Themenbereich A: Grundlagen Themenblock 1: Ausgewählte Umweltwirkungsbereiche SCHADSTOFFFREISETZUNG

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1 Themenbereich A: Grundlagen Themenblock 1: Ausgewählte Umweltwirkungsbereiche A1.4 SCHADSTOFFFREISETZUNG Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH Autorinnen und Autoren: Dirk Jepsen (Ökopol), Evelyn Schönheit (FÖP), Susanne Volz (Ökopol), Dr. Olaf Wirth (Ökopol) und Till Zimmermann (Ökopol)

2 SCHAD STOFF FREI SET ZUNG Inhalt 1 Ein lei tung 2 Grund la gen zu Be grif fen und mög li chen Wir kun gen 3 Schad stof fe in der Sach bi lanz 4 To xi zi täts be zo ge ne Wir kungs ka te go ri en 5 Relevanz für das Öko de sign von Pro duk ten 1 EIN LEI TUNG Schad stof fe werden üb li cher wei se nicht auf der Ebene von ganzen Pro duk ten, sondern auf der Ebene von ein zel nen Stoffen bewertet. Wenn die Schad stof fe in Pro duk ten bewertet werden, kann eine Be trach tung anhand der Zu sam men set zung (s. The men pa pier B1.5 Pro blem stoff ar mut) vor ge nom men werden. Werden schäd li che Stoffe in der Rezeptur ver wen det? Diese Un ter su chung kann sich auf einzelne Stoffe oder ganze Stoff grup pen beziehen (z. B. Dioxine oder PAKs). Eine weitere Mög lich keit, Schad stof fe in Pro duk ten zu be trach ten, ist anhand einer Le - bens weg be trach tung des Pro duk tes durch eine Öko bi lanz (s. The men pa pier B2.1 Die Öko bi - lanz). In der Praxis der Öko bi lan zie rung werden Aspekte der Risiken durch den Gehalt ge fähr li - cher Stoffe in Pro duk ten derzeit vielfach nur in stark re du zier ter Form um ge setzt. So setzt sich die Sach bi lanz (s. The men pa pier B2.1 Die Öko bi lanz und dort Kapitel 2.4 Sach bi lanz) in der Regel le dig lich aus Emis sio nen von Schad stof fen aus den Pro zes sen der En er gie ge win - nung und des Trans por tes zusammen, während die ver wen de ten Che mi ka li en oft nicht auf ge führt werden. Hier durch fehlt einer de tail lier ten Be rück sich ti gung von Che mi ka li en in Öko bi lan zen bereits die not wen di ge Grund la ge. In Öko bi lan zen für Produkte sollte jedoch auch die Wirkung von frei wer den den Schad stof - fen 1, die zur Her stel lung des Pro duk tes entweder als Pro zess hilfs mit tel oder als Che mi ka - lie, die in dem Produkt ver bleibt, auf Mensch und Umwelt be rück sich tigt werden. Hierfür ist die Frei set zung (Emission) der Schad stof fe aus den je wei li gen Her stel lungs-, Trans port, Nut zungs- und Ent sor gungs pro zes sen zu be stim men und in der Wir kungs ab schät zung zu bewerten. Dieser Aspekt der Be wer tung von Schad stoff frei set zun gen entlang des Le bens we ges mit dem Werkzeug der Öko bi lan zie rung wird hier dis ku tiert. Dieses Vorgehen ist mit einer Reihe grund le gen der Her aus for de run gen ver bun den, die ei ner seits der Kom ple xi tät che mi - scher Struk tu ren und Wir kun gen und an de rer seits dem Mangel an Pri mär da ten ge schul det ist. Die daraus re sul tie ren den Mög lich kei ten und Grenzen der Schad stoff be wer tung mit Hilfe der Öko bi lanz-in stru men te wird im Weiteren dar ge stellt. 1 Unter Schad stof fen werden in diesem Kapitel alle Stoffe ver stan den, die che mi ka li en recht lich als ge fähr lich für Mensch und

3 1 Unter Schad stof fen werden in diesem Kapitel alle Stoffe ver stan den, die che mi ka li en recht lich als ge fähr lich für Mensch und Umwelt ein ge stuft werden, die also eine schäd li che Wirkung auf die mensch li che Ge sund heit und die Umwelt haben können. Stoffe, die ge fähr li che phy si ka lisch-che mi sche Ei gen schaf ten haben, werden hier un ter nicht ver stan den.

