SCHWERPUNKTTHEMA:

Stoffströme und nachhaltige Entwicklung

Die Industriegesellschaft gestalten - Perspektiven für einen nachhaltigen Umgang mit Stoffen und Materialströmen

The Netherlands' National Environmental Policy Plan (NEPP)

Wieviel Umwelt braucht der Mensch?: MIPS - Das Maß für ökologisches Wirtschaften - Rezension -

Regionenbezogene Stoffstrombilanzen und Materialflußanalysen

Umweltmanagement, produktlinienbezogene Materialintensitätsanalysen und ökologisches Design

AFAS-Studie: "Recycling von PVC"

Studie zu Stoffströmen bei der Leiterplattenherstellung in Deutschland

Stoffströme und nachhaltige Entwicklung

Die Industriegesellschaft gestalten - Perspektiven für einen nachhaltigen Umgang mit Stoffen und Materialströmen

Dieser Schlußbericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages "Schutz des Menschen und der Umwelt - Bewertungskriterien und Perspektiven für umweltverträgliche Stoffkreisläufe in der Industriegesellschaft" wirkt zunächst wegen seines Umfangs von 700 Seiten abschreckend auf einen potentiellen Leser, zumal sowohl eine Einführung fehlt, die dem Leser einen überblick über den Aufbau des Berichtes gibt, als auch eine Kurzfassung. Trotzdem kann nur jedem, der am Thema "Stoffpolitik" interessiert ist, die Lektüre empfohlen werden. Die folgende Darstellung kann nur einen sehr lückenhaften überblick über die Fülle des Inhalts des Berichtes geben.

Nach zwei Kapiteln, die sich mit dem Auftrag und der Vorgehensweise der Enquete-Kommission beschäftigen, befaßt sich der Bericht im 3. Kapitel mit Leitbildern einer Stoffpolitik.

Die Enquete-Kommission hält das Leitbild einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung für die Stoffpolitik für sehr geeignet, weil es umwelt- und entwicklungspolitische Aspekte verknüpft. Es hat die ökonomische und soziale Bedeutung der globalen Stoff- und Güterströme ebenso im Blick wie deren ökologische Folgewirkungen. Das Leitbild wird unter verschiedenen Aspekten ausführlich diskutiert, so z.B. im Zusammenhang mit der Nord-Süd-Problematik und der Bevölkerungsentwicklung. Ausführlich diskutiert werden auch die aus dem Leitbild entwickelten Grund- oder Managementregeln für einen nachhaltig zukunftsverträglichen Umgang mit Stoffen und die mit einer weiteren Konkretisierung bzw. Operationalisierung verbundenen Probleme, insbesondere die Berücksichtigung der sozialen und ökonomischen Anpassungsfähigkeiten bei der Formulierung stoffpolitischer Ziele aus diesem Konzept.

Das Kapitel beschäftigt sich auch mit dem Verhältnis dieses Leitbildes zu anderen Leitbildern (z.B. integrierte Umwelttechnik, Kreislaufwirtschaft, ökologischer Strukturwandel etc.).

Kapitel 4 stellt quasi den empirischen Teil des Berichtes dar, indem beispielhaft Stoffströme betrachtet werden und zwar einerseits für die drei Stoffe Cadmium, Benzol und das FCKW-Substitut R 134a und andererseits für die Bedürfnisfelder "Textilien/Bekleidung" und "Mobilität" und den Produktionssektor "Chlorchemie". Allerdings werden die Stoffstromanalysen für die drei genannten Stoffe nur zusammenfassend dargestellt, die detaillierten Stoffstromanalysen sind im Zwischenbericht aufgeführt.

Zweck dieser beispielhaften Betrachtungen war es, die Tauglichkeit des Konzepts der nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung als Modell für den Umgang mit Stoffen zu prüfen und zu analysieren, welche spezifischen stoffpolitischen Schlußfolgerungen in bezug auf einen verantwortungsvollen Umgang mit Stoffen aus solchen konkreten Stoffstromanalysen gezogen werden können.

