Life Cycle Analysis

Methode
Beurteilung der Umweltverträglichkeit von Produkten und Prozessen über deren gesamten Lebenszyklus

Marketinginstrument
Vergleich der Umweltbilanz eigener Produkte mit denen der Konkurrenz

Designinstrument
Ermittlung alternativer Materialien und Fertigungsverfahren für die Produktherstellung, die günstigere Umweltbilanzen aufweisen



1) Übersicht

Life Cycle Analysis (LCA) untersucht auf wissenschaftlicher Grundlage die Umweltrelevanz von
  • Produktherstellung (Rohstoffbeschaffung, Halbzeuge, Fertigung, Transport)
  • Produktverwendung (Wirkungsgrad, Energieeinsatz bei Betrieb und Wartung)
  • Entsorgung (Deponie, Recycling)

Dazu wird ein Katalog von die Umwelt beeinflussenden Faktoren (Emissionen in Luft, Erdreich, Grundwasser) bei Benutzung eines bestimmten Materials, einer Energieressource oder bei der Entsorgung von Altlasten errechnet.

Um die direkten Einflüsse von Produktherstellung, -Benutzung und -Entsorgung auf die Umwelt zu verdeutlichen, ordnet die Methode in einer zusammenfassenden Bewertung dem Produkt oder dem Prozeß einen monetären Wert zu. Dieser sagt aus, welcher Aufwand erforderlich wäre, um die Umweltbelastungen oder den entsprechenden Ressourcenabbau durch umweltneutrale Maßnahmen zu vermeiden. Je höher dieser Wert ist, umso kritischer ist das jetzige Produkt oder der aktuelle Prozeß einzustufen und umso höher sind die Chancen, Produktfertigung, Materialverbrauch oder Entsorgungskonzepte durch alternative, umweltfreundlichere Lösungen zu ersetzen.

Diese Methode geht einen entscheidenden Schritt weiter: andere Konzepte bleiben in der Regel bei der für den Kunden zu abstrakten Auflistung von Emissionen stehen. Wir können nicht nur diese Liste der Emissionen in Luft, Erdreich oder Gewässer errechnen, sondern darüber hinaus in der Gesamtbeurteilung dem Kunden eine handgreifliche, sofort einsichtige Größe anbieten: Kosteneinsparungen.

Mit dem Durchspielen verschiedener Scenarien (Verwendung alternativer Materialien, Energieformen, Verbesserung der Wirkungsgrade, andere Formen der Entsorgung) kann geprüft werden, ob geringerer Schadstoffaustoß oder eine bessere Gesamtbewertung erzielt werden können. Ebenso ist ein Vergleich der Umweltrelevanz eigener Produkte mit denen der Mitbewerber möglich.

Die Ergebnisse der Berechnung eignen sich daher zum Anreiz für
  • technische Innovationen
  • geringeren Materialverbrauch
  • schadstoffarme Produktion
  • geringeren Recyclingaufwand,
  • alternative Entsorgungskonzepte.

Der Nutzen für Ihre Kunden bzw. Endkunden besteht im Aufzeigen von
  • Marketingimpulsen
  • geringerem Recycling-/Deponieaufwand, geringeren Gebühren
  • Reduzierung der Umweltbelastung durch höhere Gerätewirkungsgrade.

Die LCA-Analyse eignet sich daher hervorragend auch als Marketing-Instrument.


2) Benötigte Daten

Die LCA-Methode verlangt eine "Inventory", in welcher alle Material- und Fertigungsdaten des zu untersuchenden Produkts oder des Fertigungs- oder Entsorgungsprozesses gesammelt werden. Diese gehen in der ersten Sektion "Manufacture" des Inputs in ein Rechenprogramm ein. Sie können neben den Materialdaten (Art, Zusammensetzung, Gewicht) auch Hilfsstoffe und Energien für Fertigung, Montage und Transport umfassen. Ebenso werden Produktabfälle und deren Wiederverwendung in die Bilanzen einbezogen.

Die zweite Sektion "Use" des Inputs zum Rechenprogramm erwartet Angaben zu den bei der Nutzung des Produkts anfallenden Energieverlusten (bei elektrischen Geräten sind dies z. B. ohmsche Verluste, bei einer Dampfturbine Strömungsverluste). Weitere Energieaufwendungen betreffen Servicearbeiten sowie Angaben zum Materialverbrauch während der Nutzungsdauer (Betriebsmittel, Ersatzteile).

In der dritten Sektion "Dispose" des Inputs nimmt das Rechenprogramm schließlich Daten für die Art der Entsorgung (Recycling, Deponie) auf, wieder mit eventuell erforderlichen Hilfsstoffen, Energien etc.


