VERGLEICHENDE ÖKOBILANZ DREIER VARIANTEN EINER SONNENBRILLENFASSUNG

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1 VERGLEICHENDE ÖKOBILANZ DREIER VARIANTEN EINER SONNENBRILLENFASSUNG ERARBEITET IM RAHMEN DES PROJEKTES DESIRE DAS DESIGN DER ZUKUNFT Angelika Tisch, Melanie Lassnig, Hubert Gimpl Juni,

2 Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG ZIEL DER ARBEIT UNTERSUCHUNGSRAHMEN VORSTELLUNG DER BRILLENFASSUNGEN FUNKTIONELLE EINHEIT BESCHREIBUNG DER SYSTEMABGRENZUNG WIRKUNGSKATEGORIEN SACHBILANZ SACHBILANZ VARIANTE 1 DER BRILLENFASSUNG (PA) SACHBILANZ VARIANTE 2 DER BRILLENFASSUNG (EP) SACHBILANZ VARIANTE 3 DER BRILLENFASSUNG (PC) ERGEBNISSE DER ÖKOBILANZIERUNG TREIBHAUSPOTENZIAL VERSAUERUNGSPOTENZIAL ABIOTISCHES RESSOURCENABBAUPOTENZIAL FOSSILER ART VERGLEICH DER UMWELTWIRKUNGEN VON BRILLENFASSUNG UND BRILLENETUI ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE QUELLENVERZEICHNIS ANHANG Abbildungsverzeichnis ABB. 1: ENTWURF DER BRILLENFASSUNG... 4 ABB. 2: SYSTEMABGRENZUNG... 7 ABB. 3: TREIBHAUSPOTENZIAL DER DREI VARIANTEN ABB. 4: VERSAUERUNGSPOTENZIAL DER DREI VARIANTEN ABB. 5: ABIOTISCHES RESSOURCENABBAUPOTENZIAL FOSSILER ART DER DREI VARIANTEN ABB. 6: VERGLEICH DER UMWELTWIRKUNGEN DER DREI VARIANTEN DER BRILLENFASSUNG MIT DENEN EINES BRILLENETUIS Tabellenverzeichnis TAB. 1: VARIANTE 1 MATERIAL UND MASSENANGABEN... 5 TAB. 2: VARIANTE 2 MATERIAL UND MASSENANGABEN... 5 TAB. 3: VARIANTE 3 MATERIAL UND MASSENANGABEN... 5 TAB. 4: SACHBILANZ VARIANTE 1 (PA)... 9 TAB. 5: SACHBILANZ VARIANTE 2 (EP) TAB. 6: SACHBILANZ VARIANTE 3 (PC)

3 1 Einleitung Die vorliegende Ökobilanz wurde im Rahmen des Projekts DESIRE Das Design der Zukunft erstellt. Dieses Projekt wurde vom Programm Interreg IV Italien Österreich und dem Kärntner WirtschaftsförderungsFonds (KWF) gefördert. Das Projekt zielte darauf ab, Klein und Mittelbetriebe (KMU) der drei Branchen Brillenherstellung, Messerherstellung und Tischlerei zu motivieren, sich stärker mit den Themen Design und Ecodesign zu befassen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Im Rahmen des Projekts wurden in jeder der drei Branchen in Zusammenarbeit mit KMU und DesignerInnen Prototypen entwickelt: Messer, (Sonnen )Brille und Stummer Diener. Um den am Projekt beteiligten KMU und auch den DesignerInnen deutlich zu machen, welchen Einfluss ihre Design Entscheidungen auf die Umwelteffekte des Produkts haben, wurde eine vergleichende Ökobilanz dreier Varianten einer Sonnenbrillenfassung erarbeitet. Die Ökobilanz soll die KMU motivieren, bei der Entwicklung von Produkten ausgewählte EcoDesign Strategien zu berücksichtigen, die das ebenfalls im Rahmen des Projekts erarbeitete EcoDesign Handbuch empfiehlt, und somit die Umweltwirkungen ihrer Produkte zu reduzieren und sich dem Ziel einer grünen Wirtschaft zu nähern. Der vorliegende Bericht enthält die Ergebnisse der Ökobilanz für die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung. In Kapitel 2 wird das Ziel der Ökobilanz vorgestellt. In Kapitel 3 wird der Untersuchungsrahmen der Ökobilanz beschrieben. Dieser beinhaltet die Vorstellung der drei Varianten, die Beschreibung der funktionellen Einheit und der Systemgrenzen sowie die Darstellung der ausgewählten Umweltwirkungskategorien. In Kapitel 4 werden die für die Ökobilanz verwendeten Stoff und Energiemengen genannt. Auch auf die Herkunft der Daten wird eingegangen. In Kapitel 5 werden die Ergebnisse der vergleichenden Ökobilanz vorgestellt. Ein Vergleich der Umweltwirkungen der drei Varianten der Brillenfassung mit den Umweltwirkungen eines Brillenetuis ist in Kapitel 6 dargestellt. Abschließend werden die Ergebnisse der Ökobilanz in Kapitel 7 zusammengefasst. 3

