Suche / Infoleiste öffnen

B2.3

2 Software tools

Für die Analyse der Umweltwirkungen von Produkten gibt es verschiedene Softwaretools, die jeweils für verschiedene Zwecke geeignet sind. Einige sollen im Folgenden Vorgestellt werden.

2.1 Software für die Ökobilanzierung

Im Themenpapier B2.1 Die Ökobilanz wurde bereits darauf eingegangen, dass eine Ökobilanz aufgrund ihrer Komplexität eine aufwändige Analysemethode ist. Durch den Einsatz von spezialisierter Software wird diese Analyse technisch vereinfacht. Eine Ökobilanz, und damit auch der Einsatz dieser Softwarelösungen, eignet sich, wenn möglichst richtungssichere Ergebnisse der Umweltwirkungen von Materialien oder Produkten als Ergebnis gewünscht sind. Einer der Vorteile solcher Softwarelösungen ist, dass die meisten Datenbanken (s. Themenpapier B2.4 Datenbanken) integriert werden können und daher sehr umfassende Daten für die Modellierung zur Verfügung stehen. Das bedeutet, dass die Sachbilanzdaten der Materialien hinterlegt sind, so dass verschiedenste Auswertungsmethoden durchgeführt werden können. Es ist also nicht festgelegt, ob die Umweltwirkung in Wirkungskategorien (z. B. Klimawandel und Versauerung) oder Eco-Indikator-Punkten (höhere Punktzahl = schlechtere Umweltwirkung) gemessen, oder die Ergebnisse in Balken- oder Tortendiagrammen dargestellt werden. Die Auswertung kann nach dem Belieben des Bilanzierers erfolgen.

Technisch erfolgt die Modellierung der zu analysierenden Produkte übersichtlich in graphischen Prozessmodellen, die gleichzeitig komfortabel die Stoffströme nachvollziehbar machen. Natürlich unterscheiden sich die verschiedenen Softwarelösungen bezüglich der Benutzeroberfläche und Schwerpunkten.

Abbildung 1: Beispiel eines Prozessnetzes in der Software Umberto©
Quelle: www.umberto.de

Zu den bekannteren Softwarelösungen gehört die Software GaBi© von PE International AG, Umberto® von der IFU Hamburg GmbH sowie SimaPro© von der PRé Consultants bv. Eine OpenSource Lösung bietet die GreenDelta GmbH mit ihrer Software OpenLCA an, die mit Unterstützung der PRé Consultants bv, PE International AG und UNEP entwickelt wurde und wird. Zu den jeweils integrierbaren Datenbanken bietet das Themenpapier B2.4 Datenbanken nähere Informationen.

Abbildung 2: Beispiel eines Prozessnetzes in der Software Gabi©
Quelle: www.pe-international.com

Ökobilanzen dienen einerseits zum Vergleich verschiedener Produktsysteme untereinander und werden in diesem Bereich oft sowohl für Forschungszwecke als auch von Unternehmen für werbliche Ziele eingesetzt. Näheres zu Ökobilanzen siehe Themenpapier Ökobilanz.

2.2 Software für das (Produkt-)Design

In manche CAD-Programmen für Produktdesigner sind Funktionen integriert, die bei der Ermittlung der Umweltwirkungen von Materialien helfen. Am Beispiel des Programms SustainabilityXpress®, das Bestandteil der Software SolidWorks® ist, wird in diesem Themenheft erläutert, wie CAD-Software bei der Umweltanalyse von Produkten und Materialien unterstützen kann.

Neben den Materialien selbst, die für den Modellierungsprozess auszuwählen sind, sind im Modellierungsprozess weitere Angaben zu machen. Es wird beispielsweise je Produktbestandteil abgefragt, in welcher Region das Material bzw. Produktbestandteil hergestellt wird. Zur Auswahl stehen die Regionen Nordamerika, Europa, Asien und Japan. Außerdem wird der jeweilige Be- oder Verarbeitungsprozess ausgewählt, wie Oberflächenbehandlung, Fräsen, Gießen, etc. Die Distribution wird ebenfalls berücksichtigt, d. h. der Anwender wählt aus den zur Verfügung stehenden Regionen aus, wohin das hergestellte Material oder der Produktbestandteil für den weiteren Gebraucht transportiert wird. Je nach Produkt- bzw. Materialart kann außerdem der Energieaufwand für die Herstellungs- oder Konsumphase individuell eingegeben werden. Für die Entsorgung wird je nach gewähltem Distributionsland vom Programm ein Vorschlag gemacht, zu welchen Anteilen die Abfälle welchen Abfallentsorgungsströmen zuzurechnen sind. Diese Annahmen können individuell korrigiert und angepasst werden.