4 A1.4 2 GRUND LA GEN ZU BE GRIF FEN UND MÖG LI CHEN WIR KUN GEN Der Begriff Schad stof fe ist weder ge setz lich de fi niert noch wird er für die Öko bi lan zie - rung ein deu tig fest ge legt. Im All ge mei nen werden unter Schad stof fen alle Stoffe ver stan - den, die eine schäd li che Wirkung auf die mensch li che Ge sund heit oder die Umwelt im weiteren Sinne haben können. Im Ge gen satz dazu wird im Kontext des Che mi ka li en rechts von ge fähr li chen Stoffen ge - spro chen, wenn sie be stimm te Ei gen schaf ten haben, die sich entweder auf ihre Re ak ti ons - fä hig keit beziehen (z. B. Ex plo si vi tät oder Ent flamm bar keit) oder die Ge sund heit von Menschen oder die Umwelt durch (öko-)toxische Wir kun gen schä di gen können. In diesem The men pa pier wird die Ter mi no lo gie der Öko bi lanz genutzt und die che mi ka li - en recht lich wegen ihrer umwelt- und/oder ge sund heits schä di gen den Ei gen schaf ten als ge fähr li che Stoffe ein ge stuf ten Che mi ka li en als Schad stof fe be zeich net, obwohl hier - durch eine Un schär fe in Bezug auf die adres sier ten Stoffe entsteht. Schad stof fe können beim Menschen ver schie de ne Effekte her vor ru fen. Im Che mi ka li en - recht werden die mög li chen Ge sund heits schä den sys te ma tisch zu sam men ge fasst und grup piert. Bei spie le sind Krebs er kran kun gen, akute Ver gif tun gen oder Haut rei zun gen. Die Me cha nis men, wie Schad stof fe Effekte auslösen, können un ter schied lich sein und sind durch die Struktur und Re ak ti vi tät der Ver bin dun gen bedingt. Auch die Art und In ten si tät von Wir kun gen un ter schei den sich je nach in di vi du el ler Kon sti tu ti on und Dis po si ti on, aber auch nach Ent wick lungs stu fe und schlich ter Kör per grö ße eines Menschen (Fötus, Kind, Er - wach se ner). Die Er mitt lung der Wir kun gen von Schad stof fen auf die Umwelt ist etwas anders gelagert. Hier sind ins be son de re die je ni gen Schäden von Relevanz, die die dau er haf te Funk ti ons fä - hig keit von Öko sys te men schä di gen. Kurz fris ti ge Schäden, z. B. die Ver gif tung eines Flusses mit einem Schad stoff nach einem Unfall, können durch die Selbst rei ni gungs kraft der Umwelt sowie die Mo bi li tät und Re ge ne ra ti ons fä hig keit von Or ga nis men ge sell schaf ten vielfach relativ schnell wieder aus ge gli chen werden. Deutlich pro ble ma ti scher sind kon ti - nu ier li che Einträge von schäd li chen Stoffen, ins be son de re wenn es sich um Stoffe handelt, die in der Umwelt nicht oder nur schwer abgebaut werden und die sich in Or ga nis men an - rei chern können. Hier durch werden struk tu rel le Ver än de run gen in der Umwelt bzw. den Or ga nis men her vor ge ru fen, die das Öko sys tem auf die Dauer in sta bi ler machen.