4 2 Ziel der Arbeit Das Ziel der Ökobilanz ist der Vergleich der Umweltwirkungen dreier Varianten einer Sonnenbrillenfassung. Diese drei Varianten der Brillenfassung unterscheiden sich ausschließlich in den gewählten Materialien. Ihre Form ist identisch. Die Erstellung der Ökobilanz erfolgte auf Grundlage der Normen EN ISO Umweltmanagement Ökobilanz. Grundsätze und Rahmenbedingungen und EN ISO Umweltmanagement Ökobilanz. Anforderungen und Anleitungen (siehe ÖSTERREICHISCHES NORMUNGSINSTITUT, 2006a; ÖSTERREICHI SCHES NORMUNGSINSTITUT, 2006b). Die Ökobilanz wurde mithilfe der Software GaBi 5.0 (ganzheitliche Bilanzierung) erstellt. Alle verwendeten Daten zu den Stoff und Energieströmen und ihren Umweltwirkungen stammen aus diesem System. 3 Untersuchungsrahmen Im Folgenden wird der Untersuchungsrahmen der Ökobilanz umrissen. Zunächst werden die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung beschrieben, im Anschluss werden die funktionelle Einheit und die Systemgrenzen beschrieben, abschließend werden die Kategorien genannt, mit denen die Umweltwirkungen dargestellt werden. 3.1 Vorstellung der Brillenfassungen Untersucht wird eine aus Kunststoff bestehende Sonnenbrillenfassung. Der Entwurf dieser Brillenfassung ist in Abb. 1 dargestellt. Abb. 1: Entwurf der Brillenfassung (Quelle: DESIGN GROUP ITALIA & FRANCESCA VALAN STUDIO, 2011, S. 5) 4

5 3.1.1 Varianten Die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf die verwendeten Materialien (siehe Tab. 1 bis Tab. 3). Die Abmaße der Brillenfassungen sind identisch. Bei Variante 1 der Sonnenbrillenfassung bestehen Mittelteil, Brücke und Bügel aus Polyamid (PA), der Sattelsteg aus Silikonkautschuk. Bei Variante 2 werden die Materialien Epoxidharz (EP) und Silikonkautschuk verwendet, bei Variante 3 Polycarbonat (PC) und Silikonkautschuk. Die Materialmassen wurden auf Basis der Abmaße des Produktes und des spezifischen Gewichts der jeweiligen Materialien berechnet (siehe Anhang). Neben den gewählten Materialien wird in der Praxis häufig Celluloseacetat verwendet (siehe z.b. L.G.R, o. J.). Aufgrund fehlender Daten zu den Umweltwirkungen von Celluloseacetat wurde in der vorliegenden Ökobilanz keine Variante berücksichtigt, die dieses Material enthält. Dasselbe gilt für andere Biokunststoffe. Tab. 1: Variante 1 Material und Massenangaben (Quelle: eigene Darstellung) Brillenfassung 1 Bestandteil Material Masse in g Mittelteil Polyamid (PA) 9,0 Brücke Polyamid (PA) 0,6 Bügel Polyamid (PA) 10,4 Sattelsteg Silikonkautschuk 0,2 20,2 Tab. 2: Variante 2 Material und Massenangaben (Quelle: eigene Darstellung) Brillenfassung 2 Bestandteil Material Masse in g Mittelteil Epoxidharz (EP) 9,0 Brücke Epoxidharz (EP) 0,6 Bügel Epoxidharz (EP) 10,4 Sattelsteg Silikonkautschuk 0,2 20,2 Tab. 3: Variante 3 Material und Massenangaben (Quelle: eigene Darstellung) Brillenfassung 3 Bestandteil Material Masse in g Mittelteil Polycarbonat (PC) 9,8 Brücke Polycarbonat (PC) 0,7 Bügel Polycarbonat (PC) 11,3 Sattelsteg Silikonkautschuk 0,2 22,0 Wie aus den Tabellen ersichtlich ist, wiegt die Sonnenbrillenfassung je nach Materialwahl zwischen etwa g. 5

