Walter Klöpffer und 8irgit Grahl. Ökobilanz (LCA) Ein Leitfaden für Ausbildung und Beruf WILEY VCH. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.

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1 Walter Klöpffer und 8irgit Grahl Ökobilanz (LCA) Ein Leitfaden für Ausbildung und WILEY VCH WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

2 IV Inhaltsverzeichnis Vorwort XI 1 Einleitung Was ist eine Ökobilanz? Definition und Abgrenzung Der Lebensweg eines Produkts Die funktionelle Einheit Die Ökobilanz als Systemanalyse Ökobilanz (LCA) und betriebliche Umweltbilanz Historisches frühe Ökobilanzen Umweltpolitischer Hintergrund Energieanalyse Die 1980er Jahre Die Rolle der SETAC Die Struktur der Ökobilanz Die Struktur nach SETAC Die Struktur der Ökobilanz nach ISO Bewertung - eine eigene Komponente? Normung der Ökobilanztechnik Entstehungsprozess Status Quo Literatur und Information zur Ökobilanz Literatur zu Kapitell Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens 27 Zieldefinition 27 Untersuchungsrahmen 28 Das Produktsystem 28 Technische Systemgrenzen 30 Abschneideregeln 30 Die Abgrenzung zur Systemumgebung 32 Geographische Systemgrenze 35 Ökobilallz (LCA): Ein Leitjadenfür Ausbildung ulld Beruf Walter Klöpffer und Birgit Grahl Copyright 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN:

3 vll'nhalts~erzeichnis Zeitliche SystemgrenzejZeithorizont 36 Die funktionelle Einheit 37 Festlegung von geeigneter funktioneller Einheit und Referenzfluss 37 Vergleichsbeeinträchtigende Faktoren - vernachlässigbarer Zusatznutzen 42 Vorgehen bei nicht zu vernachlässigendem Zusatznutzen 43 Datenverfügbarkeit und Tiefe der Studie 45 Weitere Festlegungen 46 Art der Wirkungsabschätzung 46 Bewertung (Gewichtung), Annahmen und Werthaltungen 47 Kritische Prüfung (Critical Review) 48 Weitere Festlegungen zum Untersuchungsrahmen 49 Illustration der Komponente "Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens" am Praxisbeispiel 49 Zieldefinition 50 Untersuchungsrahmen 52 Literatur zu Kapitel 2 59 Sachbilanz 63 Grundbegriffe 63 Naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten 63 Literatur zu den Grundbegriffen der Sachbilanz 65 Das Prozessmodul als kleinste Einheit der Bilanzierung 65 Einbindung in das Systemfließbild 65 Bilanzierung 67 Fließdiagramme 69 Bezugsgrößen 73 Energieanalyse 74 Einführung 74 Der kumulierte Energieaufwand (KEA) 78 Definition 78 Teilbeträge 78 Bilanzgrenzen 80 Der Energieinhalt brennbarer Stoffe 82 Fossile Brennstoffe 82 Quantifizierung 82 Infrastruktur 85 Bereitstellung elektrischer Energie 86 Transporte 90 Allokation 94 Grundsätzliches zur Allokation 94 Allokation am Beispiel der Koppelproduktion 95 Definition der Koppelproduktion 95 "Gerechte" Allokation? 96

4 Inhaltsverzeichnis IVII Lösungsvorschläge 101 Weitere Ansätze zur Allokation von Koppelprodukten 105 Systemerweiterung 106 Allokation und Recycling im geschlossenen Kreislauf 109 Allokation und Recycling im offenen Kreislauf 111 Definition des Problems 111 Die Aufteilung zu gleichen Teilen 113 Die cut-offrule 116 Alle Belastung für System B 117 Allokation bei Abfall-Ökobilanzen 118 Modellierung der Abfallentsorgung eines Produktes 119 Vergleich unterschiedlicher Abfallentsorgungsoptionen 121 Resümee über Allokation 123 Datenerfassung, Datenherkunft und Datenqualität 124 Verfeinerung des Systemfließbildes und Vorbereitung der Datenerhebung 124 Erhebung von spezifischen Daten 125 Generische Daten und Teilsachbilanzen 133 Was sind "generische Daten"? 133 Berichte, Publikationen, Webseiten 136 Kostenpflichtige Datenbanken und Softwaresysteme 137 Abschätzungen 139 Datenqualität und -dokumentation 139 Datenaggregierung und Einheiten 141 Präsentation der Sachbilanz-Ergebnisse 143 Illustration der Komponente Sachbilanz am Praxisbeispiel 144 Differenzierte Beschreibung der untersuchten Produktsysteme 145 Materialien im Produktsystem 145 Massenströme des Produktes nach der Gebrauchsphase 148 Verbleib der Sortierreste und der Mischkunststofffraktion 151 Verwertung der Transportverpackungen 151 Analyse der Herstellungsverfahren, Verwertungsverfahren und sonstiger im Produktsystem relevanter Prozesse 151 Herstellungsverfahren für die Materialien 151 Produktherstellung aus Materialien 155 Distribution 157 Sammlung und Sortierung der gebrauchten Verpackungen 157 Verwertungsverfahren 158 Verwertung von Transportverpackungen 161 LKW-Transporte 161 Strombereitstellung 161 Ausarbeitung eines differenzierten Systemfließbilds mit Referenzflüssen 162 Allokation 166 Festlegung der Allokationsregeln auf Prozessebene 166

