Grün gerechnet

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Ökobilanzen gelten bestenfalls als ungenau, schlimmstenfalls als Greenwashing. Unser Autor hat sich auf die Suche nach der Wahrheit begeben.

Hinter jedem Fenster ein neues Universum. So beschreiben Experten die Krux der Ökobilanzen. Hat man gerade ausgerechnet, wie viel Magnesium mit welchem Energieaufwand für die Herstellung des eigenen Produkts abgebaut wurde, fällt einem ein: Der Bagger für den Abbau musste ja auch erst mal fabriziert werden. Mit Schaufeln aus Stahl, Reifen aus Kautschuk und Strom aus einem bestimmten Energiemix. Und der Kautschuk kommt wieder irgendwo anders her – eine Endloskette. Am Ende steht die je nach Geschmack banale oder philosophische Erkenntnis, dass alles mit allem zusammenhängt.

"Darum hat in den 90er-Jahren die Erstellung einer Ökobilanz für einen Kotflügel von Daimler auch drei Jahre gedauert", sagt Matthias Finkbeiner, Professor für Technischen Umweltschutz an der TU Berlin. "Heute dauert dieser Vorgang nur ein paar Stunden." Finkbeiner ist Experte für Ökobilanzen, in der Branche wird für sie meist der englische Begriff "Life Cycle Assessment" (LCA) verwendet. Also die ökologische Analyse des gesamten Lebenszyklus eines Produkts, vom Abbau der Rohstoffe über Produktion und Nutzung bis hin zur Entsorgung.

"Natürlich hat man auch schon in den Anfangszeiten mit sogenannten Abbruchkriterien gearbeitet", erzählt Finkbeiner. Der Maschinenpark für Rohstoffgewinnung und Produktion werde tatsächlich meist als gegeben angesetzt und seine Herstellung nicht in die Berechnungen einbezogen. Im Zweifel helfe eine schnelle Sensitivitätsanalyse. Dabei geht der Ökobilanzierer von einem einfachen Worst-Case-Szenario aus: der aufwendigste Stahl für alle Teile der Maschine, deren kürzeste anzunehmende Lebensdauer, Strom nur aus Braunkohle.

Wenn der so nach oben abgeschätzte Gesamtaufwand zur Herstellung einer Lackiermaschine nur so umweltschädigend ist wie eine Woche Autos lackieren, kann man ihn getrost vernachlässigen. In der Summe dürfen die nicht berücksichtigten Posten je nach Produkt "nicht mehr als ein bis maximal fünf Prozent der Gesamtbilanz ausmachen", sagt Matthias Finkbeiner. So erklärt sich denn auch die dreijährige Arbeit an der Kotflügel-Ökobilanz: Viele Einflüsse sind zwar klein – aber eben insgesamt nicht vernachlässigbar. Darunter fallen Transportwege, Verpackungen oder die Vielzahl an eingesetzten Hilfsstoffen.

Dass heute die Erstellung einer Ökobilanz häufig ein Routinejob ist, liegt an speziellen Datenbanken, die den Bilanzierer mit normierten Ökobilanz-Parametern für die einzelnen Einflussfaktoren versorgen. In den Datensammlungen kann man etwa nachschlagen, welche Umweltwirkungen ein halb beladener 40-Tonner auf der Autobahn pro Kilometer verursacht. Allerdings hat diese Automatisierung auch zur Folge, dass es für Außenstehende kaum noch nachzuvollziehen ist, wie die jeweiligen Werte in den Ökobilanzen tatsächlich zustande kommen und wie sich die Stoffströme im Einzelnen zusammensetzen.

Die Firma PE International aus Leinfelden-Echterdingen ist weltweiter Marktführer im Bereitstellen spezieller Informationen für Ökobilanzen. Ihre Datenbank Gabi – für "Ganzheitliche Bilanzierung" – entstand im Rahmen des Kotflügel-Projekts von Daimler und enthält mittlerweile über 7000 Ökobilanz-Profile von Produkten oder Dienstleistungen, die jährlich überprüft und aktualisiert werden.