6 3.2 Funktionelle Einheit Die funktionelle Einheit stellt eine Referenzgröße dar, auf die in der Ökobilanz die Umweltwirkungen bezogen werden. In der vorliegenden Ökobilanz wurde als funktionelle Einheit eine Sonnenbrillenfassung gewählt. 3.3 Beschreibung der Systemabgrenzung Die Ökobilanz ermittelt die Umwelteffekte im Lebenszyklus der Sonnenbrillenfassung. Der Lebenszyklus besteht im Wesentlichen aus den vier Phasen Werkstoffherstellung, Produktion, Nutzung und Entsorgung. Eine umfassende Ökobilanz würde bedeuten, die Umweltwirkungen aller Prozesse dieser vier Phasen zu berücksichtigen. Der Begriff Prozess steht für bestimmte Vorgänge innerhalb einer Lebenszyklusphase, beispielsweise der Wartung der Produkte in der Phase der Nutzung. Die Gesamtheit der Phasen und der zu den einzelnen Phasen gehörenden Prozesse wird auch als System bezeichnet. Da es in der Regel zu umfangreich ist, alle Phasen und vor allem alle Prozesse zu berücksichtigen, werden einzelne Teile des Systems nicht betrachtet. Mit Hilfe der Systemgrenzen wird dargestellt, welche Teile des Gesamtsystems berücksichtigt werden und welche nicht. In Abb. 2 ist das System des Produkts Sonnenbrillenfassung dargestellt. Die Abbildung macht auch deutlich, welche Phasen und Prozesse in der vorliegenden Ökobilanz berücksichtigt wurden und welche nicht. Die Phasen und Prozesse, die berücksichtigt wurden sind grün hinterlegt, die nicht berücksichtigten sind farblos. Phasen und Prozessen wurden dann vernachlässigt, wenn ihre Umweltwirkungen als klein eingeschätzt wurden oder wenn keine Daten zur Verfügung standen. Die Abbildung macht deutlich, dass die Phase Nutzung mit ihrem Prozess Wartung/Service vernachlässigt wurde. Die Abbildung macht auch deutlich, dass in sämtlichen Phasen die Transportprozesse vernachlässigt wurden. Zudem wurden in der Phase Produktion die Prozesse Lagerung und Maschinen nicht berücksichtigt, in der Phase Entsorgung wurde der Prozess Weiterverwertung ausgespart. 6

7 Abb. 2: Systemabgrenzung (Quelle: eigene Darstellung) Im System berücksichtigt wurden die Lebenszyklusphasen Werkstoffherstellung, Produktion und Entsorgung. In der Werkstoffherstellungsphase wurden die Prozesse Rohstoffgewinnung, Energie und Betriebsstoffe (der Prozess umfasst sämtliche für den Betrieb der Maschinen notwendigen Endenergieformen und Stoffe wie beispielsweise Propangas oder Stickstoff) sowie Maschinen berücksichtigt. In der Produktionsphase ist der Prozess Energie und Betriebsstoffe Teil des betrachteten Systems. In der Phase Entsorgung sind die Prozesse thermische Verwertung (das ist die Verbrennung der brennbaren Bestandteile des Produkts unter Ausnutzung der bei der Verbrennung entstehenden Energie) und Wiederverwertung (damit ist die stoffliche Aufbereitung und Rückführung von Bestandteilen des Produkts in den Produktionsprozess gemeint) berücksichtigt. 3.4 Wirkungskategorien Im Rahmen der Ökobilanz werden die Umweltwirkungen dreier Varianten der Sonnenbrillenfassung ermittelt. Der Begriff Umweltwirkungen steht für eine Gruppe von in der Regel ganz unterschiedlichen Wirkungen auf die Umwelt. Diese werden als Wirkungskategorien bezeichnet, sie umfassen beispielsweise die Kategorien Überdüngung der Gewässer, Ozonabbaupotenzial, Einfluss auf die Biodiversität oder den Landverbrauch. Für die vorliegende Ökobilanz wurden drei Umweltwirkungskategorien ausgewählt: 7

8 Treibhauspotenzial (GWP) Versauerungspotenzial (AP) Potenzial für den abiotischen Ressourcenabbau fossiler Art (ADP fossil) Das Treibhauspotenzial steht für die Wirkung der im betrachteten System freigesetzten Emissionen, die zu einer Temperaturerhöhung in der Atmosphäre beizutragen. Zu den Emissionen, die klimawirksam sind, gehören beispielsweise Kohlendioxid und Methan. Je höher das Treibhauspotenzial im betrachteten Lebenszyklus ist, desto größer sind die Emissionen an klimawirksamen Gasen. Das Versauerungspotenzial steht für die Wirkung der Emissionen, Säuren zu bilden, die etwa in Form von saurem Regen Boden und Gewässer erreichen. Das Versauerungspotenzial ist dann hoch, wenn im Lebenszyklus des Produkts hohe Konzentration an etwa Schwefeldioxid oder Stickstoffoxiden emittiert werden. Das Potenzial für den abiotischen Ressourcenabbau fossiler Art berücksichtigt den Abbau fossiler Ressourcen, zu denen etwa Kohle, Erdgas und Erdöl gehören. Je höher das Ressourcenabbaupotenzial, desto größer ist die Menge abgebauter fossiler Ressourcen. 8

