Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik - vdi.de · PDF fileVDI-Gesellschaft Energie...
Transcript of Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik - vdi.de · PDF fileVDI-Gesellschaft Energie...
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
1
Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
Prof. Dr. Liselotte Schebek Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft Technische Universität Darmstadt Institut IWAR
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz – Life Cycle Assessment – „Lebenszyklusanalyse“
http://flussperlmuschel.at/die-flussperlmuschel/lebenszyklus.html
http://www.4teachers.de/?action=keywordsearch&searchtype=images&searchstring=wiegen
2 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Der Lebenszyklus von Produkten
Entsorgung von
Abfällen in der Natur Rohstoffentnahme
aus der Natur
Recycling
Herstellung Nutzung
Technosphäre
3 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Die ersten „modernen Lebenszyklusanalysen“ http://hu.wikipedia.or
g/wiki/Coca-Cola
4 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
Thema: Abfallwirtschaft und Verpackungen
1969/70: Resource and Environmental Profile Analysis (Coca Cola)
1972: Battelle-Institut, Frankfurt: Studie zu Plastik-Verpackungen
1974: EPA (USA) Resource and Environmental Profile Analysis of nine beverage container alternatives u.andere Studien
1977: Studie „Ökobilanzen von Packstoffen“ vom Schweizerischen Bundesamt für Umweltschutz (BUS)
Thema: Energie
1976: US Federal Energy Agency: Studie zur Solarenergie
1979: Boustead/Hancock: Handbook of Industrial Energy Analysis
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Frühe Namen des Life Cycle Assessment
Ökobilanzierung (Ecobalances)
Resource and Enviromental Profile Analysis (REPA)
Integral Environmental Analysis
Enviromental Profiles
Life Cycle Analysis
5 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
1990er Jahre: Standardisierung des Life Cycle Assessment
Ab 1990: Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) organisiert Arbeitsgruppen und jährliche Konferenzen
1990 – 1992: „Methodenprojekt“ des Center of Environmental Science der Universität Leiden (CML-Guide); 1991 SETAC Conference in Leiden: Festlegung des Begriffs Life Cycle Assessment
1993: SETAC Code of Practice – Normative Beschreibung des LCA
Seit 1993: Arbeitsgruppen innerhalb der International Standardization Organization (ISO): TC 207/SC 5 Life cycle assessment
1997: Erster Internationaler Standard: ISO 14040 LCA – Principles and Framework
2006: Novellierung der Normenserie und Zusammenfassung als ISO 14040 und ISO 14044
6 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Normen für die Ökobilanzierung DIN EN ISO 14040: Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und
Rahmenbedingungen (ISO 14040: 2006) DIN EN ISO 14044 Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen (ISO 14044: 2006)
„Normenfamilie“ ISO 14000
http://www.umweltschutz-bw.de/?lvl=280
7 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz/Life Cycle Assessment
Life Cycle Assessment (LCA, Ökobilanz) nach ISO 14040/14044 Vollständige Erfassung • des Lebenszyklus von Produkten
„von der Wiege bis zur Bahre“ • aller relevanten
Umweltwirkungen
8 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ziel und Untersuchungsrahmen
Systemgrenzen: • Geographisch, z.B. Deutschland • Technisch, z.B. Biodiesel
Funktionelle Einheit: • „gleicher Nutzen“,
z.B. pro kJ, pro gefahrener km
9 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Systemrahmen: Beispiel Abfallwirtschaft
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
10 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Systemrahmen (I)
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Abfallwirtschaft Deutschland
11 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Systemrahmen (II)
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Prozesskette MVA
12 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Systemrahmen (III)
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Anlage MVA
13 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Systemrahmen (III)
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Komponente MVA
14 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Funktionelle Einheit