5 A1.4 3 SCHAD STOF FE IN DER SACH BI - LANZ Grund la ge und Ein gangs in for ma tio nen für die Wir kungs ab schät zung im Rahmen einer Öko bi lanz ist immer die Sach bi lanz (s. The men pa pier B2.1 Die Öko bi lanz und dort Kapitel 2.4 Sach bi lanz). Diese muss für die Be trach tung von Schad stoff wir kun gen auch Daten über die Art und die Mengen der aus den ver schie de nen Pro zess stu fen emit tier ten Schad stof fe ent hal ten. In der Praxis sind der ar ti ge quan ti fi zier te In for ma tio nen zur Schad stoff frei set zung für die Vielzahl der realen (Her stel lungs-, Trans port-, Nut zungs- und Ent sor gungs-) Prozesse al - ler dings nur sehr selten ver füg bar. Dies gilt sowohl bei Be stre bun gen, spe zi fi sche In for ma - tio nen für die Prozesse einer ganz kon kre ten Pro zess ket te direkt zu erheben, als auch für den Rück griff auf Stan dard wer te der in LCA-Da ten ban ken (s. The men pa pier B2.4 Da ten - ban ken) hin ter leg ten Bi lanz wer te für Stan dard pro zes se. Der Grund für diese Schwie rig keit liegt schlicht darin be grün det, dass Daten zur Frei set - zung ein zel ner Schad stof fe in der (be trieb li chen) Praxis nur sehr selten erhoben werden. Die ent spre chen den Mes sun gen erfolgen ei gent lich nur dann, wenn sie z. B. zum Nachweis der Ein hal tung recht li cher An for de run gen an die Emis sio nen not wen dig sind. Solche recht li chen An for de run gen (z. B. nach dem Bun des im mis si ons schutz ge setz) beziehen sich jedoch in der Regel auf Sum men pa ra me ter, also Gruppen von Stoffen, die eine struk tu rel le, aber nicht not wen di ger wei se auch eine (öko-)to xi ko lo gi sche Ähn lich keit haben. Bei spie le für solche Sum men pa ra me ter sind Stick oxi de (NOx) oder ha lo ge nier te or ga ni sche Ver bin - dun gen (AOX). Diese im Im mis si ons schutz recht und auch Was ser recht ge re gel ten Stoff - grup pen und Ein zel stof fe sind be züg lich ihrer schäd li chen Wir kun gen auf Mensch und Ge - sund heit durchaus relevant. Aus den meisten Pro zes sen und Pro duk ten werden aber weitaus mehr Schad stof fe emit - tiert, die für die die Be wer tung der Human- und Öko to xi zi tät (Wir kungs ka te go ri en in der Öko bi lanz) von deutlich höherer Be deu tung sind. Da für diese Stoffe keine spe zi fi schen Mess- oder Kon troll pflich ten bestehen, fehlen ent spre chen de Daten. Im Ergebnis führen die skiz zier ten Me cha nis men dazu, dass bereits für die Er stel lung der Sach bi lanz in den meisten Fällen eine nur sehr un zu rei chen de In for ma ti ons ver füg bar keit besteht. Faktisch fehlen für die meisten spe zi fi schen Prozesse quan ti fi zier te In for ma tio nen über Art und Einsatz- oder An wen dungs men gen von Che mi ka li en, also z. B. zu Pes ti zi den und Dün ge mit teln, Pro zess hilfs mit teln, Rei ni gungs mit teln, Ad di ti ven oder Flamm hem mern (Input); Emis si ons men gen von Schad stof fen in die Luft, das Abwasser, den Boden und / oder das Grund was ser (Output).