9 4 Sachbilanz In der Sachbilanz werden die innerhalb des betrachteten Systems auftretenden Stoff und Energieströme der drei Varianten der Sonnenbrillenfassung quantifiziert. Im Folgenden werden die Stoff und Energiemengen in den betrachteten Phasen Werkstoffherstellung, Produktion und Entsorgung dargestellt. 4.1 Sachbilanz Variante 1 der Brillenfassung (PA) In Tab. 4 sind die Stoff und Energieströme dargestellt, die in den betrachteten Lebenszyklusphasen der Variante 1 der Brillenfassung berücksichtigt wurden. Die Werkstoffherstellungsphase berücksichtigt die Herstellung der Materialien Polyamid (PA) und Silikonkautschuk. Die Datensätze aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigen neben den für die Herstellung der Materialien benötigten Ressourcen auch die Maschinen sowie die Energie und Betriebsstoffe für deren Betrieb. In der Werkstoffherstellung wird auch ein Verschnitt berücksichtigt, der bei der Weiterverarbeitung der Kunststoffe entsorgt wird. Es wird angenommen, dass die Kunststoffe Polyamid und Silikonkautschuk im Spritzgussverfahren weiterverarbeitet werden. Der Verschnitt, der bei diesen Verfahren gering ist, wird auf 5 % des Materialgewichts geschätzt. Tab. 4: Sachbilanz Variante 1 (PA) (Quelle: eigene Darstellung) Sachbilanz Variante 1 (PA) Masse in g Verschnitt in % Energie in kwh Verwertung in % Werkstoffherstellung PA inkl. Verschnitt 21,0 5,0 Silikonkautschuk inkl. Verschnitt 0,2 5,0 Produktion Strom 1,63 Entsorgung thermische Verwertung 100,0 In der Produktion wird nur der für den Betrieb der Maschinen benötigte Strom berücksichtigt. Es wird angenommen, dass die Maschinen mit einem Strom Mix aus Österreich betrieben werden. Zudem wird angenommen, dass für die Produktion der Brillenfassung eine Spritzgussmaschine sowie eine Trommelmaschine verwendet werden. Der Energiebedarf wurde auf Basis der Leistung der Maschinen, welche durch Internetrecherche ermittelt wurde, errechnet (siehe Anhang). Im Hinblick auf die Entsorgung wird angenommen, dass die Kunststoffe zu 100 % thermisch verwertet werden. Der Datensatz für die Berechnung der Umweltwirkungen der thermischen Verwertung aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigt eine durchschnittliche europäische Müllverbrennung ohne Sammlung, Transport und Vorbehandlung der Materialien. 9

10 4.2 Sachbilanz Variante 2 der Brillenfassung (EP) Die berücksichtigten Stoff und Energieströme von Variante 2 der Brillenfassung sind in Tab. 5 dargestellt. Die Werkstoffherstellungsphase berücksichtigt die Herstellung der Materialien Epoxidharz (EP) und Silikonkautschuk. Die Datensätze aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigen die benötigten Ressourcen für die Werkstoffherstellung, die Maschinen sowie die für den Betrieb der Maschinen benötigte Energie und die eingesetzten Betriebsstoffe. Es wird zudem für die Kunststoffe ein Verschnitt von 5 % angenommen. Für die Produktions und Entsorgungsphase wurden die gleichen Annahmen getroffen wie für Variante 1 der Brillenfassung (siehe 4.1). Tab. 5: Sachbilanz Variante 2 (EP) (Quelle: eigene Darstellung) Sachbilanz Variante 2 (EP) Masse in g Verschnitt in % Energie in kwh Verwertung in % Werkstoffherstellung EP inkl. Verschnitt 21,0 5,0 Silikonkautschuk inkl. Verschnitt 0,2 5,0 Produktion Strom 1,63 Entsorgung thermische Verwertung 100,0 4.3 Sachbilanz Variante 3 der Brillenfassung (PC) In Tab. 6 sind die Stoff und Energieströme von Variante 3 dargestellt. Die Werkstoffherstellungsphase umfasst die Herstellung von Polycarbonat (PC) und Silikonkautschuk. Die Datensätze aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigen die für die Herstellung benötigten Ressourcen, die eingesetzten Maschinen sowie die Energie und Betriebsstoffe für deren Betrieb. Für die Kunststoffe wird zudem ein Verschnitt von 5 % angenommen. Die Annahmen für Produktions und Entsorgungsphase entsprechen denen für die Varianten 1 und 2 der Brillenfassung (siehe 4.1). Tab. 6: Sachbilanz Variante 3 (PC) (Quelle: eigene Darstellung) Sachbilanz Variante 3 (PC) Masse in g Verschnitt in % Energie in kwh Verwertung in % Werkstoffherstellung PC inkl. Verschnitt 22,9 5,0 Silikonkautschuk inkl. Verschnitt 0,2 5,0 Produktion Strom 1,63 Entsorgung thermische Verwertung 100,0 10