Kapitel 5 nähert sich dem schwierigen Problem der Bewertung von Stoffströmen, wobei einerseits die deduktive Ableitung von Bewertungskriterien aus dem Leitbild einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung diskutiert wird und andererseits die induktive Ableitung durch die Analyse und Bewertung von Einzelstoffbeispielen.

Kapitel 6 beschäftigt sich mit dem Stoffstrommanagement. Stoffstrommanagement wird dabei als Antwort auf den umweltpolitischen Paradigmenwechsel der 80er Jahre bezeichnet, d.h. die Abkehr von der medial organisierten, emissions- und anlagen- und einzelstoffbezogenen Umweltpolitik zu einer Politik, die Stoffströme zu beeinflussen sucht. Stoffstrommanagement definiert der Bericht wie folgt:

"Unter dem Management von Stoffströmen der beteiligten Akteure wird das zielorientierte, verantwortliche, ganzheitliche und effiziente Beeinflussen von Stoffsystemen verstanden, wobei die Zielvorgaben aus den ökologischen und ökonomischen Bereichen kommen, unter Berücksichtigung von sozialen Aspekten. Die Ziele werden auf betrieblicher Ebene, in der Kette der an einem Stoffstrom beteiligten Akteure oder auf der staatlichen Ebene entwickelt." Wichtig ist insbesondere auch der letzte Satz dieser Definition, der Zieldefinition und Stoffstrommanagement als Rolle verschiedener Akteure beschreibt. Eine stoffpolitisch orientierte Umweltpolitik erfordert so auch eine neue Rollenverteilung der Akteure der Umweltpolitik, deren Notwendigkeit allerdings in einem Minderheitsvotum bezweifelt und deren ordnungspolitische Problematik angesprochen wird.

Kapitel 7 beschäftigt sich mit stoffpolitischen Instrumenten, wobei insbesondere die Frage im Vordergrund steht, ob und wie eine Umgestaltung des umweltpolitischen Instrumentariums für eine stoffstromorientierte Umweltpolitik erforderlich ist. Die Enquete-Kommission gibt hierzu noch keine Antworten, da dies u.a. auch deshalb nicht möglich war, weil stoffpolitische Instrumente und Umweltziele aufeinanderbezogen seien und solche erst entwickelt werden müssen. Sie versucht aber eine erste Bewertung von Instrumenten unter stoffpolitischen Aspekten.

Das zweiseitige Kapitel 8, in dem Empfehlungen zur Fortsetzung der Arbeit der Enquete-Kommission für die nächste, jetzt laufende Wahlperiode gegeben werden, nennt deshalb u.a. die Entwicklung von Umweltzielen, z.B. Emissionsreduktionsziele, als Orientierungsrahmen für das Stoffstrommanagement und die Stoffpolitik als vordringliche Aufgabenstellungen. Weitere Aufgabenstellungen sollten u.a. sein (hier nicht vollständig aufgeführt):

_ "Operationalisierung grundlegender Regeln für eine nachhaltig zukunftsverträgliche Stoffwirtschaft.

_ Benennung, Operationalisierung und Gewichtung von ökologischen, ökonomischen und sozialen Bewertungskriterien im Hinblick auf eine effektive und effiziente Entscheidungsfindung im Stoffstrommanagements und in der Stoffpolitik.

_ Konzeptionelle und beispielorientierte Weiterentwicklung von Bewertungsverfahren und Managementmethoden eines akteursübergreifenden Stoffstrommanagements unter besonderer Berücksichtigung diskursiver und kooperativer Vorgehensweisen.

_ Bewertung der Handlungsoptionen und der anzuwendenden ökonomischen, ordnungsrechtlichen und informatorischen Instrumente zur Förderung eines innovativen Stoffstrommanagements und zur Durchsetzung von Umweltzielen.

_ Entwicklung von Szenarien zur Erreichung des übergeordneten Leitbilds einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung, einschließlich der Analyse der Entwicklungsgeschichte nicht zukunftsverträglicher Konsummuster und Lebensstile."

