum Ziel und Zweck der Ökobilanz interpretiert.

Hierbei führen Zwischenergebnisse immer wieder dazu, dass die ursprünglichen Daten ergänzt und verändert werden müssen. Die Erstellung einer Ökobilanz ist ein iterativer Prozess, der in der Regel mehrere Schleifen durchläuft, bis zufrieden stellende Ergebnisse erzielt werden. Um die Glaubwürdigkeit der Studie zu erhöhen, kann eine kritische Prüfung (engl. critical review) durchgeführt werden. Bei diesem Verfahren wird die Ökobilanz durch externe Experten und/oder andere interessierte Kreise begutachtet. Insbesondere bei der Veröffentlichung von vergleichenden Aussagen ist dieses Vorgehen wichtig.

Der Zweck des vorliegenden Themenpapiers ist es, ein Verständnis vor allem über die Ergebnisse von Ökobilanzen zu erlangen und einschätzen zu lernen, wie diese zu Interpretieren sind. Nur so können z. B. Instrumente wie der Ecolizer (s. Themenpapier B2.3 Analyse- und Bewertungsinstrumente, Kap.4 Ecolizer) oder Ergebnisse aus CAD-integrierten Datenbanken (s. Themenpapier B2.3 Analyse- und Bewertungsinstrumente, Kap. CAD-Systeme mit Umweltkomponenten) Ziel führend eingesetzt werden. Dazu gehört auch das Verständnis über all die Parameter im Lebenszyklus des Produktes, die für ausgeprägte Umweltauswirkungen verantwortlich sind. Weniger wichtig ist für den Produktdesigner hingegen die detaillierte Aufbereitung des Vorgehens bei der Erstellung der Sachbilanz oder Ähnlichem. Entsprechend wird der Fokus in diesem Themenpapier gelegt.

2.3 Ziel und Untersuchungsrahmen

Eine Ökobilanz wird immer entsprechend ihres Ziels bzw. der Fragestellung modelliert. Daher sind Ökobilanzen häufig recht umfangreiche Dokumente, in denen zunächst das gesamte Untersuchungsdesign festgelegt und auf die Fragestellung abgestimmt werden muss. In diesem Rahmen kann nicht jeder Aspekt der Ökobilanz in aller Tiefe bearbeitet werden. Eine kurze Darstellung der Parameter soll jedoch zum tieferen Verständnis der Ökobilanzierung beitragen. Nach der Lektüre sollte verstanden worden sein, weshalb bei der Ökobilanz, wie auch bei einer überschlägigen Ökobilanz oder beim Einsatz des Ecolizers (s. Themenpapier B2.3 Analyse- und Bewertungsinstrumente, Kap. 4 Ecolizer), höchste Vorsicht bei der Verwendung der Ergebnisse geboten ist. Gleichzeitig soll eine gewisse Sicherheit bei der Anwendung solch „überschlägiger“ Methoden gewonnen werden.

2.3.1 Ziel der Betrachtung und Untersuchungsrahmen

Das Ziel der Betrachtung und des Untersuchungsrahmens muss sorgfältig formuliert werden, denn es bildet die Grundlage jeden weiteren Vorgehens. Dazu muss z. B. der geographische Rahmen berücksichtigt werden. Außerdem muss die Systemgrenze festgelegt werden, also der Rahmen, innerhalb dessen ein System betrachtet wird bzw. nicht mehr betrachtet wird.

Der Untersuchungsrahmen kann entscheidend für das Ergebnis sein. Es macht einen Unterschied, ob lediglich die Materialien Glas und PET oder die Produkte Glasflaschen mit PET-Flaschen verglichen werden sollen.

Außerdem führt es zu erheblichen Unterschieden, ob ein Produkt in Dänemark, Deutschland oder China produziert wird. Alleine die unterschiedliche Energieerzeugung ist für erhebliche Differenzen in den Ergebnissen verantwortlich. Hinzu kommen unter anderem unterschiedliche Bedingungen des Umweltschutzes, die Distributionswege sowie die Entsorgungsverfahren (s. Themenpapier B2 Verwertung und Beseitigung).

2.3.2 Funktionelle Einheit

Insbesondere bei Vergleichen (z. B. von Materialien oder Herstellungsverfahren) muss sichergestellt sein, dass eine funktionelle Einheit (FE) gewählt wird, welche die jeweils selbe Funktion erfüllt. Es ist zumeist nicht ausreichend, einfach jeweils 1 kg der zu untersuchenden Materialien zu vergleichen, da u. a. bei der Herstellung unterschiedliche Einsatzmengen der Materialien verwendet werden können.

Soll zwischen Pappkarton und LDPE-Folie als Verpackung entschieden werden, muss eine FE gewählt werden, die den jeweils selben Zweck erfüllt. Dies könnte z. B. sein: Verpackung von 100 Stück Produkt. Möglicherweise bedarf es bei der LDPE-Folie nur eines Bruchteils der Materialmenge wie beim Pappkarton. Dafür muss ein extra Beipackzettel mit Informationen gedruckt werden, die sonst auf dem Pappkarton abgebildet wären. Bei der Herstellung dieser besonders kunstvollen Kartonverpackung entsteht zum Beispiel mehr Verschnitt beim Zuschnitt der Verpackung und damit mehr Abfall als bei der alternativ gewählten Folienverpackung (mit demselben Werbeeffekt).