Es wird im Programm auch nach der angesetzten Produktlebensdauer gefragt – allerdings geht diese nicht in die Berechnungen ein. Das führt bei Vergleichen von Materialien von nicht gleicher Lebensdauer leider zu Verzerrungen der Ergebnisse.

Die Daten, die diesen Analysen zugrunde liegen, stammen aus der GaBi®-Datenbank (s. Themenpapier B2.4 Datenbanken), werden also vom Beratungsunternehmen PE-International zur Verfügung gestellt.

Im Ergebnis werden folgende Umweltwirkungen berechnet und dargestellt: Carbon Footprint, Energieverbrauch, Versauerung der Luft und Eutrophierung von Gewässern (zur Erläuterung dieser Umweltwirkungen siehe die entsprechenden ausgewählten Umweltwirkungsbereiche).

Abbildung 3: Darstellung der Umweltwirkungen im CAD-Softwaretool SolidWorks®
Quelle: www.solidworks.de/sustainability/sustainable-design-guide/2997_DEU_HTML.htm

Die Analyse unterscheidet dabei verschiedene Herstellungsprozesse bzw. -phasen. Es kann außerdem im Programm abgerufen werden, welches der vielen Bestandteile, aus denen ein Produkt bestehen kann, zu welchem Anteil an den Umweltwirkungen beteiligt ist. Diese Ansicht macht deutlich, an welchen der Produktteile in der jeweiligen Kategorie größere Potenziale zur Reduzierung der Umweltwirkung vorhanden sind. Es ist zu beachten, dass die Wirkungskategorien unbewertet nebeneinander stehen und dass der Energieeinsatz einen großen Anteil an dem Carbon Footprint hat (Doppelzählung).

Abbildung 4: Vergleich des „Total Carbon“, also gesamte CO2-Äquivalente, verschiedener Materialbestandteile mit dem CAD-Softwaretool SolidWorks®
Quelle: www.solidworks.de/sustainability/sustainable-design-guide/2997_DEU_HTML.htm

SolidWorks® ermöglicht neben der Analyse der Umweltwirkungen von Materialien vor allem auch den Vergleich. Die erste Modellierung und Berechnung kann als Baseline gespeichert werden. Zu dieser Baseline können nun im Vergleich dazu Materialien, Prozesse (z. B. Oberflächenbehandlungen) oder Distributionswege ausgetauscht werden. Die Software unterstützt bei der Auswahl von alternativen Materialien mit der Funktion „Find Similar“. So kann aus einer Liste von Materialien mit ähnlichen Eigenschaften ein angemessenes Substitut ausgewählt werden. Aber nicht nur unterschiedliche Materialien können mit der Baseline verglichen werden, sondern z. B. auch alternative Geometrien.

Bei der Gestaltung eines Kunststoffbechers können verschiedene Parameter zur Veränderung der Umweltwirkungen beitragen:

Zum einen kann der Produktionsstandort entscheidend sein. Hier hat einerseits Einfluss, welche Umwelt- und Produktionsstandards im Herstellungsland gelten. Existieren gesetzliche Grenzwerte für Emissionen in die Luft oder das Wasser? Wie energieeffizient wird bereits produziert? Wie ist der eingesetzte Strommix zusammengesetzt? Andererseits ist natürlich auch die Entfernung des Herstellungslandes vom Vertriebsort relevant. Längere Transportwege gehen häufig auch mit höheren Emissionen einher (ist aber nicht zwangsläufig der Fall, es hängt auch vom Transportmittel ab).