Diese Aufgaben sind im wesentlichen auch - teilweise in detaillierterer Form - in dem vorliegenden Antrag der Fraktionen der CDU/CSU, SPD, Bündnis 90/Die Grünen und FDP zur Einsetzung einer neuen Enquete-Kommission übernommen worden (Bundestagsdrucksache 13/1995).
(Reinhard Coenen/AFAS)

Bibliographische Angaben:

Enquete-Kommission "Schutz des Menschen und der Umwelt" des 12. Deutschen Bundestages (Hrsg.): Die Industriegesellschaft gestalten. Perspektiven für einen nachhaltigen Umgang mit Stoff- und Materialströmen. Bonn: Economica Verlag 1994. ISBN 3-87081-364-4

Dieser Bericht ist auch als Sonderausgabe des Deutschen Bundestages erschienen. (Bundestags-Drucksache 12/8260 vom 12.07.1994).

sowie

Enquete-Kommission "Schutz des Menschen und der Umwelt" des 12. Deutschen Bundestages (Hrsg.): Verantwortung für die Zukunft - Wege zum nachhaltigen Umgang mit Stoff- und Materialströmen (Zwischenbericht). Economica Verlag: Bonn 1993. (Bundestags-Drucksache 12/5812). ISBN 3-87081-503-5

The Netherlands' National Environmental Policy Plan (NEPP)

Einen wesentlichen Teil der Aufgaben für die neu zu bildende Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages "Schutz des Menschen und der Umwelt" hat die niederländische Regierung bereits gelöst. Sie legte bereits 1989 einen nationalen Umweltplan vor, in dem sich die Regierung das Ziel setzt, bis zum Jahre 2010 die Nutzung von Umweltressourcen als Rohstoffquellen und als Aufnahmemedium für Reststoffe auf ein Niveau zurückzuführen, das den Kriterien einer nachhaltigen Entwicklung entspricht ("sustainbility within one generation"). Inzwischen liegt bereits die erste Fortschreibung des Plans vor (NEPP 2).

Die spezifischen im folgenden kurz skizzierten Charakteristika des NEPP bestehen in:

1. der Orientierung am Nachhaltigkeitskonzept;

2. der Hierarchisierung von Ebenen, auf denen Umweltprobleme auftreten, und die Benennung prioritärer Probleme auf diesen Ebenen: Treibhauseffekt, Ozonabbau (globale Ebene); Versauerung, Photooxidantion (kontinentale und regionale Ebene); Eutrophierung (fluviale Ebene); Eintrag toxischer und ökotoxischer Stoffe in die Umwelt, Deponierung von Abfällen (regionale und lokale Ebene) sowie die Erschöpfung natürlicher Ressourcen;

3. der Entwicklung von qualitativen Reduktionszielen für diese Probleme auslösende Stoffverbräuche und Emissionen (orientiert an den Verarbeitungskapazitäten der Umwelt bzw. der Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen);

4. der zeitlichen Staffelung von quantitativen Zielen und der Festlegung von Beiträgen, die verschiedene Sektoren zur Erfüllung dieser Zwischenziele leisten sollen;

5. der Entwicklung von Maßnahmenprogrammen zur Erreichung von Zwischenzielen in den jeweiligen Planperioden;

6. der zweisträngigen Ausrichtung der Umweltpolitik: Einsparung von Ressourcen und Abbau von Umweltbelastungen;

7. dem interaktiven partizipativen Ansatz bei der Entwicklung des Plans durch Beteiligung aller Akteurs- bzw. Zielgruppen;

8. der Organisation eines Systems einer periodischen Evaluation des Planvollzugs und der entsprechenden Fortschreibung bzw. Revision des Plans.

Am Ansatz des NEPP's ist aus Sicht des Autors folgendes hervorzuheben:

1. Trotz wissenschaftlicher Unsicherheiten bezüglich der Verarbeitungskapazitäten werden quantitative Zielvorgaben für die Reduktion von Umweltbelastungen und Stoffverbräuchen auf allen Ebenen gesetzt, die aber offen sind für Revisionen aufgrund neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse, die im Verlaufe der Planperiode erzielt werden.

2. Anders als bei der Festlegung des Reduktionsziels für CO2 in der Bundesrepublik Deutschland benennt der Plan zeitlich gestaffelte Zwischenziele und selektiert die dazu notwendigen bereichsspezifischen Maßnahmen. Er definiert also Schritte und Maßnahmen zur Erreichung der Reduktionsziele. Durch die Vorgabe langfristiger Ziele und die zeitliche Staffelung von Zwischenzielen werden den Zielgruppen zeitliche Spielräume angeboten, ihre notwendigen Anpassungsreaktionen zu planen.