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Funktionelle Einheit = „Nutzen“ Beispiel: Funktionelle Einheit = Entsorgung von 1 t Abfall Ergebnisdarstellung:
Umweltwirkung pro 1 t entsorgter Abfall
15 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
• Modellierung der Prozesskette des Produktsystems
• Ermittlung aller Stoffströme in
und aus dem Produktsystem (Rohstoffe, Emissionen, Abfälle)
Sachbilanz
16 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
„Mehrproduktprozesse“
Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes
Beispiel: Prozesskette MVA Mehrere „Nutzen“: Abfallentsorgung Strom Wärme
17 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
MVA
1 t entsorgter Abfall
1 t Abfall
System 1
0,2 MWh (Netto-)Strom
Deponie
1 t Abfall
System 2
1 t entsorgter Abfall
Kohlekraftwerk
0,075 t Steinkohle
+
0,2 MWh Strom
Um Systeme zu vergleichen, muss die getrennte Herstellung des „Koppelproduktes“ addiert werden:
Mehrproduktsysteme: „Systemerweiterung“/„Gutschriften-Methode“
18 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz: Wirkungsabschätzung
Quantifizierung der Umwelt-wirkungen pro Wirkungskategorie
19 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz: Wirkungsabschätzung
Darstellung der Wirkungspfade über Midpoint zum Endpoint
nach Jolliet et al.: The LCIA Midpoint-Damage Framework . Int. Journal of LCA 2004, Nr. 6 S. 395
20 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz: Auswertung
• Darstellung und Interpretation der Ergebnisse
• Diskussion von Sensitivitäten und Einschränkungen
21 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Beispiel: Ökobilanz thermischer Entsorgungsysteme
Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen http://www.ifeu.org/abfallwirtschaft/pdf/therm_entsorg_kurz.pdf
22
Ziel und Untersuchungsrahmen Fragestellung: Vergleich der Behandlung unterschiedlicher Abfälle in MVA gegenüber Mitverbrennung in Kohle- bzw. Zementwerken Systemgrenze, technisch: thermischen Anlagen und Aufbereitungsanlagen inklusive vor- und nachgelagerter Prozesse sowie der substituierten Herstellungsprozesse (durch Energienutzung und stoffliche Verwertung) Systemgrenze, geographisch: Nordrhein-Westfahlen Funktionelle Einheit: Behandlung 1 t Abfall
VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Sachbilanz: Beispiel Gutschriften-Methode
Beispiel: Gegenüberstellung Quecksilber-Emissionen MVA – EBS Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen http://www.ifeu.org/abfallwirtschaft/pdf/therm_entsorg_kurz.pdf
23 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Wirkungsabschätzung: Beispiel Kategorie Treibhauseffekt
Beispiel: Gegenüberstellung Treibhausgasemissionen MVA – EBS Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen http://www.ifeu.org/abfallwirtschaft/pdf/therm_entsorg_kurz.pdf
24 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Auswertung: Verteilung Fallvarianten
25
Quelle IFEU: Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle in Nordrhein-Westfalen http://www.ifeu.org/abfallwirtschaft/pdf/therm_entsorg_kurz.pdf
Fallvarianten von Anlagen und Anlagenkombinationen im Achsenkreuz Energieeffizienz und Emissionsminderung
VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz – Life Cycle Assessment: Zusammenfassung (I)
Spezifika der Methode • Produktbezug – relative Aussage • Vollständiger Lebenszyklus „von der Wiege bis zur Bahre“ • Prozesskettenmodellierung • Erfassung von Umweltauswirkungen auf Basis von
Wirkungsmodellen
26 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03
Schebek Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik
VDI-Gesellschaft
Energie und Umwelt
Ökobilanz – Life Cycle Assessment: Zusammenfassung (II)
Anwendung • Methodisches Vorgehen in den Grundzügen standardisiert:
hohe Reproduzierbarkeit und Transparenz. • Software und umfangreiche Datenbanken vorhanden. • Flexible Anwendung für viele Fragestellungen; gut kombinierbar mit
anderen Methoden (z.B. Kostenrechung); „mächtiges“ Analysetool für Praxis und Forschung.
• Grundlage zahlreicher aktueller Bewertungstools und Strategien. Aber: • Durchführung einer Ökobilanz erfordert methodisches und
sachliches Fachwissen. • Für Praktiker sind Anwendungstools und weitere Standardisierung
über die ISO Normen hinaus erforderlich. 27 VDI-Expertenforum Werkzeuge zur Bewertung von
Abfallbehandlungsmethoden 2013-12-03 Schebek
Ökobilanzen – Entwicklung und Methodik