Full Description
Using a consistent case study, this book shows the practical steps involved in creating a life cycle analysis (LCA) according to the international standards ISO EN 14040 and 14044. At once a textbook and handy guide.
Contents
Vorwort xi
1 Einleitung 1
1.1 Was ist eine Ökobilanz? 1
1.1.1 Definition und Abgrenzung 1
1.1.2 Der Lebensweg eines Produkts 2
1.1.3 Die funktionelle Einheit 3
1.1.4 Die Ökobilanz als Systemanalyse 4
1.1.5 Ökobilanz (LCA) und betriebliche Umweltbilanz 5
1.2 Historisches 7
1.2.1 Frühe Ökobilanzen 7
1.2.2 Umweltpolitischer Hintergrund 8
1.2.3 Energieanalyse 8
1.2.4 Die 1980er Jahre 9
1.2.5 Die Rolle der SETAC 9
1.3 Die Struktur der Ökobilanz 10
1.3.1 Die Struktur nach SETAC 10
1.3.2 Die Struktur der Ökobilanz nach ISO 12
1.3.3 Bewertung - eine eigene Komponente? 14
1.4 Normung der Ökobilanztechnik 15
1.4.1 Entstehungsprozess 15
1.4.2 Status Quo 17
1.5 Literatur und Information zur Ökobilanz 18
1.6 Literatur zu Kapitel 1 19
2 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens 27
2.1 Zieldefinition 27
2.2 Untersuchungsrahmen 28
2.2.1 Das Produktsystem 28
2.2.2 Technische Systemgrenzen 30
2.2.2.1 Abschneideregeln 30
2.2.2.2 Die Abgrenzung zur Systemumgebung 32
2.2.3 Geographische Systemgrenze 35
2.2.4 Zeitliche Systemgrenze/Zeithorizont 36
2.2.5 Die funktionelle Einheit 37
2.2.5.1 Festlegung von geeigneter funktioneller Einheit und Referenzfluss 37
2.2.5.2 Vergleichsbeeinträchtigende Faktoren - vernachlässigbarer Zusatznutzen 42
2.2.5.3 Vorgehen bei nicht zu vernachlässigendem Zusatznutzen 43
2.2.6 Datenverfügbarkeit und Tiefe der Studie 45
2.2.7 Weitere Festlegungen 46
2.2.7.1 Art der Wirkungsabschätzung 46
2.2.7.2 Bewertung (Gewichtung), Annahmen und Werthaltungen 47
2.2.7.3 Kritische Prüfung (Critical Review) 48
2.2.8 Weitere Festlegungen zum Untersuchungsrahmen 49
2.3 Illustration der Komponente „Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens" am Praxisbeispiel 49
2.3.1 Zieldefinition 50
2.3.2 Untersuchungsrahmen 52
2.4 Literatur zu Kapitel 2 59
3 Sachbilanz 63
3.1 Grundbegriffe 63
3.1.1 Naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten 63
3.1.2 Literatur zu den Grundbegriffen der Sachbilanz 65
3.1.3 Das Prozessmodul als kleinste Einheit der Bilanzierung 65
3.1.3.1 Einbindung in das Systemfließbild 65
3.1.3.2 Bilanzierung 67
3.1.4 Fließdiagramme 69
3.1.5 Bezugsgrößen 73
3.2 Energieanalyse 74
3.2.1 Einführung 74
3.2.2 Der kumulierte Energieaufwand (KEA) 78
3.2.2.1 Definition 78
3.2.2.2 Teilbeträge 78
3.2.2.3 Bilanzgrenzen 80
3.2.3 Der Energieinhalt brennbarer Stoffe 82
3.2.3.1 Fossile Brennstoffe 82
3.2.3.2 Quantifizierung 82
3.2.3.3 Infrastruktur 85
3.2.4 Bereitstellung elektrischer Energie 86
3.2.5 Transporte 90
3.3 Allokation 94
3.3.1 Grundsätzliches zur Allokation 94
3.3.2 Allokation am Beispiel der Koppelproduktion 95
3.3.2.1 Definition der Koppelproduktion 95
3.3.2.2 „Gerechte" Allokation? 96
3.3.2.3 Lösungsvorschläge 101
3.3.2.4 Weitere Ansätze zur Allokation von Koppelprodukten 105
3.3.2.5 Systemerweiterung 106
3.3.3 Allokation und Recycling im geschlossenen Kreislauf 109