Doch die Firma stellt nicht nur diese Datenbank zur Verfügung, sondern erarbeitet auch selber Ökobilanzen. "Wichtig ist dabei vor allem, sich vor Ort den Produktionsprozess genau anzuschauen", sagt Johannes Kreißig, der bei PE International für die Baubranche zuständig ist. "Erst dann kann man auch die richtigen Fragen stellen." Zusammengestellt werden müssen alle Energie-, Rohstoff- und Warenströme, die in die Fabrik hineingehen, und alle Produkte, Emissionen und Abfälle, die hinausgehen. "Viel kann man schon den Rechnungen aus der Buchhaltung entnehmen", sagt Kreißig. Im Zweifel wird der Energieverbrauch einzelner Produktionslinien an den Maschinen nachgemessen, Daten über Emissionen finden sich meist in TÜV-Berichten, die bei der Zulassung von Anlagenteilen ausgestellt wurden.

"Eine Bilanzierungssoftware erstellt dann eine große Matrix mit den Stoff- und Energieflüssen und ihren jeweiligen Umweltauswirkungen", erzählt Kreißig. Das Formaldehydharz etwa, das zum Verfestigen des Dämmstoffs Mineralwolle genutzt wird, trage bei der Produktion zur Versauerung von Böden bei. Gemessen werden diese Wirkungen in Äquivalenten: Das CO2-Äquivalent als "Treibhausgas-Einheit" ist vielen mittlerweile bekannt, genauso gibt es zum Beispiel ein SO2-Äquivalent für die Versauerung. "Findet man einen Stoff, etwa das verwendete Harz, nicht in der Gabi-Datenbank, nimmt man erst mal ein möglichst ähnliches Produkt, das dort gelistet ist", sagt Kreißig. Dann könne man eine Sensitivitätsanalyse durchführen: Ist der Anteil des Harzes an der gesamten Versauerung nicht unerheblich, muss man die genauen Werte für das tatsächlich verwendete Produkt beim Hersteller recherchieren.

Zum Schluss der Ökobilanz werden die Nutzungsphase des Produkts und das Recycling betrachtet. "Beim Auto entstehen hier die meisten Emissionen, bei einer Wärmedämmung wie der Mineralwolle ist es genau umgekehrt", erklärt Johannes Kreißig. Die jüngsten Meldungen über eine angeblich schlechte Ökobilanz von Dämmstoffen kann er deshalb nicht nachvollziehen. Bei den meisten Wärmedämmsystemen werde der Energieeinsatz für ihre Produktion schon nach wenigen Monaten an einer Hauswand wieder eingespielt. Zudem fielen nur geringe Mengen zur Wiederverwertung an, weil die Lebensdauer praktisch der des gesamten Hauses entspreche.

Dem verbreiteten Vorurteil, dass solche positiven Aussagen immer mit Vorsicht zu genießen seien, wenn sie von den Herstellern selbst kommen, will Matthias Finkbeiner entgegentreten. "Viele Menschen denken, dass Ökobilanzen nur Propagandazwecken dienen sollen." Dabei hätten die Hersteller durchaus ein Interesse an der Wahrheit: Sie nutzten Lebenszyklusanalysen meist, um mögliche imageschädigende Umweltwirkungen im Voraus erkennen und beheben zu können. Zudem müsse jede Ökobilanz mittlerweile mehrere Iso-Normen erfüllen, die nicht nur genau festlegen, nach welchem Muster eine Lebenszyklusanalyse abzulaufen hat, sondern auch, dass sie am Ende von drei unabhängigen Prüfern gegengecheckt wird. Dabei kann es sich um Wissenschaftler an Universitäten, oder Experten von Institutionen wie der Dekra oder dem TÜV handeln.

Neben den direkten Umweltwirkungen bei Herstellung und Einsatz eines Produkts sowie dem Energieverbrauch steht seit einiger Zeit auch der Ressourcenverbrauch im Fokus der Ökobilanzierer. Ein Weg, ihn zu messen, ist das Verfahren "Materialinput pro Serviceeinheit" (Mips), das etwa die Forscher am Wuppertal Institut verwenden. Analysieren sie damit etwa die Ressourceneffizienz der Windkraft, steht am Ende des Prozesses eine Zahl, die den Materialaufwand in Kilogramm zur Herstellung einer Megawattstunde Strom angibt.