6 Daraus folgt, dass in der Sach bi lanz vielfach nur die Schad stoff emis sio nen aus Trans port - pro zes sen und Pro zes sen der En er gie ge win nung zu sam men ge stellt werden (können). Hingegen fehlen in der Regel die Emis sio nen der Schad stof fe (ge fähr li che Stoffe), die im Prozess und/oder Produkt ein ge setzt bzw. im Prozess oder Produkt ent ste hen können. Für diese überall ge bräuch li chen Stan dard pro zes se sind in den ver füg ba ren LCA-Da ten ban ken ent spre chen de Durch schnitts wer te hin ter legt. Das Ver ständ nis dieser als geradezu sys te ma tisch zu be zeich nen den Lü cken haf tig keit der meisten Öko bi lan zie run gen für den Bereich der Schad stoff frei set zun gen ist von Be deu tung, um Fehl in ter pre ta tio nen zu ver mei den. Denn gerade da ja sowohl in den Er geb nis sen eigener Bi lan zie run gen mit ge bräuch li chen öko bi lan zie ren den In stru men ten als auch in pu bli zier ten öko bi lan zie ren den Be trach tun gen häufig Werte für den Pa ra me ter Schad- stoff frei set zung oder To xi zi tät aus wei sen werden, wird von Nicht-Fach leu ten leicht an - ge nom men, dass hier ein sub stan zi el le Analyse erfolgt ist. Dass dabei die aus ge wie se nen Er geb nis wer te wie bereits skiz ziert meist nur auf einigen wenigen Sach bi lanz wer ten für Stan dard pro zes se basieren, die die spe zi fi sche Si tua ti on der Schad stoff frei set zung in keiner Weise sach ge recht abbilden (können), ist auf den ersten Blick nur schwer er kenn - bar. Den be schrie be nen Da ten man gel im Rahmen eigener Bi lan zie rung zu beheben ist nicht einfach. Aus sa ge kräf ti ge Schad stoff mes sun gen sind recht auf wän dig und Emis si ons ab - schät zun gen er for dern sowohl Kenntnis über das jeweils ein ge setz ten Schad stoff in ven tar (In put-wer te) als auch das Emis si ons ver hal ten unter den je wei li gen Pro zess be din gun gen.

7 A1.4 4 TO XI ZI TÄTS BE ZO GE NE WIR - KUNGS KA TE GO RI EN Soweit die Emis si ons in for ma tio nen ver füg bar sind, können Schad stoff emis sio nen in den beiden Wir kungs ka te go ri en Hu man to xi zi tät und Öko to xi zi tät bewertet werden. Zum Ver gleich bzw. zu ihrer Quan ti fi zie rung müssen die Wir kun gen der un ter schied li chen frei - ge setz ten Schad stof fe normiert und ag gre giert werden. Für die Quan ti fi zie rung der Wir kun gen sind ver schie de ne Ver fah ren ent wi ckelt worden. Ver gleichs wei se einfache Her an ge hens wei sen nor mie ren die (Öko-) Toxiziät indem sie die Emis si ons men gen der ver schie de ne Schad stof fe durch ihre je wei li ge (Öko-) To xi zi tät di vi - die ren. Die Summe aller so er mit tel ten Werte bildet dann das To xi zi täts po ten zi al ab. Die (Öko-) To xi zi tät selbst wiederum lässt sich durch un ter schied li che Kenn zah len aus drü - cken. Eine ist bei spiels wei se die Stoff men ge oder -kon zen tra ti on, bei der 50 % der Ver - suchs tie re verenden (Letale Dosis oder Kon zen tra ti on LD50 oder LC50). Eine kleine Zahl bedeutet also, dass es sich um einen be son ders giftigen Stoff handelt (denn bereits bei einer geringen Stoff men ge verenden 50 % der Tiere) und eine große Zahl zeigt einen weniger giftigen Stoff an. Andere Ansätze beziehen die To xi zi tä ten der Schad stof fe jeweils auf eine Re fe renz sub stanz und be rech nen sog. To xi zi täts äqui va len te, mit denen sie die Emis si ons men gen ge wich ten. Diese Ver fah ren führen grund sätz lich zu einem quan ti fi zier ten Ergebnis (ein (Öko-) To xi zi - täts po ten zi al 2 ). Sie be nö ti gen aber ent spre chen de Daten über die Er geb nis se der Versuche zur Be stim mung der To xi zi tät, die vielfach nicht bzw. nicht aus kon sis ten ten Quellen ver - füg bar sind. Dies kann zu Ver zer run gen der Er geb nis se führen. Die Ansätze sind zudem eher als über schlä gig zu be zeich nen, da keine Un ter schie de bzgl. der mög li chen Wir kun - gen (un ter schied li che Arten von Umwelt- und Ge sund heits schä den werden zu sam men ge - fasst) gemacht werden. Ein weiteres grund sätz li ches Problem bei diesen Ansätzen ist, dass die tat säch li che Ex po si - ti on von Mensch und/oder Umwelt ge gen über den Che mi ka li en nicht be rück sich tigt wird. Da die emit tier ten Schad stof fe a) sich in der Umwelt ver tei len und ver dün nen und b) abgebaut werden können, kann sich die Menge eines Schad stof fes, mit der Mensch und/oder Umwelt tat säch lich in Kontakt kommen, si gni fi kant von der emit tier ten Menge un ter schei den. Wird dies nicht be rück sich tigt, kann es sein, dass Schad stof fe mit einer hohen To xi zi tät eine Wir kungs ab schät zung do mi nie ren, obwohl sie in der Realität (z. B. durch einen raschen Abbau in der Umwelt) keine Ge fähr dung dar stel len. In den letzten Jahren haben sich ver schie de ne Experten zu sam men ge tan, um die Schwie - rig kei ten bei der Wir kungs ab schät zung be züg lich der Hu man to xi zi tät und der Öko to xi zi tät zu lösen. Ein viel ver spre chen der Ansatz ist das In stru ment USEtox 3, mit dem eine Wir - kungs ab schät zung durch ge führt werden kann. Aufgrund seiner weiten Ak zep tanz kann es ein erster Schritt zu einer ver ein heit lich ten Be wer tung sein. Das Modell er for dert (leider)