3. Der NEPP verkennt nicht, daß auf dem Wege zu einer zukunftsfähigen Entwicklung Kompromisse bzw. Abwägungen zwischen ökologischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Belangen erforderlich sind und berücksichtigt dies durch eine langfristige, zeitlich gestaffelte Planung in bezug auf zu erreichende Zwischenziele und realisierbare Maßnahmen.

4. Der NEPP verfolgt keinen top-down-approach, sondern setzt durch Beteiligung aller relevanten Gruppen (target groups) bei der Planentwicklung und dem -vollzug auf Kooperation und gemeinsames Verständnis von Umweltproblemen und Lösungswegen. Es wird darin der einzig mögliche Weg gesehen, Akzeptabilität seitens der Betroffenen zu erreichen.

5. Es verbleibt aber die Frage, ob sich die niederländische Vorgehensweise bei der Entwicklung des NEPP, die man als einen Prozeß des networking und consensus building beschreiben kann, in andere kulturelle Traditionen und institutionelle Rahmenbedingungen übertragen läßt.

(Reinhard Coenen/AFAS)

Anmerkung:

Der NEPP und seine Fortschreibungen werden durch das Ministry of Housing, Physical Planning and Environment auch in englischer Sprache veröffentlicht ebenso wie die wissenschaftlichen Evaluationen des NEPP (National Environmental Outlooks), die vom National Institute of Public Health and Environmental Protection veröffentlicht werden.

Bibliographische Angaben:

Ministry of Housing, Physical Planning and Environment, Department for Information and International Relations (ed.): National Environmental Policy Plan "To Choose or to lose". SDU Publishers: Den Haag 1989. ISBN 90-12-06258-6.

Ministry of Housing, Physical Planning and Environment, Department for Information and International Relations (ed.): The Netherlands' National Environmental Policy Plan 2 "The environment: today's touchstone". SPU Publishers: Den Haag 1993. ISBN 90-399-0663-7

Wieviel Umwelt braucht der Mensch?:
MIPS - Das Maß für ökologisches Wirtschaften - Rezension -

Das Buch von Friedrich Schmidt-Bleek ist ein engagiertes Plädoyer für einen weltweiten ökologischen Strukturwandel von Wirtschaft und Gesellschaft. Mit fundierten und überzeugenden Argumenten wird ein großer Bogen geschlagen von der Problematisierung der "klassischen" schadstofforientierten Umweltpolitik bis hin zur Instrumentierung der neuen ökologischen Wirtschaftspolitik. Ausgerichtet ist dies auf den Menschen, "seine überlebensmöglichkeiten auf diesem Planeten und darüber hinaus sein langfristiges Wohlergehen, seine Entfaltungsmöglichkeiten, seine langfristigen wirtschaftlichen Interessen", wozu die "Bewahrung des ökologischen Erbes der Menschheit" erforderlich ist.

Das Buch leistet einen wichtigen Beitrag zur aktuellen stoff-, umwelt- und technikpolitischen Diskussion insbesondere darüber, wie die ökologischen Folgen unseres Wirtschaftens (mit Blick auf die beiden Kriterien Ressourcenverbrauch und Schadwirkungen) zum einen adäquat abgeschätzt und wie sie zum anderen über den Weg eines ökologischen Strukturwandels der Gesellschaften minimiert werden könnten. Global wird eine 50%ige Reduzierung der Stoffentnahmerate aus der Umwelt für notwendig erachtet. Für die Industrieländer wird daraus eine Reduzierung um 90% abgeleitet.

Ein wesentlicher Teil der Argumentation des Buches ist darauf abgestellt, der Frage nachzugehen, wie es gelingen könnte, die Reduzierung des Stoffverbrauchs politisch konsensfähig zu machen, ökonomisch zu instrumentieren und richtungssicheres Handeln zu ermöglichen.