11 5 Ergebnisse der Ökobilanzierung In den Abb. 3 bis 5 sind die Ergebnisse der vergleichenden Ökobilanz dargestellt. 5.1 Treibhauspotenzial Abb. 3 veranschaulicht das Treibhauspotenzial der drei Varianten der Brillenfassung. Die Abbildung macht deutlich, dass das Treibhauspotenzial der drei Varianten nahezu identisch ist. Variante 1 weist zwar ein leicht größtes Treibhauspotenzial auf als Variante 2 und 3. Diese Unterschiede sind aber zu klein, um wirklich belastbar zu sein. So sind die Unterschiede so gering, dass schon kleinere Änderungen in den Annahmen (etwa der Anteil des Verschnitts) zu veränderten Ergebnissen führen würden. Interessant ist, dass die Phase der Produktion bei allen drei Varianten den größten Anteil am Treibhauspotenzial verursacht, der Anteil der Werkstoffherstellung ist deutlich geringer, der Anteil der Entsorgung fast unbedeutend. Bei Variante 1 entfallen beispielsweise etwa 72 % des gesamten Treibhauspotenzials auf die Produktionsphase, etwa 25 % auf die Werkstoffherstellungsphase und nur 3 % auf die Entsorgungsphase. Die Daten zum Treibhauspotenzial der einzelnen Prozesse der jeweiligen Lebenszyklusphasen ist in den Tabellen im Anhang A4 dargestellt. GWP [kg CO 2 Äquivalente] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Entsorgungsphase Produktionsphase Werkstoffherstellungsphase Abb. 3: Treibhauspotenzial der drei Varianten (Quelle: eigene Darstellung) 5.2 Versauerungspotenzial In Abb. 4 ist das Versauerungspotenzial der drei Varianten der Brillenfassung dargestellt. Auch hier zeigt sich, dass die Unterschiede zwischen den drei Varianten relativ klein und damit zu vernachlässigen sind. Auch hier ist es die Produktion die Phase mit dem größten Anteil am Versauerungspotenzial. Der Anteil der Werkstoffherstellung am Versauerungspotenzial ist deutlich geringer. Bei der Entsorgung erhalten alle Varianten Gutschriften, da ihr Kunststoffanteil verbrannt und zur Energiegewinnung genutzt wird. Das Holz ersetzt die derzeit zur Energiegewinnung genutzten fossilen Energieträger 11

12 Gas, Öl und Kohle, die ein besonders hohes Versauerungspotenzial besitzen. Die Daten zum Versauerungspotenzial der einzelnen Prozesse sind in den Tabellen im Anhang A4 dargestellt. 0,0020 AP [kg SO 2 Äquivalente] 0,0015 0,0010 0,0005 0,0000 Entsorgungsphase Produktionsphase Werkstoffherstellungsphase 0,0005 Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Abb. 4: Versauerungspotenzial der drei Varianten (Quelle: eigene Darstellung) 5.3 Abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art Die folgende AbbildungAbb. veranschaulicht das abiotische Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art für die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung. Für diese Umweltwirkungskategorie gilt das gleiche wie für die beiden oben genannten Kategorien: Die Unterschiede zwischen den drei Varianten sind so klein, dass sie vernachlässigt werden können. Auch hier ist es die Produktionsphase, die das größte abiotische Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art verursacht. Der Anteil der Werkstoffherstellung am abiotischen Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art ist deutlich geringer. Auch hier besitzt die Entsorgung bei allen drei Varianten ein negatives abiotisches Ressourcenabbaupotenzial, das mit der Energiegewinnung durch die Verbrennung der Kunststoffe zu begründen ist. Die genauen Werte zu den einzelnen Prozessen sind im Anhang A4 dargestellt ADP fossil [MJ] Entsorgungsphase Produktionsphase Werkstoffherstellungsphase 0 2 Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Abb. 5: Abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art der drei Varianten (Quelle: eigene Darstellung) 12

13 6 Vergleich der Umweltwirkungen der Brillenfassungen und eines Brillenetuis Im Folgenden werden die Ergebnisse der Ökobilanz für die drei Varianten der Brillenfassung mit den Ergebnissen der Ökobilanz eines Brillenetuis verglichen (die Ökobilanz des Brillenetuis ist im Anhang dargestellt). Prinzipiell ist ein Vergleich der Umweltwirkungen zwischen Brillenfassung und Etui schwierig, da es sich hierbei um unterschiedliche Produkte handelt. Der Vergleich wird hier nur durchgeführt, um darzustellen, wie die Größenordnung der Umwelteffekte des Brillenetuis im Vergleich zu den Umwelteffekten der Brillenfassung einzuschätzen ist. Aus Abb. 6, in der die Umweltwirkungen (Treibhauspotenzial (GWP), Versauerungspotenzial (AP) und abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art (ADP fossil)) für die drei Varianten der Brillenfassung und einer Variante des Brillenetuis dargestellt sind, wird erneut deutlich, dass sich die Umweltwirkungen der drei Varianten der Brillenfassung nur wenig voneinander unterscheiden. Es wird auch deutlich, dass die Umweltwirkungen des betrachteten Brillenetuis, das zum Großteil aus Polypropylen und zu einem kleinen Teil aus Polyvinylchlorid besteht, geringer sind als die Umweltwirkungen der Brillenfassung. Während das Brillenetui in den Wirkungskategorien Treibhauspotenzial und abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art nur leicht besser abschneidet als die Brillenfassung, sind die Unterschiede beim Versauerungspotenzial (AP) beim Brillenetui deutlich geringer Variante 1 (PA) 5 Variante 2 (EP) Variante 3 (PC) 0 5 GWP (10 kg CO2 Äquivalente) AP (10 t SO2 Äquivalente) ADP fossil (MJ) Brillenetui 10 Abb. 6: Vergleich der Umweltwirkungen der drei Varianten der Brillenfassung mit denen eines Brillenetuis (Quelle: eigene Darstellung) 13