Der ausgewählte Kunststoff spielt natürlich eine Rolle: manche Kunststoffe sind einfach in der Herstellung und der Entsorgung weniger umweltschädlich als andere. Allerdings muss auch die verwendete Menge verglichen und berücksichtigt werden.

Materialeinsparungen sind in der Regel zu begrüßen – ob bei der Herstellung durch Vermeidung von Abfall oder durch weniger Material im Produkt. Dies kann z. B. durch eine verbesserte Geometrie des Bechers erreicht werden oder durch dünnere Becherwände. Andererseits ist dabei zu beachten, dass die Nutzungsdauer durch die geringere Wandstärke nicht negativ beeinflusst wird.

Das Gewicht des Materials und damit des Produktes kann Einfluss auf die Umweltwirkung bei der Distribution haben, und je nach Material unterschiedliche Umweltwirkungen in der Herstellungsphase.

Mithilfe der Software kann nun ein Vergleich zwischen den Alternativen vorgenommen werden, der übersichtlich graphisch dargestellt wird (vgl. Abbildung 5).

Abbildung 5: Darstellung der Umweltwirkungen im CAD-Softwaretool SolidWorks®
Quelle: www.solidworks.de/sustainability/sustainable-design-guide/2996_DEU_HTML.htm

Die Unterschiede zur Baseline (schwarzer Balken) sind übersichtlich mit farblichen Balken (rot oder grün) dargestellt. Aber auch hier wie bei Ökobilanzen gilt: die Unterschiede müssen signifikant sein, damit sinnvolle Entscheidungen darauf basieren können. Zu kleine Unterschiede haben keine Aussagekraft, da die eingegebenen Parameter nicht differenziert genug sind. Die Herkunftsregion „Europa“ ist nicht besonders aussagekräftig. Alleine durch den unterschiedlichen Strommix und damit einhergehende Emissionen macht es einen sehr großen Unterschied, ob ein Material in Norwegen, Frankreich, Spanien oder Polen hergestellt wird.

Ist z. B. die Herstellung in Asien geringfügig schlechter als eine Herstellung in Nordamerika, sollte alleine auf dieser Analyse keine Entscheidung basieren. Am konkreten Herstellungsort in Nordamerika können die Herstellungsbedingungen weit schlechter sein als am konkreten Herstellungsort in Asien. Auch kann ein Transport per Schiff von Asien geringere Umweltauswirkungen haben als ein Transport per LKW quer durch die USA.

Bei knappen Analyseergebnissen müssen immer noch möglichst viele weitere Informationen berücksichtigt werden, die zur konkreten Herstellung zu ermitteln sind. Diese müssen nicht immer quantitativer Art sein. Informationen über das Alter der Anlage, eine konkrete Transportart, allgemeiner Strommix etc. können bei knappen Analyseergebnissen ebenfalls relevant sein. Welche Ergebnisse „knapp“ sind und welche signifikant sind, ist im Einzelfall zu entscheiden.

Die Ergebnisse der Analyse können automatisch in einen Report überführt werden, der für Kundengespräche genutzt werden kann.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass es sich bei diesen Analyseergebnissen nicht um eine Ökobilanz handelt. Dafür sind die berücksichtigten Determinanten nicht detailliert genug. Beispielsweise wird bei den Materialien individueller Produktionsabfall berücksichtigt, keine konkreten Transportwege, etc. Darüber hinaus fehlt konkret bei der Software SustainabilityXpress® die Berücksichtigung der Lebensdauer der Materialien. Auch werden nur wenige Umweltwirkungen betrachtet. Die Naturraumbeanspruchung fehlt z. B. ganz. Bei einigen Fragestellungen können diese Parameter jedoch von entscheidender Bedeutung sein. Im Kundengespräch ist daher immer auf die Signifikanzen der Ergebnisse hinzuweisen und ggf. weitere Rechercheergebnisse hinzuzuziehen.

Ein solches Analysetool in einem CAD-Programm integriert ist für die alltagstaugliche Abschätzung von Umweltwirkungen ein hervorragendes Instrument. Der Zeitaufwand ist nicht zu vergleichen mit der Erstellung einer Ökobilanz und die Daten basieren auf einer validen Grundlage.

Suche schließen