Ausgangsthesen des Autors

Einige Grundüberlegungen bzw. -thesen des Autors, die für die im Laufe des Buches aufgebaute Argumentation entscheidende Bedeutung haben, sollen hier wiedergegeben werden, um unsere Rezeption des Buches zu verdeutlichen und die spätere Diskussion zu erleichtern.

_ Die durch Menschen verursachten Stoffströme (d.h. Primärmaterialien, Zwischen- und Endprodukte sowie Abfälle / Emissonen) nehmen im globalen Maßstab nach wie vor exponentiell zu.

_ Jede Stoff- bzw. Materiebewegung hat Auswirkungen auf ökologische Zusammenhänge, die angesichts der Vielzahl von Stoffen und Wirkmöglichkeiten nie vollständig quantifizierbar und qualifizierbar sein werden. Eine zuverlässige Vorhersage aller relevanten Schädigungen wird deshalb vom Autor nicht für möglich gehalten. Die Wahrscheinlichkeit für neue bedeutende Schäden steigt mit der aus der Umwelt entnommenen und wieder zurückgegebenen Stoffmenge an. Die anthropogenen Stoffströme sind dabei deswegen so problematisch, weil durch sie in die natürlichen Systeme in vergleichsweise kurzer Zeit und in der Regel großräumig bisher nicht vorhandene Stoffe in unterschiedlichen Mengen bzw. zu schon vorhandenen natürlichen Stoffströmen zusätzliche Mengen eingebracht werden.

_ Die Ergebnisse der Umweltpolitik der vergangenen Jahre werden _ nicht zuletzt aus der persönlichen beruflichen Erfahrung des Autors heraus _ kritisch bewertet. Das bisher praktizierte Ansetzen von Maßnahmen an der Output-Seite (d.h. den Abfall- oder Emissionsstoffen) im "end-of-the-pipe"-Stil hat zu unbestrittenen Erfolgen geführt, die aber teilweise durch erhöhten Verbrauch (über-)kompensiert wurden. Insgesamt konnte nicht verhindert werden, daß ökologische Probleme in einer Weise zeitlich, medial und regional verschoben werden, die das ökosystem global gefährdet.

_ Nach den heutigen Erkenntnissen sind die Verarbeitungskapazitäten der verschiedenen ökologischen Systeme in bezug auf den Eintrag von (Schad- und Abfall-) Stoffen in immer mehr Fällen schon erreicht oder gar überschritten bzw. werden dies bald sein. "Buisiness as usual" führt (möglicherweise schon in Jahrzehnten) zum ökologischen Kollaps und gefährdet das überleben der Menschheit.

_ Ein Perspektivenwechsel in Richtung Input der Stoffe in die Technosphäre und auf ihren Lebenszyklus ist erforderlich, damit nach neuen Wegen zu einer deutlichen Reduktion der für Produkte oder Dienstleistungen eingesetzten Stoffmengen gesucht werden kann. Neben der Steigerung der Ressourceneffizienz herkömmlicher Produkte geht es dabei hauptsächlich um die Verbesserung der Ressourcenproduktivität durch neue "dematerialisierte" Produkte und Verfahren, um dadurch die Umweltbelastung zu reduzieren.

Folgt man der Argumentation des Autors bis hierhin, so ist für die Umsetzung übersicht über die nationalen und globalen Stoffströme zu gewinnen, die sowohl für Stofftransparenz als auch für gezielte Stoffpolitik erforderlich ist. Um diese übersicht zu schaffen und nicht in der Datenfülle unterzugehen, fordert der Autor Indikatoren für den stofflichen Input in die Technosphäre, mit denen die Umweltbelastung durch den Stoffverbrauch grob abgeschätzt werden kann. Friedrich Schmidt-Bleek schlägt zwei Indikatoren vor: MIPS für den Stoffverbrauch und FIPS für die Flächeninanspruchnahme. Der Gewichtung des Buches folgend beschränken wir uns auf die Darstellung und Kommentierung von MIPS.

Was ist MIPS?

_ Bezugspunkt der überlegungen ist die "Dienstleistungseinheit", mit der ein menschliches Bedürfnis durch Schaffung und Inanspruchnahme von materiellen Gütern direkt befriedigt wird (z.B. gefahrener Personenkilometer, warme Raumeinheit, gekühlte Nahrungsmenge).