14 7 Zusammenfassung der Ergebnisse Die Ökobilanz für die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung ergab Folgendes: Die drei Varianten der Sonnenbrillenfassung unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Umweltwirkungen in den Kategorien Treibhauspotenzial, Versauerungspotenzial und abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art kaum voneinander. Zwar zeigt sich auf Basis der Annahmen, die der vorliegenden Ökobilanz zugrunde liegen, dass eine Sonnenbrillenfassung, die aus Polycarbonat besteht, ökologisch besser abschneidet als eine Fassung aus Epoxidharz oder Polyamid, doch schon bei kleinen Änderungen in diesen Annahmen (Anteil des Verschnitts, Energieverbrauch der Maschinen, Betriebsdauer der Maschinen) kann sich das Ergebnis umdrehen, eben weil die Unterschiede gering sind. Auf Basis der Ergebnisse der Ökobilanz erscheint es daher nicht sinnvoll, eine der Varianten der Brillenfassung zu empfehlen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Phase der Produktion bei allen drei Varianten der Brillenfassung den größten Anteil an den Umweltwirkungen besitzt. Der Hauptgrund dafür liegt im Einsatz von elektrischer Energie zum Betrieb der verwendeten Maschinen. Brillenhersteller sollten deshalb darauf achten, ihre Produktionsprozesse energieeffizient zu gestalten. Dadurch können sie nicht nur die Umwelteffekte reduzieren, sondern auch ihre Energiekosten senken. Die Ergebnisse der Gegenüberstellung der Umweltwirkungen der drei Varianten der Brillenfassung mit denen eines Brillenetuis zeigen, dass die Umweltwirkungen des Brillenetuis zwar geringer sind als die der Brillenfassungen, dass in zwei der drei betrachteten Umweltwirkungskategorien die Umweltbelastungen des Brillenetuis aber durchaus nennenswert sind. Auch die Hersteller von Brillenetuis sollten daher beim Design EcoDesign Strategien berücksichtigen. Das Produkt Brille besteht eigentlich aus den Elementen Brillenfassung, Brillengläser und Brillenetui. Auch wenn es im Rahmen des Projekts DESIRE nur um die Brillenfassung geht, wäre es interessant gewesen, auch die Brillengläser in der Ökobilanz zu berücksichtigen. 14

15 Quellenverzeichnis DESIGN GROUP ITALIA & FRANCESCA VALAN STUDIO (2011). Entwürfe von Brillenfassungen entstanden im Rahmen des Projektes DESIRE. L.G.R (o. J.). L.G.R Sunglasses. Timeless Elegance Eyewear. sunglasses.com/?lang=it, Zugriff ÖSTERREICHISCHES NORMUNGSINSTITUT (2006a). Umweltmanagement Ökobilanz. Grundsätze und Rahmenbedingungen (EN ISO 14040:2006). Wien: Österreichisches Normungsinstitut. ÖSTERREICHISCHES NORMUNGSINSTITUT (2006b). Umweltmanagement Ökobilanz. Anforderungen und Anleitungen (EN ISO 14044:2006). Wien: Österreichisches Normungsinstitut. WORTBERG J., KAMPS T., SCHIFFERS R. (2003). Welche Energie kostet ein Antrieb? Kunststoffe. 03/2003. S München: Carl Hanser Verlag. 15

16 Anhang A1 Abmaße der Brillenfassung Abb. A1: Abmaße der Brillenfassung A2 Spezifisches Gewicht der eingesetzten Materialien Tab. A1: Spezifisches Gewicht der eingesetzten Materialien Material spezifisches Gewicht in g/mm³ Polyamid (PA) 0,0011 Epoxidharz (EP) 0,0011 Polycarbonat (PC) 0,0012 Silikonkautschuk 0,

