Ökobilanzen im Kontext der Nachhaltigkeitsbewertung

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1 Ökobilanzen im Kontext der Nachhaltigkeitsbewertung Heinz Stichnothe vti, Institut für Agrartechnologie und Biosystemtechnik

2 Ausblick Nachhaltigkeit Ökobilanzen Ziel und Rahmenbedingungen Sachbilanz Wirkungsabschätzung Integrierte Betrachtung Möglichkeiten und Grenzen

3 Ganzheitliches Denken Von der Wiege bis zur Bahre Quelle Senke Produktion Input Output Nutzung

4 Lebensweg eines Produktes?

5 Nachhaltigkeit Brundtland Report 1987 Nachhaltig ist eine Entwicklung, die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen. Drei Dimensionen: Ökonomie Soziales Ökologie

6 Bedürfnis Notwendigkeit Gerechtigkeit zwischen Generationen zwischen Kulturen zwischen Spezies

7 Nachhaltigkeit Hintergrund: Naturkapital, Humankapital, von Menschen erzeugtes Kapital (Technik, Wissen) Schwache Nachhaltigkeit: Die Kapitalarten sind gleichwertig und somit substituierbar. Fossile Ressourcen Sonnenenergie. Grundlage des drei Säulen Modells. Starke Nachhaltigkeit: Erhaltung der natürlichen Ressourcen steht im Vordergrund, da davon ausgegangen wird, dass Naturkapital nicht (oder nur teilweise) substituiert werden kann. Ziel ist es langfristig stabile Lebensbedingungen auf der Erde zu sichern.

8 Konzept Nachhaltigkeitsbewertung = f (LCA, LCC, SLCA) Klima Wasser Toxizität Ressourcen Produktivität Kapital Arbeitskräfte Ressourcen Arbeitstunden (Un)gleichheit (Mit)bestimmung Gesundheit Ökologisch Ökonomisch Sozial X X X (X) X X 5. Bundesalgenstammtisch in München X X X X X

9 Ökobilanz (LCA) standardisiert (ISO 14040/44) Die Ökobilanz ist ein Verfahren zur medien übergreifenden Erfassung und Beurteilung umweltrelevanter Sachverhalte. Umweltauswirkungen werden abgebildet Ziel Untersuchungs rahmen Sachbilanz Wirkungsabschätzung Interpretation Gegenstand Produktsystem Inventar Wirkung Interpretation Problemanalyse Hotspot Analyse Vergleich Bioenergie Systemgrenzen Produktion Anwendung EU-RED, THG-Inventar Inputs Energie & Materialien) Modelle Outputs (Luft, Wasser & Abfall) Klassifizierung Charakterisierung Methoden Midpoint Endpoint Kontext bezogen Optimierung Entscheidungshilfe (Strategie) Kommunikation (Marketing, Labelling)

10 Rahmenbedingungen Nachhaltigkeitskonzept ISO14040/44, EU RED, PAS2050 Funktionelle Einheit Systemgrenze (Fabriktor, Lebensweg) Investitionsgüter (?) Infrastruktur (?) Koppelprodukte Allokation Systemkomplexität (isoliert oder integriert)

11 Ökobilanz (LCA) standardisiert (ISO 14040/44) Die Ökobilanz ist ein Verfahren zur medien übergreifenden Erfassung und Beurteilung umweltrelevanter Sachverhalte. Umweltauswirkungen werden abgebildet Ziel Untersuchungs rahmen Sachbilanz Wirkungsabschätzung Interpretation Gegenstand Produktsystem Inventar Wirkung Interpretation Problemanalyse Hotspot Analyse Vergleich Bioenergie Systemgrenzen Produktion Anwendung EU-RED, THG-Inventar Inputs Energie & Materialien) Modelle Outputs (Luft, Wasser & Abfall) Klassifizierung Charakterisierung Methoden Midpoint Endpoint Kontext bezogen Optimierung Entscheidungshilfe (Strategie) Kommunikation (Marketing, Labelling)

12 Daten und Modelle Sind die Daten vollständig verfügbar? Annahmen und Modelle Wie repräsentativ sind die Daten? (Technologie, Geographie, Zeit) Wie genau sind die Daten? gemessen berechnet geschätzt (Expertenwissen?) Konsistenter Ansatz? Additive Rohstoffe, Energie Algenprod. Verarbeitung P1 Nutzung E E P2 E

13 Datenquellen und Tools EU JRC in Ispra (Biofuels) Statistische Daten (WHO, EU Statistiken) Datenquellen: Probas GEMIS (Software) (Internationale LC Datenbank) US LCI Kommerzielle Software bzw. Datenbank GABI, UMBERTO, SIMAPRO, ECOINVENT Frei verfügbare Programme: CCaLC, Greet, (Biograce), etc.

