Ökobilanz (LCA)

Walter Klopffer ist freier Berater fur Okobilanzen und Chemikalienbewertung in Frankfurt am Main. Nach einem Chemiestudium an der Universitat Graz war er fast drei Jahrzehnte am Battelle-Institut in Frankfurt und anschliessend bei der C.A.U. GmbH in Dreieich tatig. Seit 1975 ist er auch "nicht-bediensteter Professor fur physikalische Chemie" an der Universitat Mainz. Professor Klopffer hat zahlreiche Schriften zur Okobilanzierung veroffentlicht und ist der Herausgeber des 'International Journal of Life Cycle Assessment'.Birgit Grahl war nach Abschluss ihres Chemiestudiums an der Universitat Hamburg zunachst als Bereichsleiterin Chemie beim Oko-Institut e.V. in Freiburg/Brsg. beschaftigt, dann geschaftsfuhrende Gesellschafterin eines Handelslabors in Norddeutschland und anschlieend als freie Konsulentin gutachterlich fur Industrie, Behorden und Umweltverbande im Themenbereich Industrielle Okologie tatig: Okobilanz (LCA), Umweltorientierte Produktentwicklung und -kennzeichnung, Umweltmanagementsysteme, Okocontrolling, Umweltleistungsbewertung, Umweltaspekte nachhaltiger Kommunalentwicklung. Sie ist Mitglied des Editorial Board des International Journal of Life Cycle Assessment und Professorin an der Fachhochschule Lubeck im Fachbereich angewandte Naturwissenschaften.

• Vorwort xi1 Einleitung 11.1 Was ist eine Ökobilanz? 11.1.1 Definition und Abgrenzung 11.1.2 Der Lebensweg eines Produkts 21.1.3 Die funktionelle Einheit 31.1.4 Die Ökobilanz als Systemanalyse 41.1.5 Ökobilanz (LCA) und betriebliche Umweltbilanz 51.2 Historisches 71.2.1 Frühe Ökobilanzen 71.2.2 Umweltpolitischer Hintergrund 81.2.3 Energieanalyse 81.2.4 Die 1980er Jahre 91.2.5 Die Rolle der SETAC 91.3 Die Struktur der Ökobilanz 101.3.1 Die Struktur nach SETAC 101.3.2 Die Struktur der Ökobilanz nach ISO 121.3.3 Bewertung – eine eigene Komponente? 141.4 Normung der Ökobilanztechnik 151.4.1 Entstehungsprozess 151.4.2 Status Quo 171.5 Literatur und Information zur Ökobilanz 181.6 Literatur zu Kapitel 1 192 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens 272.1 Zieldefinition 272.2 Untersuchungsrahmen 282.2.1 Das Produktsystem 282.2.2 Technische Systemgrenzen 302.2.2.1 Abschneideregeln 302.2.2.2 Die Abgrenzung zur Systemumgebung 322.2.3 Geographische Systemgrenze 352.2.4 Zeitliche Systemgrenze/Zeithorizont 362.2.5 Die funktionelle Einheit 372.2.5.1 Festlegung von geeigneter funktioneller Einheit und Referenzfluss 372.2.5.2 Vergleichsbeeinträchtigende Faktoren – vernachlässigbarer Zusatznutzen 422.2.5.3 Vorgehen bei nicht zu vernachlässigendem Zusatznutzen 432.2.6 Datenverfügbarkeit und Tiefe der Studie 452.2.7 Weitere Festlegungen 462.2.7.1 Art der Wirkungsabschätzung 462.2.7.2 Bewertung (Gewichtung), Annahmen und Werthaltungen 472.2.7.3 Kritische Prüfung (Critical Review) 482.2.8 Weitere Festlegungen zum Untersuchungsrahmen 492.3 Illustration der Komponente „Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens“ am Praxisbeispiel 492.3.1 Zieldefinition 502.3.2 Untersuchungsrahmen 522.4 Literatur zu Kapitel 2 593 Sachbilanz 633.1 Grundbegriffe 633.1.1 Naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten 633.1.2 Literatur zu den Grundbegriffen der Sachbilanz 