5 VIIII Inhaltsverzeichnis Festlegung der Allokationsregeln aufsystemebene für open-loop Recycling 167 ModelIierung des Systems 167 Berechnung der Sachbilanz 167 Input 168 Output 172 Literatur zu Kapitel Wirkungsabschätzung 195 Grundprinzip der Wirkungsabschätzung 195 Methode der kritischen Volumina 198 Interpretation 199 Kritik 200 Die Struktur der Wirkungsabschätzung nach ISO und Verbindliche und optionale Bestandteile 201 Verbindliche Bestandteile 202 Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren 202 Klassifizierung 205 Charakterisierung 206 Optionale Bestandteile 207 Normierung 207 Ordnung 212 Gewichtung 215 Zusätzliche Analyse der Datenqualität 217 Methode der Wirkungskategorien (Umweltproblemfelder) 217 Einführung 217 Erste ("historische") Listen der Umweltproblemfelder 218 Stressor-Wirkungsbeziehungen und Indikatoren 223 Hierarchie der Effekte 223 Potentielle versus tatsächliche Effekte 226 Wirkungskategorien, Wirkungsindikatoren und Charakterisierungsfaktoren 229 Input-bezogene Wirkungskategorien 229 Übersicht 229 Verbrauch abiotischer Ressourcen 231 Kumulierter Energie- und Exergieaufwand 239 Verbrauch biotischer Ressourcen 242 Nutzung von (Süß-)Wasser 244 Naturraumbeanspruchung 245 Output-bezogene Wirkungskategorien 1 (globale und regionale Wirkungen) 251 Übersicht 251 Klimaänderung 252

6 Inhaltsverzeichnis IIX Stratosphärischer Ozonabbau Bildung von Photooxidantien (Sommersmog) Versauerung Eutrophierung Toxizitätsbezogene Wirkungskategorien Einleitung Humantoxizität Problemstellung Einfache Gewichtung durch Grenz- bzw. Richtwerte aus dem Arbeitsschutz Charakterisierung mit zusätzlicher Expositionsabschätzung Vereinheitlichtes LCIA-Toxizitäts-Modell Ökotoxizität Schutzobjekte Chemikalien und Umwelt Einfache Quantifizierung der Ökotoxizität ohne Expositionsbezug Einbeziehung von Persistenz und Verteilung in die Quantifizierung Schlussbemerkung zu den Toxizitäts-Kategorien Belästigungen durch chemische und physikalische Emissionen Einführung Geruch Lärm Unfalle und Radioaktivität Unfalle Radioaktivität Illustration der Komponente Wirkungsabschätzung am Praxisbeispiel Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren Treibhauspotenzial Photooxidantienbildung Eutrophierungspotenzial Versauerungspotenzial Ressourcenbeanspruchung Energieressourcen Flächennutzung bzw. Naturraumbeanspruchung Klassifizierung Charakterisierung Normierung Ordnung Gewichtung Literatur zu Kapitel 4 337

7 X I/nhaftwerzeichnis 5 Auswertung, Berichterstattung und kritische Prüfung Entstehung und Stellenwert der Komponente Auswertung Die Inhalte der Komponente Auswertung nach ISO Auswertung in ISO Auswertung in ISO Identifizierung signifikanter Parameter Beurteilung Methoden der Ergebnisanalyse Wissenschaftlicher Hintergrund Mathematische Methoden Nicht-numerische Verfahren Berichterstattung Kritische Prüfung Illustration der Komponente Auswertung am Praxisbeispiel Literatur zu KapitelS Von der Ökobilanz zur Nachhaltigkeitsanalyse Nachhaltigkeit Die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit Entwicklungsstand der Methoden Ökobilanz - LCA Lebenszykluskostenrechnung - LCC Produktbezogene Sozialbilanz - SLCA Ein Life Cyde Assessment oder drei? Schlussfolgerungen Literatur zu Kapitel Anhang 1 Lösungen zu den übungen 401 Anhang 2 Beispiel: Standardberichtsbogen zum Strommix Deutschland aus UBA 2000, Materialsammlung S. 179 f[ 407 Liste der Akronyme 413 Stichwortverzeichnis 419