Die Besonderheit bei Mips: Anders als ein Life Cycle Assessment beurteilt das Verfahren nicht die Auswirkungen jeder einzelnen Emission oder die Folgen des Abbaus der verwendeten Rohstoffe. Ein Kilogramm Uran zählt bei ihm im Prinzip gleich viel wie ein Kilogramm Braunkohle. Es sei eben sehr komplex, die Radioaktivität von Uran und die Klimaschädlichkeit von Kohle in Zahlen auszudrücken und zu vergleichen, was nun für die Umwelt schlimmer sei, sagt Klaus Wiesen vom Wuppertal Institut. "Stattdessen setzt das Mips-Konzept am Anfang der Kausalkette an. Nämlich möglichst wenig dieser Rohstoffe zu fördern."

Die Rahmenbedingungen für den Einsatz einer Ressource gehen aber auch in die Mips-Analyse ein. So werden zum Beispiel beim Abbau von Braunkohle auch die dafür bewegten Erdmassen in Kilogramm mitgezählt, beim Uran der messbare Materialaufwand für Entsorgung und Lagerung. "Auf diese Weise lässt sich die Umweltbelastung insgesamt eben doch erfassen", sagt Wiesen. Um spezielle Umweltauswirkungen zu betrachten, sei es überdies sinnvoll, neben Mips noch andere Verfahren zu nutzen, etwa bei Uran eine Risikobewertung oder bei Kohle den CO2-Fußabdruck als Maß für die Klimaschädlichkeit.

Inzwischen gibt es außerdem Ansätze, die zusätzlichen, mit dem Ressourcenabbau verbundenen Gefahren zu quantifizieren – ähnlich wie es die Kohlendioxid-Äquivalente für den drohenden Klimawandel tun. Momentan bereitet der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) dazu eine Richtlinie vor. "Auch hier wird man die verschiedenen Risiken nicht gegeneinander aufrechnen können, aber die Quantifizierung hilft, die Auswirkungen beim Abbau unterschiedlicher Rohstoffe vergleichen zu können", sagt Christof Oberender vom VDI Zentrum Ressourceneffizienz. Insgesamt zwölf Risikofaktoren wie die Reichweite der Reserven, die Konzentration der Reserven in wenigen Ländern oder die Anfälligkeit des Rohstoffabbaus für Naturereignisse haben die Experten des VDI ausgemacht und dafür jeweils eine Bewertungsskala entworfen. Bis zum Sommer wollen sie den Entwurf einer Richtlinie vorstellen. Sie hoffen, dass die Ressourceneffizienz damit stärker in den Blickpunkt der Unternehmen rückt, vor allem auch bei kleinen und mittelständischen Firmen. "Denn nur, was man bewerten kann, kann man auch verbessern", sagt Oberender.

Solarenergie – auf die Herkunft kommt es an

Photovoltaik gilt als die Vorzeigetechnik unter den erneuerbaren Energien. Sie ist an vielen Orten einsetzbar, konkurriert nicht mit Flächen für den Nahrungsmittelanbau wie Biodiesel, verändert nicht das Landschaftsbild, wie Windräder das tun. Doch es kommt sehr darauf an, wo die Solarzellen hergestellt werden, wie eine Studie der Northwestern University in Zusammenarbeit mit dem Argonne National Laboratory im US-Bundesstaat Illinois ergab.

So ist der CO2-Fußabdruck in etwa doppelt so hoch, wenn ein Solarpanel in China hergestellt und in Europa gebraucht wird, im Vergleich zu einem vor Ort in Europa gefertigten und eingesetzten Panel. Der Hauptgrund dafür ist, dass der Strom für die Produktion der Zellen in China überwiegend aus Kohle gewonnen wird. Ein chinesisches Solarpanel muss selbst im sonnigen Italien knapp zwei Jahre lang laufen, bis es tatsächlich zur CO2-Einsparung beiträgt. Hinzu kommen Säuren und Laugen sowie Phosphor und Bor, die bei der Produktion anfallen und sich oft in chinesischen Flüssen wiederfinden.