653.1.3 Das Prozessmodul als kleinste Einheit der Bilanzierung 653.1.3.1 Einbindung in das Systemfließbild 653.1.3.2 Bilanzierung 673.1.4 Fließdiagramme 693.1.5 Bezugsgrößen 733.2 Energieanalyse 743.2.1 Einführung 743.2.2 Der kumulierte Energieaufwand (KEA) 783.2.2.1 Definition 783.2.2.2 Teilbeträge 783.2.2.3 Bilanzgrenzen 803.2.3 Der Energieinhalt brennbarer Stoffe 823.2.3.1 Fossile Brennstoffe 823.2.3.2 Quantifizierung 823.2.3.3 Infrastruktur 853.2.4 Bereitstellung elektrischer Energie 863.2.5 Transporte 903.3 Allokation 943.3.1 Grundsätzliches zur Allokation 943.3.2 Allokation am Beispiel der Koppelproduktion 953.3.2.1 Definition der Koppelproduktion 953.3.2.2 „Gerechte“ Allokation? 963.3.2.3 Lösungsvorschläge 1013.3.2.4 Weitere Ansätze zur Allokation von Koppelprodukten 1053.3.2.5 Systemerweiterung 1063.3.3 Allokation und Recycling im geschlossenen Kreislauf 1093.3.4 Allokation und Recycling im offenen Kreislauf 1113.3.4.1 Definition des Problems 1113.3.4.2 Die Aufteilung zu gleichen Teilen 1133.3.4.3 Die cut-off rule 1163.3.4.4 Alle Belastung für System B 1173.3.5 Allokation bei Abfall-Ökobilanzen 1183.3.5.1 Modellierung der Abfallentsorgung eines Produktes 1193.3.5.2 Vergleich unterschiedlicher Abfallentsorgungsoptionen 1213.3.6 Resümee über Allokation 1233.4 Datenerfassung, Datenherkunft und Datenqualität 1243.4.1 Verfeinerung des Systemfließbildes und Vorbereitung der Datenerhebung 1243.4.2 Erhebung von spezifischen Daten 1253.4.3 Generische Daten und Teilsachbilanzen 1333.4.3.1 Was sind „generische Daten“? 1333.4.3.2 Berichte, Publikationen, Webseiten 1363.4.3.3 Kostenpflichtige Datenbanken und Softwaresysteme 1373.4.4 Abschätzungen 1393.4.5 Datenqualität und -dokumentation 1393.5 Datenaggregierung und Einheiten 1413.6 Präsentation der Sachbilanz-Ergebnisse 1433.7 Illustration der Komponente Sachbilanz am Praxisbeispiel 1443.7.1 Differenzierte Beschreibung der untersuchten Produktsysteme 1453.7.1.1 Materialien im Produktsystem 1453.7.1.2 Massenströme des Produktes nach der Gebrauchsphase 1483.7.1.3 Verbleib der Sortierreste und der Mischkunststofffraktion 1513.7.1.4 Verwertung der Transportverpackungen 1513.7.2 Analyse der Herstellungsverfahren, Verwertungsverfahren und sonstiger im Produktsystem relevanter Prozesse 1513.7.2.1 Herstellungsverfahren für die Materialien 1513.7.2.2 Produktherstellung aus Materialien 1553.7.2.3 Distribution 1573.7.2.4 Sammlung und Sortierung der gebrauchten Verpackungen 1573.7.2.5 Verwertungsverfahren 1583.7.2.6 Verwertung von Transportverpackungen 1613.7.2.7 LKW-Transporte 1613.7.2.8 Strombereitstellung 1613.7.3 Ausarbeitung eines differenzierten Systemfließbilds mit Referenzflüssen 1623.7.4 Allokation 1663.7.4.1 Festlegung der Allokationsregeln auf Prozessebene 1663.7.4.2 Festlegung der Allokationsregeln auf Systemebene für open-loop Recycling 1673.7.5 Modellierung des Systems 1673.7.6 Berechnung der Sachbilanz 1673.7.6.1 Input 1683.7.6.2 Output 1723.8 Literatur zu Kapitel 3 1834 Wirkungsabschätzung 1954.1 Grundprinzip der Wirkungsabschätzung 1954.2 Methode der kritischen Volumina 1984.2.1 Interpretation 1994.2.2 Kritik 2004.3 Die Struktur der Wirkungsabschätzung nach ISO 14040 und 14044 2014.3.1 Verbindliche und