NACHHALTIGE PRODUKT- UND TECHNOLOGIEENTWICKLUNG Lebenszyklusanalysen für Innovationen Einbettung in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen

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1 1 NACHHALTIGE PRODUKT- UND TECHNOLOGIEENTWICKLUNG Lebenszyklusanalysen für Innovationen Einbettung in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen Christoph Herrmann Fachtagung 2006 Datengrundlagen für die Innovationen von morgen NACHHALTIGE PRODUKTE UND TECHNOLOGIEN 2 Ökologische Lebenszyklusanalysen ermöglichen u.a. > Anregungen für neue Substitutionsstrategien > den Vergleich verschiedener Nutzungsmöglichkeiten von (Sekundär-)Rohstoffen und die Betrachtung von Nutzungskaskaden > den Vergleich von Produkten und Technologien Ökologische Lebenszyklusanalysen müssen > in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen eingebettet sein. (Ökologische Lebenszyklusanalysen als wichtiger Teil eines ganzheitlichen Verständnisses) > mit einem Denken in dynamischen Systemen verbunden werden 1

2 PRODUKT- UND TECHNOLOGIEENTWICKLUNG AM BEISPIEL KÜHLSCHMIERSTOFF 3 Rohstoffgewinnung Kühlschmierstoffentwicklung Kühlschmierstoffherstellung Distribution Produktgebrauch Produktgebrauch Produktidee Produktentwicklung Produktion Distribution Redistribution Entsorgung... Redistribution Entsorgung, Recycling BEISPIEL ABFALLFETTE ALS AUSGANGSSTOFF FÜR KÜHLSCHMIERSTOFFE (KSS) IN DER METALLBEARBEITUNG 4 KSS-Verbrauch in Deutschland 2003 (Quelle: VSI) wmb KSS t nwmb KSS t Altspeisefett ca t/a Gesättigter Anteil ca t/a Tierfett ca t/a Gesättigter Anteil ca t/a 2

3 BEISPIEL ABFALLFETTE ALS AUSGANGSSTOFF FÜR KÜHLSCHMIERSTOFFE (KSS) IN DER METALLBEARBEITUNG 5 Fettsäurespektren KSS B7 [%] Rapsöl [%] tierisches Fett [%] gesättigte Fettsäuren 14:0 16:0 18:0 Myristinsäure Palmitinsäure Stearinsäure < Summe 100% - - 4,5 1,5 Summe 6% 3 29,5 21 Summe 53,5% ungesättigte Fettsäuren 18:1 18:2 18:3 Ölsäure Linolsäure Linolensäure Summe 87% 39 5,5 1,0 Summe 45,5% BEISPIEL PROZESSKENNGRÖSSEN 6 Schleifkräfte beim Schleifen mit KSS auf Basis von Methylestern Fn Ft Kraft [N] F G K J H bez. Zerspanungsvolumen V' w [mm³/mm] 9104 Referenzprodukt (pflanzl.) H Olein-Methylester F Tierfett-Methylester J Schweinefett-Methylester G Altfett-Methylester K Rindertalg-Methylester 3

4 BEISPIEL ABFALLFETTE ALS AUSGANGSSTOFF FÜR KÜHLSCHMIERSTOFFE (KSS) IN DER METALLBEARBEITUNG 7 Rohstoffe & Energie Standort Lebensweg Rohstoffgewinnung KSS- Herstellung KSS- Nutzung KSS- Entsorgung Emissionen in Luft und Wasser, Abfälle, Abwässer Mineralöl Rapsöl Palmöl Tierfett Altspeisefett BEISPIEL ABFALLFETTE ALS AUSGANGSSTOFF FÜR INNOVATIVE KÜHLSCHMIERSTOFFE (KSS) IN DER METALLBEARBEITUNG RD 1,00 8 CRP 0,50 Mineralöl Rapsöl Palmöl Tierfett Altspeisefett KEA POCP 0,00 GWP (100) PM 10 AP NP RD Ressourcenverbrauch KEA Kumulierter Energieverbrauch GWP Treibhauspotenzial AP Versauerungspotenzial NP Eutrophierungspotenzial PM10 Feinstaubbildungspotenzial POCP Photosmogpotenzial CRP Krebsrisikopotenzial 4