17 A3 Leistung der eingesetzten Maschinen Tab. A3: Leistung der eingesetzten Maschinen Maschine Leistung in kw spezifische Leistung in kwh/g Spritzgussmaschine a 0,0013 Trommelmaschine b 2 a spezifische Leistung entnommen aus: WORTBERG ET AL., 2003, S.65 b bei einer angenommen Betriebszeit der Trommelmaschine von 24 h für 30 Brillen ergibt sich ein Energiebedarf von 1,6 kwh pro Brille. A4 Ergebnisse der Ökobilanz Tab. A4: Ergebnisse der Ökobilanz der drei Varianten der Brillenfassung GWP [kg CO 2 Äquivalente] Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Werkstoffherstellungsphase Polyamid (PA) 0,2037 Epoxidharz (EP) 0,1344 Polycarbonat (PC) 0,1034 Silikonkautschuk 0,0014 0,0014 0,0014 Produktionsphase Strom 0,5823 0,5823 0,5832 Entsorgungsphase thermische Verwertung 0,0226 0,0168 0,0258 AP [kg SO 2 Äquivalente] Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Werkstoffherstellungsphase Polyamid (PA) 0, Epoxidharz (EP) 0, Polycarbonat (PC) 0, Silikonkautschuk 0, , , Produktionsphase Strom 0, , , Entsorgungsphase thermische Verwertung 0, , , ADP fossil [MJ] Brillenfassung 1 Brillenfassung 2 Brillenfassung 3 Werkstoffherstellungsphase Polyamid (PA) 3,5736 Epoxidharz (EP) 2,5330 Polycarbonat (PC) 2,1631 Silikonkautschuk 0,0188 0,0188 0,0188 Produktionsphase Strom 6,4410 6,4410 6,4509 Entsorgungsphase thermische Verwertung 0,2622 0,3286 0,

18 A5 Ökobilanz eines Brillenetuis A5.1 Ziel und Untersuchungsrahmen Das Ziel der Ökobilanz ist die Ermittlung der potenziellen Umweltwirkungen eines Brillenetuis. Die Ökobilanz wird für ein Brillenetui bestehend aus Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) erstellt. Die genauen Abmaße des Brillenetuis sind in der folgenden Abbildung dargestellt: Abb. A2: Abmaße des Brillenetuis In der folgenden Tabelle sind die Material und Massenangaben des Brillenetuis dargestellt. Die Materialmassen wurden auf Basis der Abmaße des Brillenetuis und des spezifischen Gewichtes der jeweiligen Materialien berechnet. Neben den gewählten Materialien werden in der Praxis für die Herstellung von Brillenetuis häufig Leder, Textilien oder Hölzer eingesetzt (siehe z.b. ETUIS DUGGERT GMBH, o. J. oder GEBRÜDER REBHAN GMBH, 2012). Da die Ökobilanz des Brillenetuis nur dazu dienen soll, die Größenordnung zwischen Umweltwirkungen von Brillenetui und Brillenfassung zu verdeutlichen, wurde die Ökobilanz nur für eine Variante des Brillenetuis erarbeitet. Tab. A5: Spezifisches Gewicht der eingesetzten Materialien Material spezifisches Gewicht in g/mm³ Polypropylen (PP) 0,00095 Polyvinylchlorid (PVC) 0,

19 Tab. A6: Brillenetui Material und Massenangaben Brillenetui Bestandteil Material Masse in g Schale Polypropylen (PP) 97,5 Inlay Polyvinylchlorid (PVC) 15,9 113,4 Das Brillenetui wiegt etwa 113 g. Der Großteil besteht aus Polypropylen, ein kleiner Teil aus dem PVC Inlay. Die funktionelle Einheit stellt eine Referenzgröße dar, auf die sämtliche In und Outputflüsse entlang des Lebenszyklus bezogen werden. Als funktionelle Einheit wird in der vorliegenden Ökobilanz ein Brillenetui gewählt. Die Systemabgrenzung ist für das Brillenetui identisch mit der Systemabgrenzung der Brillenfassung (siehe 3.3). Für die Ökobilanz des Brillenetuis wurden die gleichen Umweltwirkungskategorien gewählt wie für die Brillenfassung (siehe 3.4). A5.2 Sachbilanz In der folgenden Tabelle sind die Stoff und Energiemengen der Phasen Werkstoffherstellung, Produktion und Entsorgung dargestellt. In der Phase Werkstoffherstellung wurden die Herstellung der Materialien Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) berücksichtigt. Die Datensätze aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigen die benötigten Ressourcen für die Werkstoffherstellung, die Maschinen sowie die für den Betrieb der Maschinen benötigte Energie und die eingesetzten Betriebsstoffe. Als Verschnitt wurden für PP 5 % und für PVC 30 % angenommen. Tab. A7: Sachbilanz Brillenetui Sachbilanz Brillenetui Masse in g Verschnitt in % Energie in kwh Verwertung in % Werkstoffherstellung PP inkl. Verschnitt 102,3 5,0 PVC inkl. Verschnitt 20,6 30,0 Produktion Strom 0,14 Entsorgung thermische Verwertung 100,0 In der Produktionsphase wird nur der für den Betrieb der Maschinen benötigte Strom berücksichtigt. Es wird angenommen, dass die Maschinen mit einem Strom Mix aus Österreich betrieben werden. Der Datensatz wurde aus der Datenbank der Software GaBi entnommen. Des Weiteren wird angenommen, dass für die Produktion des Brillenetuis eine Spritzgussmaschine sowie eine Fräsmaschine verwendet werden. Der Energiebedarf wurde auf Basis der Leistung der Maschinen, welche durch Internetrecherche ermittelt wurde, errechnet (siehe auch Tab. A8). 19