Diese und andere Kriterien müssen bei der Bilanzierung berücksichtigt werden. Daher reicht ein einfacher kg-pro-kg-Material-Vergleich nicht aus, sondern es muss eine gemeinsame funktionelle Einheit gewählt werden.

Beispiel Nussknacker: Beim Vergleich verschieden designter Nussknacker kann als funktionelle Einheit z. B. eine Anzahl oder kg zu knackender Nüsse (Annahme 100 kg) gewählt werden. Während Nussknacker A schon zu Großmutters Kinderzeiten die weihnachtlichen Nüsse knackte und auch heute noch unverdrossen seine Arbeit tut, ist Nussknacker B eher unhandlich und schlecht verarbeitet und wird bereits nach der Hälfte der durch A geknackten Nüsse ausgemustert. Für dieselbe Anzahl Nüsse muss Nussknacker A daher einmal, Nussknacker B zweimal im Modell berücksichtigt werden – ebenso wie die dazugehörigen Umweltlasten.

2.3.3 Annahmen

Häufig sind bestimmte Daten nicht zu ermitteln. Hier muss mit Annahmen gearbeitet werden. Möglicherweise ist die Zusammensetzung aus Primär- und Sekundärmaterial bei Metallen nicht bekannt (s. -> Themenpapier B2 Umweltaspekte von Metallen). Oder Transportwege von Rohstoffen sind nicht zu ermitteln. Dann müssen Annahmen getroffen werden, die jedoch ein bestimmtes Produkt oder Material nicht bevorzugen und nicht benachteiligen dürfen.

2.3.4 Allokation

Als Allokation wird die Zuteilung der Umweltlasten über den Lebensweg bezeichnet, wenn diese auf mehrere Systeme aufgeteilt werden müssen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn bei dem Herstellungsprozess eines Hauptproduktes Nebenprodukte (sog. Koppelprodukte) entstehen.

Ein Koppelprodukt von Weizen ist das verbleibende Stroh, das als Viehfutter, Einstreu oder als Biomasse für Kleinfeuerungsanlagen verwendet wird. Der Bilanzierer entscheidet aufgrund seiner Einschätzung über den Anteil der Umweltlasten, der jeweils auf die einzelnen Produkte angerechnet wird. 90 % auf Weizen und 10 % auf Stroh kann aufgrund der Sachlage genauso richtig sein, wie 70 % der Umweltlasten auf das Korn und 30 % auf das Stroh anzurechnen.

Auch bei anschließendem Recycling oder der Wiederverwendung von Produkten müssen die Umweltlasten der Erstherstellung gerecht auf die nachfolgenden Produktsysteme verteilt werden.

Der Ökobilanzierer muss entscheiden, welche Art der Allokation für das definierte Ziel der Ökobilanzstudie die angemessene ist. Es gibt verschiedene Arten der Allokation, beispielsweise nach Masse, nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten (Stöchiometrie) oder nach ökonomischen Gesichtspunkten. Welche die jeweils „richtige“ ist, kommt auf das definierte Ziel der Studie an. Verschiedene Ökobilanzen zum selben Produkt können sich im Ergebnis unterscheiden, einfach weil sich die Bilanzierer aufgrund der unterschiedlichen Rahmenbedingungen der Studie für eine jeweils andere Art der Allokation oder eine andere prozentuale Verteilung entschieden haben.

Bei der Baumwollproduktion werden sowohl die Baumwollsamenkapseln verwendet – aus ihnen wird Öl gewonnen – als auch die Baumwollfasern für die Textilherstellung. Die Baumwollkapseln haben einen viel höheren Masseanteil, während die Baumwollfasern ökonomisch den wesentlich höheren Wert haben. Bei einer Masseallokation werden daher die Hauptumweltauswirkungen den Baumwollkapseln bzw. dem daraus entstehende Öl zugerechnet. Bei einer ökonomischen Allokation ist klar die Baumwollfaser der hauptsächliche Träger der Umweltlasten. Welche Art der Allokation die „Richtige“ ist, muss im konkreten Fall entschieden werden. Die Entscheidung sowie die Begründung dafür sind in der Dokumentation festzuhalten.

2.4 Die Sachbilanz

Aufgrund des festgelegten Untersuchungsrahmens werden für die Sachbilanz alle Input- und Outputströme innerhalb der definierten Systemgrenze erfasst. Dabei werden für die verwendeten Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe sowie für Rohstoffgewinnung und Herstellungs-, Verarbeitungs- und Transportprozesse vollständige Masse- und Energiebilanzen erstellt. In der Praxis sind viele dieser Daten nicht bekannt, daher wird eine größtmögliche Annäherung versucht. Ökobilanzsoftware (z. B. Umberto®, SimaPro®, GaBi®und mittlerweile auch Open-Source-Software) erleichtern diesen Bearbeitungsschritt enorm, da ein Produktsystem mit hinterlegten Material- und Prozessmodulen modelliert werden kann. Optimalerweise sind mit der Modellierung der Energie- und Masseströme alle Entnahmen aus der Umwelt und Emissionen und Abfälle in die Umwelt möglichst detailgenau erfasst und in der Sachbilanz nach Sachbilanzparametern aufsummierbar. Die Sachbilanzparameter sind so detailliert wie möglich zu erfassen, um sie dann für die Wirkungsabschätzung klassifizieren zu können.

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