Diese Angaben werden in den Unternehmen ohnehin zur Verfügung stehen. Jede dieser Phasen kann auch separat berechnet werden, z. B. ist es möglich, Umweltbelastungen bei der Entsorgung von Produktabfällen zu analysieren, ohne daß die Herstellungs- oder Nutzungsphase vorher modelliert werden müßten.


3) Vorbereitung des Dateninputs: Abstimmung, Zielsetzung, Grenzen der Analyse

Grenzen und Zielsetzung der LCA für ein Produkt oder einen Prozeß müssen definiert und die vorhandenen Daten strukturiert werden bezüglich Produktkomponenten, Nutzungsart und Nutzungsdauer.


4) Auswertung und Ergebnisse

Mit den Material- und Prozeßdaten unternimmt das LCA-Rechenprogramm unter Benutzung globaler/regionaler/lokaler Gewichte eine vergleichende Beurteilung von Produktfertigung, Nutzung und Wiederverwendung.

Die Gewichte sind unterschieden nach globalen (Greenhouse Effekt), regionalen (saurer Regen verursacht durch Kohleverbrennung) und lokalen Einflüssen (Überdüngung von Gewässern, Emissionen ins Grundwasser). Deren Wirkung wird dargestellt durch die Angabe von Vielfachen des Ausstoßes von CO2, SO2, C2H4 und CFC11.

Die Gewichte werden schließlich durch die Einführung von 5 Zielfunktionen (Safeguard Objects, s. u.) in Kostenfaktoren (die oben genannten monetären Werte) transformiert. Unter den verschiedenen Modellen, eine solche zusammenfassende Beurteilung vorzunehmen, benutzt das Programm unter anderem die EPS-Methode (Environmental Priority Strategies). Die Zielfunktionen lauten: Gesundheit der Bevölkerung, biologische Artenvielfalt, biologisches Wachstum, Ressourcen und ästhetische Werte.

Die Ergebnisse werden schließlich nach ihrer Aussagekraft für die Beurteilung der Umweltrelevanz eines Produkts oder eines Prozesses ausgewählt. Sie können dann in Tabellen-Kalulationsprogramme übertragen und von Entwicklungsabteilungen zur Kundeninformation bzw. zum Aufzeigen alternativer Entwurfs-, Fertigungs-, Nutzungs- oder Entsorgungskonzepte aufbereitet werden.


5) Beispiel

Selbst durchgeführte Pilot-Studien betreffen die Umweltrelevanz von Komponenten von Dampfkraftwerken (Boiler, Dampfturbine, Kondensator, Getriebe, Generator) sowie von explosionsgeschützten Leuchten, Niederspannungsschaltern und neuerdings einer thermischen Superisolation, deren Umweltbilanz mit konventionellen Wärmeisolationen verglichen wird (Abb. 1, aus Ref. 1):



Diese LCA-Analyse wurde für einen 300 Liter Behälter für flüssigen Stickstoff durchgeführt. Die Wärmeisolation besteht aus hochreflektierenden evakuierten Folien (Tank I), einer evakuierten Pulverisolation (Tank II) oder aus einer Polyurethanschaum-Isolierung (Tank III). Während Tank I in der Nutzungsphase (Use) die niedrigsten Energieverluste aufweist, sind diese bei Tank III am größten, obwohl eine sehr dicke PU-Schaum-Isolierung gewählt werden musste, um wenigstens näherungsweise an die niedrigen Verluste von Tank I heranzukommen. Demgegenüber ist der Aufwand für die Fertigukng und für die Entsorgung der Materialien bei Tank I (dickere Edelstahlwände, da die Folien keine mechanische Druckbelastung aufnehmen können) höher als bei Tank II und Tank III.

In Ref. 1 wurde übrigens der vom Kraftwerksbau her bekannten energetischen Amortisationszeit eine umweltbezogene Amortisationszeit zur Seite gestellt: Zu welchem Zeitpunkt haben wir mit Tank I die höheren Schadensbilanzen bei dessen Fertigung durch die mit den geringeren Wärmeverlusten verknüpften Einsparungen an Umweltbelastung wieder ausgeglichen?


6) Durchführung einer Studie

Bitte unverbindlich anfragen. Gegebenenfalls muß die Studie in Absprache mit L. Swanstrom, ABB Corporate Research, Västeras, Sweden (betreffs Urheberrechte) durchgeführt werden.

Darüber hinaus kann Ihnen 1-Tages-Schulung Ihrer Mitarbeiter zur Einführung in die Methode und ihre Handhabung angeboten werden.



Ref. 1: L. Swanstrom, H. Reiss and O. Yu. Troitsky, Environmental Balances of Thermal Superinsulations, Paper presented at the Seventeenth European Conference on Thermophysical Properties, September 5 - 8, 2005, Bratislava, Slovak Republic



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