20 Tab. A8: Leistung der eingesetzten Maschinen Maschine Leistung in kw spezifische Leistung in kwh/g Spritzgussmaschine a 0,0013 Fräsmaschine b 4 a spezifische Leistung entnommen aus: WORTBERG ET AL., 2003, S. 65. b bei einer angenommen Betriebszeit der Fräsmaschine von 4 sec. pro Brillenetui ergibt sich ein Energiebedarf von 0,004 kwh pro Brillenetui. Im Hinblick auf die Entsorgung wurde angenommen, dass die Kunststoffe zu 100 % thermisch verwertet werden. Der Datensatz für die Berechnung der Umweltwirkungen der thermischen Verwertung aus der Datenbank der Software GaBi berücksichtigt eine durchschnittliche europäische Müllverbrennung ohne Sammlung, Transport und Vorbehandlung der Materialien. A5.3 Ergebnisse der Ökobilanzierung Im Folgenden sind die Ergebnisse der Ökobilanzierung für die drei Wirkungskategorien Treibhauspotenzial, Versauerungspotenzial und abiotischer Ressourcenabbau fossiler Art dargestellt. Treibhauspotenzial Die folgende Abbildung veranschaulicht das Treibhauspotenzial im Lebenszyklus des Brillenetuis. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das Treibhauspotenzial mit etwa 56 % in der Phase der Werkstoffherstellung am größten ist. Ausschlaggebend ist hier die Herstellung von Polypropylen. Die Daten zum Treibhauspotenzial der einzelnen Prozesse können der folgenden Tabelle A9 entnommen werden. GWP [kg CO 2 Äquivalente] 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 Herstellung Produktion Entsorgung gesamt Abb. A3: Treibhauspotenzial im Lebenszyklus des Brillenetuis (Quelle: eigene Darstellung) thermische Verwertung Polyvinylchlorid (PVC) thermische Verwertung Polypropylen (PP) Strom Polyvinylchlorid (PVC) Polypropylen (PP) 20

21 Tab. A9: Umweltwirkungen im Lebenszyklus des Brillenetuis Umweltwirkungen ausgewählter Wirkungskategorien GWP AP ADP fossil [kg CO 2 Äquivalente] [kg SO2 Äquivalente] [MJ] Werkstoffherstellungsphase Polypropylen (PP) 0,181 0, ,89 Polyvinylchlorid (PVC) 0,048 0, ,08 Produktionsphase Strom 0,049 0, ,54 Entsorgungsphase thermische Verwertung Polypropylen (PP) 0,106 0, ,35 thermische Verwertung Polyvinylchlorid (PVC) 0,028 0, ,02 Lebenszyklus 0,412 0, ,15 Versauerungspotenzial In Abb. A4 ist das Versauerungspotenzial im Lebenszyklus des Brillenetuis dargestellt. Auch hier verursacht die Werkstoffherstellung dir größten Belastungen. Das Versauerungspotenzial der Entsorgung die Kunststoffe werden 100 % thermisch verwertet führt zu einem negativen Versauerungspotenzial. Dies begründet sich darin, dass der Prozess Abfallverbrennung der Datenbank der Software GaBi bei der thermischen Verwertung neben der Verbrennung auch die Erzeugung von Energie berücksichtigt. Diese Energie muss anderorts nicht mehr erzeugt werden. Durch die Energiegewinnung entsteht somit eine Gutschrift in Form von positiven Umwelteffekten. Insgesamt ergibt sich für das Brillenetui ein negatives Versauerungspotenzial. Die genauen Werte sind in der oben dargestellten Tab. A9 wiedergegeben. AP [kg SO 2 Äquivalente] 0,0006 0,0004 0,0002 0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 Herstellung Produktion Entsorgung gesamt thermische Verwertung Polyvinylchlorid (PVC) thermische Verwertung Polypropylen (PP) Strom Polyvinylchlorid (PVC) Polypropylen (PP) Abb. A4: Versauerungspotenzial im Lebenszyklus des Brillenetuis, (Quelle: eigene Darstellung) 21

22 Abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art Abb. A5 veranschaulicht das abiotische Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art im Lebenszyklus des Brillenetuis. Die Werkstoffherstellungsphase weist das größte abiotische Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art auf. Ausschlaggebend hierfür ist die Herstellung von Polypropylen. Die Entsorgungsphase besitzt ein negatives abiotisches Ressourcenabbaupotenzial fossiler Art, das sich mit den Gutschriften aus der thermischen Verwertung der Kunststoffe erklären lässt. Die genauen Zahlen sind oben in Tab. A9 dargestellt. 10 ADP fossil [MJ] thermische Verwertung Polyvinylchlorid (PVC) thermische Verwertung Polypropylen (PP) Strom Polyvinylchlorid (PVC) Polypropylen (PP) 4 Herstellung Produktion Entsorgung gesamt Abb. A5: Abiotisches Ressourcenabbaupotenzial im Lebenszyklus des Brillenetuis (Quelle: eigene Darstellung) 22