14 Ökobilanz (LCA) standardisiert (ISO 14040/44) Die Ökobilanz ist ein Verfahren zur medien übergreifenden Erfassung und Beurteilung umweltrelevanter Sachverhalte. Umweltauswirkungen werden abgebildet Ziel Untersuchungs rahmen Sachbilanz Wirkungsabschätzung Interpretation Gegenstand Produktsystem Inventar Wirkung Interpretation Problemanalyse Hotspot Analyse Vergleich Bioenergie Systemgrenzen Produktion Anwendung EU-RED, THG-Inventar Inputs Energie & Materialien) Modelle Outputs (Luft, Wasser & Abfall) Klassifizierung Charakterisierung Methoden Midpoint Endpoint Kontext bezogen Optimierung Entscheidungshilfe (Strategie) Kommunikation (Marketing, Labelling)

15 Wirkungsabschätzung Klassifizierung und Charakterisierung Wirkungsabschätzung ist gefahrenorientiert Vorsorgeprinzip alle möglichen (potentiellen) Wirkungen werden berechnet Wirkungskaskade, Substanzen können verschiedene/mehrere Wirkungen auf die Umwelt haben NO x Ozonbildung HNO 2 Versauerung NO 3 /NH 4 + Eutrophierung 5. Bundesalgenstammtisch in München

16 Wirkungsabschätzung Das zu untersuchende System

17 Wirkungskategorien Die folgenden sechs Wirkungskategorien sind lange bekannt und akzeptiert, daher The big 6 : Versauerungspotential (AP) Eutrophierungspotential (EP) Treibhauseffekt (GWP Carbon Footprint) Ozonzerstörungspotential (ODP) Ozonbildungspotential (POCP) Kumulierter Energieaufwand (CED) Andere Wirkungskategorien sind: Abiotischer Ressourcenverbrauch, Landnutzung, Wasserverbrauch, Humantoxizität, aquatische Ökotoxizität, Lärm, Vibration, etc.

18 The big 6 Wirkungskategorien... haben etwas gemeinsam: Bedeutende Wirkung auf das Ökosystem der Erde Wissenschaftliche Ansätze für die Quantifizierung Universal anwendbar

19 Wirkungsabschätzung: Methoden Ressourcen Kategorie CED Carbon Foorptint Fossiler Energieverbrauch Erneuerb. Energie Verbrauch Ökologische Knappheit Impact RECEIPE X X X X X Ressourcen (Mine.) (X) X (X) X X CML Wasser X (X) Landnutzung/Fläche X (X) X (X) Emissionen Treibhauseffekt X X X X X Versauerung X X X X Eutrophierung X X X X Ozonabbau X X X X Sommersmog X X X Toxizität X X X X Ökotoxizität X X X X Lärm/Geruch Endocrine Dis. Unfälle 5. Bundesalgenstammtisch in München X

20 Ökobilanz (LCA) standardisiert (ISO 14040/44) Die Ökobilanz ist ein Verfahren zur medien übergreifenden Erfassung und Beurteilung umweltrelevanter Sachverhalte. Umweltauswirkungen werden abgebildet Ziel Untersuchungs rahmen Sachbilanz Wirkungsabschätzung Bewertung Gegenstand Produktsystem Inventar Wirkung Interpretation Problemanalyse Hotspot Analyse Vergleich Bioenergie Systemgrenzen Produktion Anwendung Nat. THG-Bericht Inputs Energie & Materialien) Modelle Outputs (Luft, Wasser & Abfall) Klassifizierung Charakterisierung Methoden Midpoint Endpoint Kontext bezogen Handlungsoptionen Entscheidungshilfe (Strategie) Kommunikation (Marketing, Labelling)

21 Vor der Interpretation Plausibilitätsprüfung Datenqualität Check Vollständig und konstitent Sicherheit der Ergebnisse (Sensitivitätsanalyse) Bestimmung der Unsicherheit Monte Carlo Simulation Szenarioanalysen

22 Bewertung in der Ökobilanz eher objektiv subjektiv Bewertung = Daten + Wertvorstellung => Eine objektive Bewertung ist nicht möglich Die Bewertung von Ökobilanzergebnissen aber auch das Design der Ökobilanzen selbst basiert auf gesellschaftlichen und individuellen Wertvorstellungen. Dies gilt auch für jeden anderen Bewertungsvorgang.

23 Ökobilanz von (Mikro) Algen Amin, S. "Review on biofuel oil and gas production processes from microalgae." Energy Conversion and Management In Press, Corrected Proof. Campbell, P. K., T. Beer, et al. "Life cycle assessment of biodiesel production from microalgae in ponds." Bioresource Technology In Press, Corrected Proof. Clarens, A. F., E. P. Resurreccion, et al. (2010). "Environmental Life Cycle Comparison of Algae to Other Bioenergy Feedstocks." Environmental Science & Technology. E.D. Frank, J. H., et al. (2011). Life Cycle Analysis of Algal Liquid Fuels with the GREET Model. (ANL, Energy Systems Division). Lardon, L., A. Hélias, et al. (2009). "Life cycle assessment of biodiesel production from microalgae." Environmental Science and Technology 43(17): Li, Y. H. (2008). "Biofuels from Microalgae." Biotechnology Progress 24(4): Stephenson, A. L., E. Kazamia, et al. (2010). "Life Cycle Assessment of Potential Algal Biodiesel Production in the United Kingdom: A Comparison of Raceways and Air Lift Tubular Bioreactors." Energy & Fuels 24(7): Etc. Fazit (?): Technologie in den Kinderschuhen, Teichsysteme, CO 2 und Dünger, Potential, Industrielle Ökologie (CO 2 Quelle, Abwasserreinigung, Biogas, etc.) Allokation

24 Zusammenfassung Möglichkeiten Umfassendes Bild der UA, qualitativ und quantitative Prozessentwicklung Hot spots (bottle neck) Zielkonflikte Flexibel Modular Szenarien (inverse modelling) Kombinierbar mit Ökonomie und Sozialem Gesamtsystem Optimierung im gesellschaftlichen Wertekontext Grenzen Datenverfügbarkeit Ergebnisse Annahmen Abhängig vom Wissensstand (Technologie, Rebound Effekte, etc.) blind spots Scale up (Nicht) quantifizierbare Effekte (Biodiversität, Wohlbefinden, Gleichheit) Expertentool

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