_ Es werden alle aus der Umwelt entnommenen Stoffmengen (Primärstoffe) aufaddiert, die verwendet werden, um Rohstoffe, Werkstoffe, Produkte, Maschinen, Gebäude, Straßen etc. zu erzeugen, zu nutzen und um die Stoffe wieder in der Umwelt zu "deponieren", aus denen die Dienstleistung zusammengesetzt ist. Erfaßt werden also die Material-Inputs (MI) der Dienstleistung entlang des Lebensweges der beteiligten Güter ("von der Wiege bis zur Bahre"). Der Stoff- und der Materialbegriff werden synonym gebraucht.

_ In den Primärstoffen sind auch die Stoffe enthalten, aus denen die Energie erzeugt wird, mit deren Hilfe alle die Güter hergestellt, genutzt, beseitigt und transportiert werden, die der Dienstleistung zuzurechnen sind. Hauptsächlich sind dies die Energieträger und die bei ihrer Gewinnung bewegten Stoffe, aber auch die anteiligen Mengen der Kraftwerke, Transportmittel, Reaktionsstoffe zur Rauchgasreinigung etc. Stoffe und Energie werden in gleichen Gewichtseinheiten verrechnet.

_ Bei der Berechnung von MIPS werden die verschiedenen Stoffe nicht auf ihre human- oder ökotoxikologischen Wirkungen hin unterschieden bzw. danach gewichtet. Dies wird nachfolgenden Analysen überlassen, falls diese notwendig sind. Alle Primärstoffmengen gelangen, meist in umgewandelter Form und anders vermischt, im weitesten Sinn als Abfälle wieder in die Umwelt zurück. Outputs werden für MIPS nicht betrachtet.

_ Die kumulierte Primärstoffmenge in Gewichtseinheiten pro Dienstleistungseinheit (Serviceeinheit) wird vom Autor MIPS genannt: Material-Input pro Serviceeinheit.

Im Buch wechseln sich zwei Argumentationsstränge miteinander ab, die die Reduzierung des Materialinputs einer Dienstleistungseinheit oder umgekehrt die Steigerung der Ressourcenproduktivität und die Umweltbelastung behandeln. Es ergeben sich in mancherlei Hinsicht Ansatzpunkte für Skepsis und kontroverse Reaktionen.

Ansprüche an und Leistungsfähigkeit von MIPS

Der Autor hat die Latte für die Leistungsfähigkeit dieses Indikators sehr hoch gehängt. Es ist jedoch genau hinzusehen, was tatsächlich gefordert und was definiert wird, um daran die Leistungsfähigkeit des Indikators zu messen:

_ "Die Menschheit braucht einen Basisindikator, der auch komplexe Zusammenhänge in aggregierter Form zum Ausdruck bringt, . . . mit dem sie Umweltbelastung einfach messen kann, trotz der hohen Komplexität der Ursachen" (S. 101).

_ "Ohne ein wissenschaftlich vertretbares Grobmaß, das sich einfach, billig und schnell anlegen läßt, das Kriterien berücksichtigt, die ohne Ausnahmen für alle Prozesse, Güter und Dienstleistungen relevant sind, das unkompliziert und widerspruchsfrei die ermittelten Daten verrechnen läßt, und das dennoch zuverlässig in die richtige Richtung weist, wird die erforderliche übersicht über nationale und globale Stoffströme wohl nicht zustandekommen" (S.85).

"Es wird ein Indikator gebraucht",

_ "...mit dessen Hilfe in allen Fällen das Ausmaß der Umweltbelastung von Maßnahmen und Wirtschaftsleistungen zumindest grob abgeschätzt werden kann und richtungssichere Verbesserungen möglich werden" (S.69),

_ "... an dem sich Wirtschaft und Politik auch dann orientieren können, wenn nur unvollständige oder noch gar keine Kenntnisse vorliegen" (S.62).