optionale Bestandteile 2014.3.2 Verbindliche Bestandteile 2024.3.2.1 Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren 2024.3.2.2 Klassifizierung 2054.3.2.3 Charakterisierung 2064.3.3 Optionale Bestandteile 2074.3.3.1 Normierung 2074.3.3.2 Ordnung 2124.3.3.3 Gewichtung 2154.3.3.4 Zusätzliche Analyse der Datenqualität 2174.4 Methode der Wirkungskategorien (Umweltproblemfelder) 2174.4.1 Einführung 2174.4.2 Erste („historische“) Listen der Umweltproblemfelder 2184.4.3 Stressor-Wirkungsbeziehungen und Indikatoren 2234.4.3.1 Hierarchie der Effekte 2234.4.3.2 Potentielle versus tatsächliche Effekte 2264.5 Wirkungskategorien, Wirkungsindikatoren und Charakterisierungsfaktoren 2294.5.1 Input-bezogene Wirkungskategorien 2294.5.1.1 Übersicht 2294.5.1.2 Verbrauch abiotischer Ressourcen 2314.5.1.3 Kumulierter Energie- und Exergieaufwand 2394.5.1.4 Verbrauch biotischer Ressourcen 2424.5.1.5 Nutzung von (Süß-)Wasser 2444.5.1.6 Naturraumbeanspruchung 2454.5.2 Output-bezogene Wirkungskategorien 1 (globale und regionale Wirkungen) 2514.5.2.1 Übersicht 2514.5.2.2 Klimaänderung 2524.5.2.3 Stratosphärischer Ozonabbau 2574.5.2.4 Bildung von Photooxidantien (Sommersmog) 2634.5.2.5 Versauerung 2734.5.2.6 Eutrophierung 2814.5.3 Toxizitätsbezogene Wirkungskategorien 2894.5.3.1 Einleitung 2894.5.3.2 Humantoxizität 2904.5.3.2.1 Problemstellung 2904.5.3.2.2 Einfache Gewichtung durch Grenz- bzw. Richtwerte aus dem Arbeitsschutz 2914.5.3.2.3 Charakterisierung mit zusätzlicher Expositionsabschätzung 2954.5.3.2.4 Vereinheitlichtes LCIA-Toxizitäts-Modell 2994.5.3.3 Ökotoxizität 3024.5.3.3.1 Schutzobjekte 3024.5.3.3.2 Chemikalien und Umwelt 3034.5.3.3.3 Einfache Quantifizierung der Ökotoxizität ohne Expositionsbezug 3054.5.3.3.4 Einbeziehung von Persistenz und Verteilung in die Quantifizierung 3064.5.3.4 Schlussbemerkung zu den Toxizitäts-Kategorien 3084.5.4 Belästigungen durch chemische und physikalische Emissionen 3094.5.4.1 Einführung 3094.5.4.2 Geruch 3104.5.4.3 Lärm 3104.5.5 Unfälle und Radioaktivität 3124.5.5.1 Unfälle 3124.5.5.2 Radioaktivität 3134.6 Illustration der Komponente Wirkungsabschätzung am Praxisbeispiel 3154.6.1 Auswahl von Wirkungskategorien, -indikatoren und Charakterisierungsfaktoren 3164.6.1.1 Treibhauspotenzial 3184.6.1.2 Photooxidantienbildung 3194.6.1.3 Eutrophierungspotenzial 3204.6.1.4 Versauerungspotenzial 3214.6.1.5 Ressourcenbeanspruchung 3224.6.1.5.1 Energieressourcen 3224.6.1.5.2 Flächennutzung bzw. Naturraumbeanspruchung 3234.6.2 Klassifizierung 3244.6.3 Charakterisierung 3244.6.4 Normierung 3314.6.5 Ordnung 3364.6.6 Gewichtung 3374.7 Literatur zu Kapitel 4 3375 Auswertung, Berichterstattung und kritische Prüfung 3555.1 Entstehung und Stellenwert der Komponente Auswertung 3555.2 Die Inhalte der Komponente Auswertung nach ISO 3575.2.1 Auswertung in ISO 14040 3575.2.2 Auswertung in ISO 14044 3575.2.3 Identifizierung signifikanter Parameter 3595.2.4 Beurteilung 3605.3 Methoden der Ergebnisanalyse 3615.3.1 Wissenschaftlicher Hintergrund 3615.3.2 Mathematische Methoden 3625.3.3 Nicht-numerische Verfahren 3655.4 Berichterstattung 3665.5 Kritische Prüfung 3675.6 Illustration der Komponente Auswertung am Praxisbeispiel 3705.7 Literatur zu Kapitel 5 