3.3.4 Allokation und Recycling im offenen Kreislauf 111
3.3.4.1 Definition des Problems 111
3.3.4.2 Die Aufteilung zu gleichen Teilen 113
3.3.4.3 Die cut-off rule 116
3.3.4.4 Alle Belastung für System B 117
3.3.5 Allokation bei Abfall-Ökobilanzen 118
3.3.5.1 Modellierung der Abfallentsorgung eines Produktes 119
3.3.5.2 Vergleich unterschiedlicher Abfallentsorgungsoptionen 121
3.3.6 Resümee über Allokation 123
3.4 Datenerfassung, Datenherkunft und Datenqualität 124
3.4.1 Verfeinerung des Systemfließbildes und Vorbereitung der Datenerhebung 124
3.4.2 Erhebung von spezifischen Daten 125
3.4.3 Generische Daten und Teilsachbilanzen 133
3.4.3.1 Was sind „generische Daten"? 133
3.4.3.2 Berichte, Publikationen, Webseiten 136
3.4.3.3 Kostenpflichtige Datenbanken und Softwaresysteme 137
3.4.4 Abschätzungen 139
3.4.5 Datenqualität und -dokumentation 139
3.5 Datenaggregierung und Einheiten 141
3.6 Präsentation der Sachbilanz-Ergebnisse 143
3.7 Illustration der Komponente Sachbilanz am Praxisbeispiel 144
3.7.1 Differenzierte Beschreibung der untersuchten Produktsysteme 145
3.7.1.1 Materialien im Produktsystem 145
3.7.1.2 Massenströme des Produktes nach der Gebrauchsphase 148
3.7.1.3 Verbleib der Sortierreste und der Mischkunststofffraktion 151
3.7.1.4 Verwertung der Transportverpackungen 151
3.7.2 Analyse der Herstellungsverfahren, Verwertungsverfahren und sonstiger im Produktsystem relevanter Prozesse 151
3.7.2.1 Herstellungsverfahren für die Materialien 151
3.7.2.2 Produktherstellung aus Materialien 155
3.7.2.3 Distribution 157
3.7.2.4 Sammlung und Sortierung der gebrauchten Verpackungen 157
3.7.2.5 Verwertungsverfahren 158
3.7.2.6 Verwertung von Transportverpackungen 161
3.7.2.7 LKW-Transporte 161
3.7.2.8 Strombereitstellung 161
3.7.3 Ausarbeitung eines differenzierten Systemfließbilds mit Referenzflüssen 162
3.7.4 Allokation 166
3.7.4.1 Festlegung der Allokationsregeln auf Prozessebene 166
3.7.4.2 Festlegung der Allokationsregeln auf Systemebene für open-loop Recycling 167
3.7.5 Modellierung des Systems 167
3.7.6 Berechnung der Sachbilanz 167
3.7.6.1 Input 168
3.7.6.2 Output 172
3.8 Literatur zu Kapitel 3 183
4 Wirkungsabschätzung 195
4.1 Grundprinzip der Wirkungsabschätzung 195
4.2 Methode der kritischen Volumina 198
4.2.1 Interpretation 199
4.2.2 Kritik 200
4.3 Die Struktur der Wirkungsabschätzung nach ISO 14040 und 14044 201
4.3.1 Verbindliche und optionale Bestandteile 201
4.3.2 Verbindliche Bestandteile 202
4.3.2.1 Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren 202
4.3.2.2 Klassifizierung 205
4.3.2.3 Charakterisierung 206
4.3.3 Optionale Bestandteile 207
4.3.3.1 Normierung 207
4.3.3.2 Ordnung 212
4.3.3.3 Gewichtung 215
4.3.3.4 Zusätzliche Analyse der Datenqualität 217
4.4 Methode der Wirkungskategorien (Umweltproblemfelder) 217
4.4.1 Einführung 217
4.4.2 Erste („historische") Listen der Umweltproblemfelder 218
4.4.3 Stressor-Wirkungsbeziehungen und Indikatoren 223
4.4.3.1 Hierarchie der Effekte 223
4.4.3.2 Potentielle versus tatsächliche Effekte 226
4.5 Wirkungskategorien, Wirkungsindikatoren und Charakterisierungsfaktoren 229
4.5.1 Input-bezogene Wirkungskategorien 229