Auch das Wuppertal Institut hat im Auftrag der Bundesregierung die Ökobilanz von Solarzellen untersucht, allerdings mit der Mips-Methode, die vor allem den Ressourcenverbrauch erfasst. Dabei erwiesen sich die sogenannten CIGS-Dünnschicht-Solarzellen als besonders schonend. Sie bestehen neben Kupfer aus den Stoffen Indium, Gallium und Selen, daher die Abkürzung. Generell ist der Materialeinsatz bei dünnen Zellen geringer. Indium, Gallium und Selen werden darüber hinaus nur in sehr geringen Konzentrationen benötigt. Darum verbrauchen CIGS-Zellen lediglich rund die Hälfte der Ressourcen, die für die Produktion dicker Solarzellen aus polykristallinem Silizium erforderlich ist. In deren elektrischen Kontakten steckt nämlich Silber, das sich nur mit hohem Energie- und Materialaufwand gewinnen lässt. Allerdings ist die Versorgungssicherheit bei Indium und Selen zumindest zurzeit kritisch, weil Indium vor allem in China gefördert wird und Selen nur als Nebenprodukt beim Abbau anderer Roh- stoffe anfällt.

Windenergie – Ökostrom auf der Waagschale

Das Wuppertal Institut hat nicht nur den Solarstrom unter die Lupe genommen, sondern auch die Windenergie. Die Analyse der Windkraft mit der Mips-Methode brachte einen interessanten Unterschied zwischen Offshore-Anlagen und Windrädern auf dem Land zu Tage: Trotz eines höheren Energieeintrags auf See war der Ressourcenverbrauch bei den Offshore-Parks größer als bei den Landanlagen, bedingt vor allem durch die zusätzlichen Aufwendungen für den Stromtransport zur Küste. Trotzdem beträgt der Verbrauch an Rohstoffen und Energie bei allen Windrädern nur rund ein Zehntel des Verbrauchs, der für die Stromproduktion im europäischen Energiemix anfällt. Bereits nach weniger als einem Jahr haben Windräder die Energie für ihre Errichtung wieder eingespielt, bei einer geschätzten Betriebsdauer von 20 Jahren.

Nach einer Bilanz des VDI Zentrum Ressourceneffizienz ist allerdings die Effizienz der Stoffströme noch verbesserungswürdig. So gebe es bisher keinen systematischen Ansatz für die Entsorgung, bemängeln die Experten. Da die Zahl der abgebauten Anlagen in den nächsten Jahren stetig wachsen werde, bestehe hier dringender Handlungsbedarf. Der VDI empfiehlt der Windenergiebranche, von den Recycling-Erfahrungen zu profitieren, die derzeit bei der Elektromobilität gesammelt werden.

Um die Ressourceneffizienz zu steigern, schlagen die Ingenieure des VDI zudem vor, verstärkt Material-Überwachungssysteme einzusetzen. Bisher genehmigen die Behörden eine Betriebsphase von 20 Jahren. Die ließe sich mit entsprechender Kontrolltechnik ausdehnen: Anhand der Daten von Schwingungssensoren etwa könnten Sachverständige die tatsächlich aufgetretenen Belastungen ermitteln, bei positivem Ergebnis den Weiterbetrieb erlauben und so den Ersatz durch eine neue Anlage vermeiden.

LED – auch Ökobilanzen von Herstellern kann man vertrauen

Lange Zeit hieß es auf den Webseiten von Verbraucherverbänden, eine unabhängige Studie zur Gesamt-Ökobilanz von Lampen aus Leuchtdioden (LED) gebe es nicht, nur eine vom Hersteller Osram. Dann veröffentlichte die Stiftung Warentest eine eigene Analyse – und bestätigte im Wesentlichen die Angaben des Produzenten. "Das wundert mich nicht, denn ich habe die Osram-Studie selber geprüft", sagt Matthias Finkbeiner, Professor an der Technischen Universität Berlin und Experte für Ökobilanzen. Neben ihm haben auch ein Professor der Technischen Universität von Dänemark sowie der Chef eines unabhängigen Ingenieurbüros die Korrektheit der Studie bestätigt. Die Prüfung durch drei unabhängige Experten ist gemäß Iso-Norm für Ökobilanzen vorgeschrieben.