8 eine relativ de tail lier te und um fang rei che Da ten ein ga be und be rech net dann Faktoren zur Ge wich tung von Schad stoff emis sio nen. Es un ter schei det zwischen ver schie de nen Effekten und er mit telt Faktoren für die Hu man to xi zi tät sowie die Um welt to xi zi tät. Für die sach ge - rech te In ter pre ta ti on dieser Er geb nis se ist al ler dings wiederum ver gleichs wei se viel Fach - ex per ti se er for der lich. 2 Der Begriff Po ten zi al wird in diesem Zu sam men hang ver wen det, da die To xi zi tät nur dann zum Tragen kommt, wenn der Stoff auch tat säch lich mit Mensch und Umwelt in Be rüh rung kommt (Ex po si ti on). Die To xi zi tät eines Stoffes ist insofern nicht aus sa - ge kräf tig in Bezug auf die tat säch lich zu er war ten den Schä di gun gen. 3 www. usetox. org/

9 A1.4 5 RELEVANZ FÜR DAS ÖKO DE - SIGN VON PRO DUK TEN In vielen Öko bi lan zen werden die Wir kungs ka te go ri en Human- und Öko to xi zi tät aus ge - las sen oder können, aufgrund der oben be schrie be nen Schwie rig kei ten, nur un voll stän dig be ar bei tet werden. Das Ergebnis dieser Be wer tun gen sagt damit in der Regel wenig über Op ti mie rungs po ten zia le des Pro duk tes oder seines Her stel lungs pro zes ses aus. 4 Für ein wirk li ches öko lo gi sches Pro dukt de sign sollte der Frage mög li cher Risiken durch Schad stof fe / ge fähr li che Stoffe al ler dings eine hohe Be deu tung bei ge mes sen werden. Die Ab we sen heit von Schad stof fen / ge fähr li chen Stoffen ist ein we sent li ches Qua li täts merk - mal von Pro duk ten, durch das re le van te Umwelt- und Ge sund heits schä den aus ge schlos sen werden können. Prak ti sche Hinweise, wie das Thema ge fähr li che Stoffe im Öko de sign abseits der Öko bi - lan zie rung be ar bei tet werden kann und wie aus einer ge stuf ten Be trach tung ge fähr li cher Stoffe gezielt Op ti mie rungs hin wei se für das Pro dukt de sign bzw. die Ma te ri al aus wahl ab - ge lei tet werden können, finden sich im The men block C2 Il lus tra ti ve Pra xis bei spie le im The men pa pier C2.5 Pro blem stoff arm. 4 Dies ist bei Öko bi lan zen, die che mi sche Produkte be tref fen, anders. In Bi lan zie run gen z.b. von Phar ma zeu ti ka sind ent spre - chen de Daten eher vor han den und wird aufgrund des Pro duk tes den to xi zi täts be zo ge nen Wir kungs ka te go ri en eine höhere Be - deu tung bei ge mes sen. Dies ist unter anderem auch dann der Fall, wenn ein Produkt während seiner Nutzung häufig (unter Ver - wen dung von Che mi ka li en) ge rei nigt oder gewartet werden muss.

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