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Energie und Umwelt

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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

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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


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Der Lebenszyklus von Produkten

Entsorgung von

Abfällen in der Natur Rohstoffentnahme

aus der Natur

Recycling

Herstellung Nutzung

Technosphäre



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Die ersten „modernen Lebenszyklusanalysen“ http://hu.wikipedia.or

g/wiki/Coca-Cola



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

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Frühe Namen des Life Cycle Assessment

Ökobilanzierung (Ecobalances)

Resource and Enviromental Profile Analysis (REPA)

Integral Environmental Analysis

Enviromental Profiles

Life Cycle Analysis



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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



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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



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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



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Ziel und Untersuchungsrahmen

Systemgrenzen: • Geographisch, z.B. Deutschland • Technisch, z.B. Biodiesel

Funktionelle Einheit: • „gleicher Nutzen“,

z.B. pro kJ, pro gefahrener km



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Systemrahmen: Beispiel Abfallwirtschaft

Quelle: IFEU: Beitrag der Abfallwirtschaft zur nachhaltigen Entwicklung in Deutschland, Teilbericht Siedlungsabfälle UFO-Plan-Vorhaben, FKZ 203 92 309 des Umweltbundesamtes



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Systemrahmen (I)


Abfallwirtschaft Deutschland



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Systemrahmen (II)


Prozesskette MVA



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Systemrahmen (III)


Anlage MVA



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Systemrahmen (III)


Komponente MVA



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Funktionelle Einheit


Funktionelle Einheit = „Nutzen“ Beispiel: Funktionelle Einheit = Entsorgung von 1 t Abfall Ergebnisdarstellung:

Umweltwirkung pro 1 t entsorgter Abfall



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• Modellierung der Prozesskette des Produktsystems

• Ermittlung aller Stoffströme in

und aus dem Produktsystem (Rohstoffe, Emissionen, Abfälle)

Sachbilanz



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„Mehrproduktprozesse“


Beispiel: Prozesskette MVA Mehrere „Nutzen“: Abfallentsorgung Strom Wärme



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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“



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Ökobilanz: Wirkungsabschätzung

Quantifizierung der Umwelt-wirkungen pro Wirkungskategorie



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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



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Ökobilanz: Auswertung

• Darstellung und Interpretation der Ergebnisse

• Diskussion von Sensitivitäten und Einschränkungen



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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

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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



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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



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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



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Auswertung: Verteilung Fallvarianten

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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



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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



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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

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