ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz

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1 ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz Vanessa Bach, Markus Berger & Matthias Finkbeiner Kickoff r3 Freiberg, 17. April 2013 Technische Universität Berlin Institut für Technischen Umweltschutz Fachgebiet Sustainable Engineering 1

2 Agenda Einführung Terminologie & Dimensionen von Ressourceneffizienz Methoden zur Bewertung von Ressourceneffizienz Schema zur Bewertung der Methoden & Ergebnisse Weitere Schritte ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 2 2

3 Einführung Die gute Nachricht ist dass heute alle für Ressourceneffizienz sind! ABER Was ist eine Ressource? Was ist Effizienz? Was ist Ressourceneffizienz? für Produkte für Prozesse für Organisationen für Regionen ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 3 3

4 Babylonische Sprachverwirrung ökologisch Rohstoffe geologische Verfügbarkeit für Unternehmen marktrelevant alt Inventar ökonomisch alle Umweltaspekte sozio-ökonomische Verfügbarkeit für Politik gesellschaftlich relevant neu Wirkung ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 4 4

5 ESSENZ: Ziel und Konsortium Ziel des Projektes ist, einen oder ein Set von Ressourceneffizienz-Indikatoren zu entwickeln, die sowohl ökologische als auch sozioökonomische Schutzgüter adressieren, sowohl wissenschaftlich konsistent als auch praktisch umsetzbar sind und sowohl branchenübergreifend wirksam als auch von relevanten Anspruchsgruppen akzeptiert sind. ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 5 5

6 Agenda Einführung Terminologie & Dimensionen von Ressourceneffizienz Methoden zur Bewertung von Ressourceneffizienz Schema zur Bewertung der Methoden & Ergebnisse Weitere Schritte ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 6 6

7 Ressourceneffizienz Ressource im klassischen Sinn: Rohstoffvorkommen Ressourceneffizienz = Wertschöpfung Rohstoffverbrauch Ressource im erweiterten Sinn (EU: Thematische Strategie zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen): Rohstoffe Biomasse und biologische Ressourcen Umweltmedien wie Luft, Wasser, Boden Windenergie, Geothermische Energie, Solarenergie, Gezeitenenergie Physikalischer Raum (Land) Ressourceneffizienz = Wertschöpfung Rohstoffverbrauch, Verschmutzung natürl. Ressourcen, Flächeninanspruchnahme ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 7 7

8 Terminologie Verfügbarkeit (availability) bzw. Knappheit (scarcity) bzw. Versorgungsrisiko (supply risk) Vorrätigkeit und Zugänglichkeit eines Materials Materialspezifische Bedingungen, die zu Restriktionen führen (geologisch, sozioökonomische Indikatoren etc.) Verletzlichkeit bzw. Vulnerabilität (Vulnerability): Sensibilität gegenüber Materialknappheit, Unternehmensebene/Länderebene, rohstoffintensive Technologien Kritikalität (Criticality): entsteht durch Knappheit eines Materials und Verletzlichkeit/Abhängigkeit des Unternehmens/des Landes von diesem Material ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 8 8

9 Dimensionen und Ebenen von Ressourceneffizienz Macro-Level: Länder Meso-Level: Unternehmen Micro-Level: Produkte physische Kritikalität einträchtigung Verfügbarkeit Umweltbeeinträchtigung Vulnerabilität sozioökonomische ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 9 4/24/ Innovationspotenzial Anteil am Gesamtumsatz Etc. Geologische Verfügbarkeit Etc. Länderkonzentration Politische Stabilität Etc. Biodiversität, Wasser, Boden, Luft etc.

10 Agenda Einführung Terminologie & Dimensionen von Ressourceneffizienz Methoden zur Bewertung von Ressourceneffizienz Schema zur Bewertung der Methoden & Ergebnisse Weitere Schritte ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 10 10

11 Genauer betrachtete Methoden Methoden für Rohstoffverfügbarkeit (geologisch) ADP AADP Methoden für Rohstoffverfügbarkeit (sozioökonomisch) VDI TU Berlin und Daimler Graedel DERA IZT NRC EU Kommission Methoden für Verschmutzung von Ressourcen LCIA-Methoden ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 11 11

