Ökobilanzen Entwicklung und Methodik

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1 Prof. Dr. Liselotte Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft Technische Universität Darmstadt Institut IWAR 1

2 Ökobilanz Life Cycle Assessment Lebenszyklusanalyse images&searchstring=wiegen 2

3 Der Lebenszyklus von Produkten Rohstoffentnahme aus der Natur Herstellung Technosphäre Nutzung Entsorgung von Abfällen in der Natur Recycling 3

4 Die ersten modernen Lebenszyklusanalysen Thema: Abfallwirtschaft und Verpackungen 1969/70: Resource and Environmental Profile Analysis (Coca Cola) 1972: Battelle-Institut, Frankfurt: Studie zu Plastik-Verpackungen 1974: EPA (USA) Resource and Environmental Profile Analysis of nine beverage container alternatives u.andere Studien 1977: Studie Ökobilanzen von Packstoffen vom Schweizerischen Bundesamt für Umweltschutz (BUS) g/wiki/coca-cola Thema: Energie 1976: US Federal Energy Agency: Studie zur Solarenergie 1979: Boustead/Hancock: Handbook of Industrial Energy Analysis 4

5 Frühe Namen des Life Cycle Assessment Ökobilanzierung (Ecobalances) Resource and Enviromental Profile Analysis (REPA) Integral Environmental Analysis Enviromental Profiles Life Cycle Analysis 5

6 1990er Jahre: Standardisierung des Life Cycle Assessment Ab 1990: Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) organisiert Arbeitsgruppen und jährliche Konferenzen : Methodenprojekt des Center of Environmental Science der Universität Leiden (CML-Guide); 1991 SETAC Conference in Leiden: Festlegung des Begriffs Life Cycle Assessment 1993: SETAC Code of Practice Normative Beschreibung des LCA Seit 1993: Arbeitsgruppen innerhalb der International Standardization Organization (ISO): TC 207/SC 5 Life cycle assessment 1997: Erster Internationaler Standard: ISO LCA Principles and Framework 2006: Novellierung der Normenserie und Zusammenfassung als ISO und ISO

7 Normen für die Ökobilanzierung DIN EN ISO 14040: Umweltmanagement Ökobilanz Grundsätze und Rahmenbedingungen (ISO 14040: 2006) Normenfamilie ISO DIN EN ISO Umweltmanagement Ökobilanz Anforderungen und Anleitungen (ISO 14044: 2006) 7

8 Ökobilanz/Life Cycle Assessment Life Cycle Assessment (LCA, Ökobilanz) nach ISO 14040/14044 Vollständige Erfassung des Lebenszyklus von Produkten von der Wiege bis zur Bahre aller relevanten Umweltwirkungen 8

9 Ziel und Untersuchungsrahmen Systemgrenzen: Geographisch, z.b. Deutschland Technisch, z.b. Biodiesel Funktionelle Einheit: gleicher Nutzen, z.b. pro kj, pro gefahrener km 9

10 Systemrahmen: Beispiel Abfallwirtschaft Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 10

11 Systemrahmen (I) Abfallwirtschaft Deutschland Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 11

12 Systemrahmen (II) Prozesskette MVA Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 12

13 Systemrahmen (III) Anlage MVA Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 13

14 Systemrahmen (III) Komponente MVA Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 14

15 Funktionelle Einheit Funktionelle Einheit = Nutzen Beispiel: Funktionelle Einheit = Entsorgung von 1 t Abfall Ergebnisdarstellung: Umweltwirkung pro 1 t entsorgter Abfall Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 15

16 Sachbilanz Modellierung der Prozesskette des Produktsystems Ermittlung aller Stoffströme in und aus dem Produktsystem (Rohstoffe, Emissionen, Abfälle) 16

17 Mehrproduktprozesse Beispiel: Prozesskette MVA Mehrere Nutzen : Abfallentsorgung Strom Wärme Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ des Umweltbundesamtes 17

18 Mehrproduktsysteme: Systemerweiterung / Gutschriften-Methode Um Systeme zu vergleichen, muss die getrennte Herstellung des Koppelproduktes addiert werden: 1 t Abfall 1 t Abfall 0,075 t Steinkohle MVA Deponie + Kohlekraftwerk 0,2 MWh (Netto-)Strom 1 t entsorgter Abfall 1 t entsorgter Abfall 0,2 MWh Strom System 1 System 2 18

19 Ökobilanz: Wirkungsabschätzung Quantifizierung der Umweltwirkungen pro Wirkungskategorie 19

20 Ökobilanz: Wirkungsabschätzung Darstellung der Wirkungspfade über Midpoint zum Endpoint nach Jolliet et al.: The LCIA Midpoint-Damage Framework. Int. Journal of LCA 2004, Nr. 6 S

21 Ökobilanz: Auswertung Darstellung und Interpretation der Ergebnisse Diskussion von Sensitivitäten und Einschränkungen 21

22 Beispiel: Ökobilanz thermischer Entsorgungsysteme Ziel und Untersuchungsrahmen Fragestellung: Vergleich der Behandlung unterschiedlicher Abfälle in MVA gegenüber Mitverbrennung in Kohle- bzw. Zementwerken Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen Systemgrenze, technisch: thermischen Anlagen und Aufbereitungsanlagen inklusive vor- und nachgelagerter Prozesse sowie der substituierten Herstellungsprozesse (durch Energienutzung und stoffliche Verwertung) Systemgrenze, geographisch: Nordrhein-Westfahlen Funktionelle Einheit: Behandlung 1 t Abfall 22

23 Sachbilanz: Beispiel Gutschriften-Methode Beispiel: Gegenüberstellung Quecksilber-Emissionen MVA EBS Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen 23

24 Wirkungsabschätzung: Beispiel Kategorie Treibhauseffekt Beispiel: Gegenüberstellung Treibhausgasemissionen MVA EBS Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen 24

25 Auswertung: Verteilung Fallvarianten Fallvarianten von Anlagen und Anlagenkombinationen im Achsenkreuz Energieeffizienz und Emissionsminderung Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen 25

26 Ökobilanz Life Cycle Assessment: Zusammenfassung (I) Spezifika der Methode Produktbezug relative Aussage Vollständiger Lebenszyklus von der Wiege bis zur Bahre Prozesskettenmodellierung Erfassung von Umweltauswirkungen auf Basis von Wirkungsmodellen 26

27 Ökobilanz Life Cycle Assessment: Zusammenfassung (II) Anwendung Methodisches Vorgehen in den Grundzügen standardisiert: hohe Reproduzierbarkeit und Transparenz. Software und umfangreiche Datenbanken vorhanden. Flexible Anwendung für viele Fragestellungen; gut kombinierbar mit anderen Methoden (z.b. Kostenrechung); mächtiges Analysetool für Praxis und Forschung. Grundlage zahlreicher aktueller Bewertungstools und Strategien. Aber: Durchführung einer Ökobilanz erfordert methodisches und sachliches Fachwissen. Für Praktiker sind Anwendungstools und weitere Standardisierung über die ISO Normen hinaus erforderlich. 27