3796 Von der Ökobilanz zur Nachhaltigkeitsanalyse 3836.1 Nachhaltigkeit 3836.2 Die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit 3846.3 Entwicklungsstand der Methoden 3876.3.1 Ökobilanz – LCA 3876.3.2 Lebenszykluskostenrechnung – LCC 3906.3.3 Produktbezogene Sozialbilanz – SLCA 3926.4 Ein Life Cycle Assessment oder drei? 3956.5 Schlussfolgerungen 3966.6 Literatur zu Kapitel 6 397Anhang 1 Lösungen zu den Übungen 401Anhang 2 Beispiel: Standardberichtsbogen zum Strommix Deutschland aus UBA 2000, Materialsammlung S. 179 ff. 407Liste der Akronyme 413Stichwortverzeichnis 419

"... Vielfach auf weiterführende Quellen verweisend, ist dieses Buch als praxisnahe Alternative zur oftmals sperrigen Literatur im Bereich des "Life Cycle Assessments" zu empfehlen. ..."Oikos international "... Das Buch eignet sich durch die klare Struktur als Nachschlagewerk in Ausbildung, Forschung und Praxis. Für Praktiker besteht ein Mehrwert, da Aufbau und Anwendung der Ökobilanz durch ein umfassendes Fallbeispiel veranschaulicht werden. ..."ZfCM Controlling & Management (02/10) "... Walter Klöpffer und Birgit Grahl sind zu einem Werk zu beglückwünschen, das bereits in der ersten Auflage eine Schlüssigkeit und Feinabstimmung aufweist, wie sie sich üblicherweise erst nach etlichen durchlaufenen Auflagen einstellen. Dem Buch ist eine weite Verbreitung auch außerhalb des Kreises derer, die es für Ausbildung und Berufbenötigen, zu wünschen, da es viele Grundlagenaspekte der wirkungsbezogenen Umweltforschung anspricht und damit Forschungsbedarf formuliert. ..."Mitteilungen Umweltchemie und Ökotoxologie (GDCh) (10/09) "Ein Leitfaden zur Ökobilanzierung führt erstmal in deutscher Spreche in die Begrifflichkeiten, Grundlagen und Normen ... ein und zeigt systematisch die Schritte zum Erstellen einer Ökobilanz: vom Untersuchungsrahmen über die Sachbilanz bin hin zum Abschätzen der Umweltwirkungen des jeweiligen untersuchten Produkts."UmweltBriefe - Der kommunale Infodienst (18.3.2010) "Der 'Leitfaden für Ausbildung und Beruf' (so der Untertitel) überzeugt von der ersten bis zur letzten Seite. Auf insgesamt 430 Seiten wird all das umfassend abgehandelt, was man über die Entwicklung und die Praxis von Ökobilanzen bzw. Life Cycle Assessment (LCA) und die Normenreihe ISO 14040ff wissen sollte. Und man spürt, dass hier Insider mit viel Engagement für die Sache des Umweltschutzes am Werk waren. Man braucht außer diesem Buch keine weitere Lektüre mehr zum Verständnis der Methodik der Ökobilanzierung."vnu Information (01/2010) "Obwohl das Werk ein wenig in die Jahre gekommen ist, zeigt es dennoch in didaktisch sehr gut aufbereiteter Form die Grundlagen des Themas sowie eine praxisnahe Einführung, angelehnt an die Normen DIN EN ISO 14040 und DINEN ISO 14044. Die Strukturierung der Kapitel orientiert sich dabei sehr gut an den genannten Normen und das Buch überzeugt mit vielen Praxisbeispielen und Rechenübungen, sodass sich der Leser sehr gut in die Materie einarbeiten kann. Vorwissen im Bereich Chemie (z.B. Stoffe, Stöchiometrie) ist erforderlich, daher ist das Buch für einen Masterstudiengang ideal."(Prof. Dr. Thorsten Daubenfeld, Hochschule Fresenius, Fachbereich Chemie & Biologie, Idstein)