Zur Funktion eines Indikators

Richtungssicherheit und Einfachheit eines Indikators waren für den Autor offenkundig die entscheidenden Beweggründe zur Konzipierung von MIPS. Insbesondere mit dem Wunsch nach Einfachheit betritt Friedrich Schmidt-Bleek nun keineswegs Neuland, steht er doch damit vielmehr in der Tradition all jener, die vor einigen Jahrzehnten mit dem Bruttosozialprodukt einen Indikator schufen, der international harmonisier- und vergleichbar sein und mit dem die wirtschaftliche Entwicklung eines Landes einfach abbildbar sein sollte. Es besteht nun mittlerweile weitgehender Konsens darüber, daß das Bruttosozialprodukt die ökonomische Indikatorfunktion nur unvollständig erfüllen kann, daß es den "Wohlstand" einer Gesellschaft und dessen Entwicklung nur sehr einseitig definiert und mit Blick auf die ökologischen Aspekte wirtschaftlicher Aktivitäten sogar in die falsche Richtung zeigt. In gleichem Maße, wie dies als richtig erkannt ist, zeigt sich jedoch auch, wie schwer es ist, einen vor allem aufgrund seiner Einfachheit konsensual verwendeten und institutionell verankerten Indikator abzuschaffen bzw. zumindest zu korrigieren. Es scheint uns deswegen an dieser Stelle dringend geboten, auf die Notwendigkeit einer intensiven Diskussion darüber hinzuweisen, welcher Stellenwert den Funktionen "möglichst korrekte bzw. adäquate Informationsübermittlung" und "Konsensfähigkeit" im Zusammenhang mit einer politisch und gesellschaftlich so wichtig erachteten Maßzahl beigemessen werden soll und welches Spannungsverhältnis zwischen den beiden Funktionen zulässig ist.

MIPS als integraler Indikator

Zur Reduzierung des Materialinputs einer Dienstleistungseinheit müssen die Stoffmengen erhoben und die Umwandlungsschritte entlang des Lebensweges der Stoffe untersucht werden. Nach einer Analyse in Hinblick auf Stoffeinsparmöglichkeiten durch Verfahrensänderungen (im weitesten Sinn) kann eine Effizienzsteigerung beim Stoffeinsatz folgen. Sind von den Reduzierungen eines Stoffanteils die anderen nicht tangiert, braucht man keine weiteren Analysen.

Wenn man will, kann man die Stoffanteile zu MIPS aufsummieren. Egal, welches Verfahren zur Ermittlung der Primärstoffmenge angewendet wird, mit der Summenbildung über die unterschiedlichen Stoffe hinweg verschwindet die Information über die einzelstofflichen Anteile der Menge, und nur für die Endsumme ist MIPS der Indikator.

In bestimmten Fällen kann die Einsparung bei einem Stoffanteil mit der Erhöhung eines anderen verbunden sein. In diesem Fall würde man zunächst nach der ökologischen Relevanz der änderung fragen und weniger nach MIPS. Erst wenn kein eindeutiges Ergebnis erzielt wird, könnte durch MIPS der Ausschlag gegeben werden. MIPS wäre dann ein nachrangiger Indikator.

Ginge es "nur" um integrale Reduzierungen, dann wäre stets diejenige Dienstleistungseinheit die günstigste, für die die kleinste kumulierte Stoffmenge eingesetzt werden muß. Dafür ist MIPS dann das Maß. Der im Buch angegebene Vergleich des kumulierten Materialaufwands von 10 mobilen Kühlschränken mit einem im Haus fest eingebauten während einer hundertjährigen Nutzungsdauer ist dafür eine Illustration.

Zur Richtungssicherheit

Unter der Voraussetzung, daß integrale Reduzierungen bzw. die integrale Steigerung der Ressourcenproduktivität das Oberziel sind, ist MIPS richtungssicher, aber in bezug auf ökologische Wirkungen zunächst inhaltsleer.