12 Genauer betrachtete Methoden Methoden für Rohstoffverfügbarkeit (geologisch) ADP AADP Methoden für Rohstoffverfügbarkeit (sozioökonomisch) VDI TU Berlin und Daimler Graedel DERA IZT NRC EU Kommission Methoden für Verschmutzung von Ressourcen LCIA-Methoden ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 12 12

13 Anthropogenic stock extended abiotic depletion potential (AADP) Anthropogene Vorräte Materialvorkommen in der Technosphäre, die sich durch jahrelange Förderungen aufgebaut haben Große Teile der anthropogenen Vorräte können zurückgewonnen werden (urban mining) In einigenfällensinddie anthropogenen Vorkommen genauso groß, wie die ökonomisch abbaubaren Reserven, z.b. Kupfer (Kapur, Graedel 2006) Anthropogene Vorkommen beeinflussen die Materialverfügbarkeit signifikant Kapur, A. and T. E. Graedel (2006). "Copper mines above and below the ground." Environmental Science & Technology: ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 13 13

14 Anthropogenic stock extended abiotic depletion potential (AADP) Um geologische und anthropogene Vorkommen sinnvoll zu kombinieren, muss auf eine konsistente Datenbasis zurückgegriffen werden Reserves Reserve base Resources Lithospheric stock Ultimate reserves In-use Deposited Hybernating Dissipated Employed Expended Anthropogenic stock (based on Kapur and Graedel 2006) Kombination von Ressourcen und anthropogenen Vorkommen (ohne dissipative Vorkommen) Anthropgene Vorkommen werden als kummulierte Fördermengen seit 1900 abgeschätzt Daten für Fördermengen und Ressourcen von USGS ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 14 14

15 Anthropogenic stock extended abiotic depletion potential (AADP) Allgemein: Abiotischer Ressourcenverbrauch wird ermittelt, indem jeder Rohstoffinput mit einen zugehörigen Charakterisierungsfaktor (ADP i ) multipliziert wird ADP ADP i m i ADP extraction rate i i, ultimate reserves 2 ultimate reserves i ultimate reserves antimony extraction rate antimony 2 Neues Charakterisierungsmodell basiert auf ADP, aber: Nutzt Ressourcen anstatt absoluter Vorkommen in Erdkruste extraction rate i 2 resources i ADP i, resources resources antimony extraction rate antimony Betrachtet anthropogene Vorkommen zusätzlich zu geologischen Ressourcen 2 AADP i, resources extraction rate i resources i anthropogenic stock i 2 resources antimony anthropogenic stock antimony extraction rate antimony 2 ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 15 15

16 TU Berlin & Daimler Zusätzlich zur physischen Rohstoffverfügbarkeit können ökonomische und soziale Faktoren die Verfügbarkeit von Rohstoffen beeinflussen Beispiele: Eisenerz ist geologisch ausreichend verfügbar, wird jedoch nur von 3 Unternehmen weltweit gehandelt/verschifft und somit ökonomisch verknappt Seltene Erden kommen zu 90 % in China vor und unterliegen Handelsrestriktionen Lithium wird derzeit aus Salzseen gefördert. Ein starker Nachfrageanstieg könnte die Förderkapazitäten übersteigen Coltan wird in politisch instabilen Ländern Zentralafrikas, wie wie dem Kongo, gefördert ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 16 16

17 TU Berlin & Daimler In Kooperation mit der Daimler AG wurde eine Methodik entwickelt, sozioökonomischer Rohstoffverfügbarkeitsbewertung in Ökobilanzen zu integrieren 1. Identifizierung sozio-ökonomischer Verfügbarkeitsaspekte 2. Bestimmung von Schwellenwerten, ab denen Versorgungsrisiko auftritt (Bietet Möglichkeit zur Berücksichtigung der Unternehmensperspektive) 3. Entwicklung eines quantitativen Bewertungsmodells, um Versorgungsrisikofaktoren für verschiedene Materialien zu bestimmen Schneider, L., M. Berger, und M. Finkbeiner. 2011b. Economic material availability as a new area of protection for life cycle sustainability assessment. In SETAC Europe annual meeting, Mailand. Schneider, L., M. Berger, und M. Finkbeiner Measuring material scarcity - limited availability despite sufficient reserves. In Expert Workshop on "Security of Supply and Scarcity of Raw Materials - A Methodological Framweork for Supply Chain Sustainability Assessment. European Commission - Joint Research Centre, Ranco, Italien. ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 17 17