Das Ergebnis der Studie: Nicht nur der Treibhausgasausstoß, sondern auch der Ressourcenverbrauch in der Herstellungsphase von Leuchtdioden beträgt nur wenige Prozent gegenüber dem Ressourcenverbrauch, den die Stromproduktion für den Betrieb der Lampen in der Nutzungsphase verursacht. Dies gilt in ähnlicher Weise auch für Kompaktleuchtstofflampen und ganz besonders für normale Glühbirnen.

Mit den beiden erstgenannten lassen sich nämlich 80 Prozent des Stroms einsparen, den herkömmliche Glühlampen zum Leuchten benötigen. Auch das Argument, Glühlampen würden mit ihrer Wärme zur Heizung von Räumen beitragen und dadurch Energie und Treibhausgasemissionen sparen, konnte die Studie widerlegen. Der Effekt entspricht gerade einmal 17 Kilogramm Kohlendioxid – so viel, wie ein Smart auf 190 Kilometern ausstößt, vermeiden Glühbirnen während der Nutzungsdauer einer LED von 25 000 Stunden dank ihrer Heizwirkung.

Stahl, Alu oder CFK? – Ökobilanzen machen Vergleiche möglich

Ein wichtiger Vorteil von Ökobilanzen ist, dass Unternehmen mit ihrer Hilfe fundierter über die Auswahl von Materialien und die Gestaltung von Produktionsprozessen entscheiden können. Niemals sonst werden in Betrieben die Abläufe genauer unter die Lupe genommen als beim Erstellen einer solchen Analyse. Automobilbauer stehen zum Beispiel immer wieder vor der Frage: Soll ein Bauteil aus Stahl, Aluminium oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) hergestellt werden? Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) hat dazu im Auftrag der Landesregierung von Baden-Württemberg eine Studie erstellt.

Aus dem Wettbewerb, bei dem ein fiktives Bauteil aus zehn Kilogramm normalem Stahl als Basis diente, ging kein Material als eindeutiger Sieger hervor – auch weil der konkrete Einsatzzweck bewusst offen gelassen wurde. Dennoch zeigten sich interessante Zusammenhänge. So verbraucht ein Bauteil aus Hochleistungsstahl, der zu einem reduzierten Gewicht von 8,5 Kilogramm führt, am wenigsten Energie bei der Produktion. CFK sind aufgrund ihres komplexen Herstellungsprozesses und der erdölbasierten Ausgangssubstanzen am energieaufwendigsten.

Dabei spielt es eine große Rolle, ob das Bauteil in verschiedene Richtungen mechanisch beansprucht wird oder nur in einer Zugrichtung. Im ersten Fall sind mehrere CFK-Schichten notwendig, was in der Produktion zu einem siebenfach höheren Energieverbrauch als bei Hochleistungsstahl führt. Nur etwa dreimal so viel verbrauchen einschichtige CFK, die mit 2,1 Kilogramm zudem am leichtesten sind.

Die Frage ist nun, ob während der Nutzungsphase des Bauteils im Auto das geringere Gewicht und die damit verbundene Spritersparnis den höheren Energieaufwand bei der Produktion wettmacht. Geht man von einer Gesamtfahrleistung von 150000 Kilometern aus, wie etwa VW das tut, schlagen Hochleistungsstahl und Aluminium das einschichtige CFK knapp. Bei einer Fahrleistung von 250 000 Kilometern, die Daimler annimmt, liegen dagegen die einschichtigen CFK vorn. Weit abgeschlagen sind in beiden Fällen die mehrschichtigen CFK-Materialien. Sie sollten nur dann verwendet werden, wenn geringes Gewicht und Materialfestigkeit in mehreren Zugrichtungen aus Konstruktionsgründen notwendig sind. (bsc)