4.5.1.1 Übersicht 229
4.5.1.2 Verbrauch abiotischer Ressourcen 231
4.5.1.3 Kumulierter Energie- und Exergieaufwand 239
4.5.1.4 Verbrauch biotischer Ressourcen 242
4.5.1.5 Nutzung von (Süß-)Wasser 244
4.5.1.6 Naturraumbeanspruchung 245
4.5.2 Output-bezogene Wirkungskategorien 1 (globale und regionale Wirkungen) 251
4.5.2.1 Übersicht 251
4.5.2.2 Klimaänderung 252
4.5.2.3 Stratosphärischer Ozonabbau 257
4.5.2.4 Bildung von Photooxidantien (Sommersmog) 263
4.5.2.5 Versauerung 273
4.5.2.6 Eutrophierung 281
4.5.3 Toxizitätsbezogene Wirkungskategorien 289
4.5.3.1 Einleitung 289
4.5.3.2 Humantoxizität 290
4.5.3.2.1 Problemstellung 290
4.5.3.2.2 Einfache Gewichtung durch Grenz- bzw. Richtwerte aus dem Arbeitsschutz 291
4.5.3.2.3 Charakterisierung mit zusätzlicher Expositionsabschätzung 295
4.5.3.2.4 Vereinheitlichtes LCIA-Toxizitäts-Modell 299
4.5.3.3 Ökotoxizität 302
4.5.3.3.1 Schutzobjekte 302
4.5.3.3.2 Chemikalien und Umwelt 303
4.5.3.3.3 Einfache Quantifizierung der Ökotoxizität ohne Expositionsbezug 305
4.5.3.3.4 Einbeziehung von Persistenz und Verteilung in die Quantifizierung 306
4.5.3.4 Schlussbemerkung zu den Toxizitäts-Kategorien 308
4.5.4 Belästigungen durch chemische und physikalische Emissionen 309
4.5.4.1 Einführung 309
4.5.4.2 Geruch 310
4.5.4.3 Lärm 310
4.5.5 Unfälle und Radioaktivität 312
4.5.5.1 Unfälle 312
4.5.5.2 Radioaktivität 313
4.6 Illustration der Komponente Wirkungsabschätzung am Praxisbeispiel 315
4.6.1 Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren 316
4.6.1.1 Treibhauspotenzial 318
4.6.1.2 Photooxidantienbildung 319
4.6.1.3 Eutrophierungspotenzial 320
4.6.1.4 Versauerungspotenzial 321
4.6.1.5 Ressourcenbeanspruchung 322
4.6.1.5.1 Energieressourcen 322
4.6.1.5.2 Flächennutzung bzw. Naturraumbeanspruchung 323
4.6.2 Klassifizierung 324
4.6.3 Charakterisierung 324
4.6.4 Normierung 331
4.6.5 Ordnung 336
4.6.6 Gewichtung 337
4.7 Literatur zu Kapitel 4 337
5 Auswertung, Berichterstattung und kritische Prüfung 355
5.1 Entstehung und Stellenwert der Komponente Auswertung 355
5.2 Die Inhalte der Komponente Auswertung nach ISO 357
5.2.1 Auswertung in ISO 14040 357
5.2.2 Auswertung in ISO 14044 357
5.2.3 Identifizierung signifikanter Parameter 359
5.2.4 Beurteilung 360
5.3 Methoden der Ergebnisanalyse 361
5.3.1 Wissenschaftlicher Hintergrund 361
5.3.2 Mathematische Methoden 362
5.3.3 Nicht-numerische Verfahren 365
5.4 Berichterstattung 366
5.5 Kritische Prüfung 367
5.6 Illustration der Komponente Auswertung am Praxisbeispiel 370
5.7 Literatur zu Kapitel 5 379
6 Von der Ökobilanz zur Nachhaltigkeitsanalyse 383
6.1 Nachhaltigkeit 383
6.2 Die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit 384
6.3 Entwicklungsstand der Methoden 387
6.3.1 Ökobilanz - LCA 387
6.3.2 Lebenszykluskostenrechnung - LCC 390
6.3.3 Produktbezogene Sozialbilanz - SLCA 392
6.4 Ein Life Cycle Assessment oder drei? 395
6.5 Schlussfolgerungen 396
6.6 Literatur zu Kapitel 6 397
Anhang 1 Lösungen zu den Übungen 401
Anhang 2 Beispiel: Standardberichtsbogen zum Strommix Deutschland aus UBA 2000, Materialsammlung S. 179 ff. 407
Liste der Akronyme 413
Stichwortverzeichnis 419