18 TU Berlin & Daimler Aspekte, die auf die Rohstoffverfügbarkeit einwirken und entsprechende Indikatoren zur Quantifizierung Aspekte Indikatoren Reserven Reichweite der Vorkommen Jahre 1/a Recycling-Rate Anteil neues Material % Länderkonzentration Reserven Herfindahl Index (HHI) Wert zwischen 0 und 1 Länderkonzentration Produktion Herfindahl Index (HHI) Wert zwischen 0 und 1 Politische Stabilität World Governance Indicators (WGI) der Wert zwischen 0 und 1 Weltbank, skaliert Unternehmenskonzentration Herfindahl Index (HHI) Wert zwischen 0 und 1 Handelsbeschränkungen Anteil der Produktion in %, die % Handelsbeschränkungen unterliegen Erwartetes Nachfragewachstum %/Jahr bis 2025/2030 % Koppelproduktion % der Produktion als Neben-/Beiprodukt % Substituierbarkeit Substituiert in %/Jahr (positiv und negativ) % Anthropogene Reserven Abbauzeitraum (im Vergleich zur Produktion) % Begrenzender Faktor für die Anwendung der einzelnen Indikatoren ist die Verfügbarkeit von Daten ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 18 18

19 TU Berlin & Daimler Bewertungsmodell Berechnung von Versorgungsrisikofaktoren für jeden Kritikalitätsaspekt basierend auf Distance to target Gewichtung (Frischknecht et al. 2009) srisikofaktor Versorgung i 2 aktueller Wert i Max ; 1 Grenzwerti Quadrieren führt zu größerer Spreizung der Ergebnisse Um die Kompensation kritischer Werte zu verhindern, alle Werte kleiner 1(<1) auf 1 (=1) gesetzt Bestimmung des aggregierten Versorgungsrisikos durch Multiplikation AggregiertesVersorgungsrisiko Versorgungsrisikofaktor i i ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 19 19

20 Agenda Einführung Terminologie & Dimensionen von Ressourceneffizienz Methoden zur Bewertung von Ressourceneffizienz Schema zur Bewertung der Methoden & Ergebnisse Weitere Schritte ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 20 20

21 Bewertungsschema für Methoden Stakeholder Akzeptanz Wird die Methode angewendet Sind die Methodenprinzipien leicht verständlich Kann die Methode die politischen Ziele der EU und Deutschlands bewerten Wissenschaftliche Akzeptanz Ist die Methode gereviewed Ist die Methode ausreichend dokumentiert Wissenschaftlich valide Abbildung des Wirkungsmechanismus Physische Verfügbarkeit Sozioökonomische Verfügbarkeit Umweltbelastungen Anwendbarkeit Kann die Methode auf alle Materialien übertragen werden Sind Daten für die Indikatoren vorhanden Sind Charakterisierungsfaktoren vorhanden Ist die Methode überall auf der Welt anwendbar Verfügbarkeit innerhalb von Softwaretools Kann die Methode als Grundlage für die in ESSENZ entwickelte Methode verwendet werden ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 21 21

22 Agenda Einführung Terminologie & Dimensionen von Ressourceneffizienz Methoden zur Bewertung von Ressourceneffizienz Korrelationen der Umweltindikatoren Schema zur Bewertung der Methoden & Ergebnisse Weitere Schritte ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 22 22

23 Nächste Schritte Projektplanung: AP 1: Analyse und Systematisierung bestehender Ansätze (08/ /2013) AP 2: Bewertung der Methoden (03/ /2013) AP 3: Methodenentwicklung: Indikatoren für physische Verfügbarkeit und Umweltverschmutzung & Ausrollung (03/ /2014) AP 4: Methodenentwicklung: Indikatoren für sozio-ökonomische Verfügbarkeit & Ausrollen (03/ /2014) AP 5: Test an Praxisbeispielen (03/ /2014) AP 6: Verdichten zu Indikatorenset & Erstellung eines Leitfadens (06/ /2015) AP 7: Konsultation (03/ /2015) ESSENZ Methodenentwicklung zur Berechnung der Ressourceneffizienz 23 23

24 Vielen Dank an alle ESSENZ-Projektpartner für die gute Zusammenarbeit und danke für Ihre Aufmerksamkeit! Technische Universität Berlin Institut für Technischen Umweltschutz Fachgebiet Sustainable Engineering 24