5 NACHHALTIGE PRODUKTE UND TECHNOLOGIEN 9 Ökologische Lebenszyklusanalysen ermöglichen u.a. > Anregungen für neue Substitutionsstrategien > den Vergleich verschiedener Nutzungsmöglichkeiten von (Sekundär-)Rohstoffen und die Betrachtung von Nutzungskaskaden > den Vergleich von Produkten und Technologien Ökologische Lebenszyklusanalysen müssen > in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen eingebettet sein. (Ökologische Lebenszyklusanalysen als wichtiger Teil eines ganzheitlichen Verständnisses) > mit einem Denken in dynamischen Systemen verbunden werden PRODUKT- UND TECHNOLOGIEENTWICKLUNG AM BEISPIEL ENTSORUNG, VERWERTUNG UND RECYCLING / KUNSTSTOFF 10 Revenues - 0,40 1A. Incineration (no energy recovery) - 0,30 1F 1E 1B. Incineration (energy recovery) 1C. Controlled landfill ( ) - 0,20-0,10 1G 1D 1D. [Mechanical Recycling (100%, incl. BFR)] 1E. CreaSolv , I H F. Centrifuge and evaporate Costs 1C 0,10 1G. Centrifuge and antisolvent 1A 1B 1H. Ionic Liquid 0,20 Environmental loss (mpts) Environmental gain 1I. RSG90 [Quelle: IVV & KERP, 2006] 5

6 PRODUKT- UND TECHNOLOGIEENTWICKLUNG AM BEISPIEL ALTERNATIVE KONZEPTE FÜR COMPUTERMÄUSE 11 Innovatives Gehäusematerial Vergleichende Lebensweganalyse (KEA) [MJ] Reference mouse Eco mouse Eco mouse (supply via USB) Eco mouse (supply via intelligent power supply) Doppelschichtkondensatoren Raw material Manufacturing (Elect.- Usage End of Life [Quelle: KERP, 2006] NACHHALTIGE PRODUKTE UND TECHNOLOGIEN 12 Ökologische Lebenszyklusanalysen ermöglichen u.a. > Anregungen für neue Substitutionsstrategien > den Vergleich verschiedener Nutzungsmöglichkeiten von (Sekundär-)Rohstoffen und die Betrachtung von Nutzungskaskaden > den Vergleich von Produkten und Technologien Ökologische Lebenszyklusanalysen müssen > in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen eingebettet sein. (Ökologische Lebenszyklusanalysen als wichtiger Teil eines ganzheitlichen Verständnisses) > mit einem Denken in dynamischen Systemen verbunden werden 6

7 GANZHEITLICHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 13 [Quelle: Herrmann, 2006] GANZHEITLICHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 14 [Quelle: Herrmann, 2006] 7

8 GANZHEITLICHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 15 [Quelle: Herrmann, 2006] GANZHEITLICHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 16 [Quelle: Herrmann, 2006] 8

9 GANZHEITLICHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 17 [Quelle: Herrmann, 2006] NACHHALTIGE PRODUKTE UND TECHNOLOGIEN 18 Ökologische Lebenszyklusanalysen ermöglichen u.a. > Anregungen für neue Substitutionsstrategien > den Vergleich verschiedener Nutzungsmöglichkeiten von (Sekundär-)Rohstoffen und die Betrachtung von Nutzungskaskaden > den Vergleich von Produkten und Technologien Ökologische Lebenszyklusanalysen müssen > in einen ganzheitlichen Bezugsrahmen eingebettet sein. (Ökologische Lebenszyklusanalysen als wichtiger Teil eines ganzheitlichen Verständnisses) > mit einem Denken in dynamischen Systemen verbunden werden 9

10 SYSTEMISCHES LIFE CYCLE MANAGEMENT 19 Denken in Lebenszyklen + Denken in dynamischen Systemen Nachhaltige Produkt- und Technologieentwicklung 10