Legt man vorhandenes Wissen über umweltrelevante bzw. umweltschädigende Stoffwirkungen zugrunde, verliert MIPS Aussagekraft und Richtungssicherheit. Wir geben nur ein Beispiel von vielen weiteren möglichen, das dies illustrieren soll:

_ MIPS wird eine klare Präferenz für ein ölbefeuertes Blockheizkraftwerk (BHKW) ausweisen, welches stündlich eine Tonne Heizöl verbraucht, wenn der Vergleich zu einem mit Schwachholz befeuerten BHKW gezogen wird, welches stündlich vier Tonnen Holz verbraucht, und außerdem eine deutlich größere Feuerungsanlage braucht als im Fall der Heizöl-Anlage. In Hinblick auf das CO2-Problem ergibt sich klar eine andere Präferenz. MIPS hat es außerdem schwer - um beim Beispiel zu bleiben - zwischen Holz aus einer nachhaltigen Forstwirtschaft und Raubbauholz zu unterscheiden.

Auch der Autor sieht das Problem und weist im Buch in anderem Zusammenhang und am Rande darauf hin, zieht sich jedoch mit dem Argument "Sonderfall Landwirtschaft" aus der Affäre (S. 254 ff).

Zur Umweltbelastung

Friedrich Schmidt-Bleek will, daß verbesserte integrale Ressourcenproduktivität zum allgemeinen Umweltpolitikziel wird, wodurch gleichzeitig eine Verminderung von Schäden aus Umweltbelastungen erreicht werden soll. Das folgt auch ganz der Logik seiner Eingangsthesen, nach der jedwede Stoffbewegung ökologische Wirkungen hat und insofern auch die Gesamtmenge der Stoffe, die durch MIPS bemessen wird. Die dem speziellen MIPS zugrundeliegende Stoffzusammensetzung enthält zwar ein Schädigungspotential, die Definition von MIPS schließt hingegen die Möglichkeit von Aussagen über jedwede spezifische Wirkung dieser Menge nach Qualität und Quantität aus.

Kann MIPS dann trotzdem ein Grobmaß für Umweltbelastungen sein, an dem man sich richtungssicher orientieren kann? Streng genommen nur in dem Maße, wie man überhaupt nichts über ökologische Wirkungen von Stoffen weiß. Dann ist es immer besser, weniger Stoffe einzusetzen als mehr.

"Wenn Stoffströme systematisch verringert werden, dann zieht das automatisch geringere Abfallmengen, weniger Energieverbrauch, weniger Transport und auch geringeren Flächenverbrauch nach sich. Das bedeutet, daß es einen Zusammenhang zwischen der Bewahrung der ökologischen Stabilität und der Abnahme des Materialaufwandes für menschliche Tätigkeiten gibt" (S. 122).

Diese plausible Aussage wird als ausreichend angesehen, um MIPS die Eignung als Grobmaß für Umweltbelastungen zuzuschreiben. Das ist bei weitem überzogen und reicht für die Praxis nicht aus. Will man stofflich unterschiedlich zusammengesetzte Mengen in Hinblick auf ihre Umweltbelastung vergleichen und bewerten, so kommt man ohne eine Unterscheidung nach Einzelstoffen und ihre ökologische Bewertung unter Zugrundelegung des jeweiligen Erkenntnisstandes zu Schadwirkungen nicht aus. Das weiß auch der Autor. Er bemerkt:

"Der Ansatz soll das Inrechnungstellen der ökotoxikologischen Gefährlichkeit von Stoffen in der Umweltpolitik auch nicht ersetzen, sondern durch die Berücksichtigung von Material- und Energieintensitäten von Wirtschaftsleistungen ergänzen" (S. 120).

Zur Einfachheit

Neben der Richtungssicherheit wird vom Autor auch die Einfachheit des Indikators in den Vordergrund gestellt. Die grundsätzliche Einfachheit der Maßeinheit MIPS ist faszinierend, andererseits auch begrenzend für die Aussagekraft. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil der Einfachheit ist in der Verständlichkeit und Anschaulichkeit auch für Laien und der daraus erwachsenden Kommunikationsvorteile zu sehen.

Dieser Vorteil schmilzt jedoch dann rasch zusammen, wenn der Indikator zur Stärkung seiner Leistungsfähigkeit in eine Richtung weiterentwickelt wird, wie auf Seite 121 genannt:

"Nun ist aber MIPS nicht unbedingt gleich MIPS! Zur Zeit ist z. B. die Frage noch nicht beantwortet, ob möglicherweise zwischen Strömen unterschiedlicher Massen differenziert (gewichtet) werden muß. So scheint es z. B. auf den ersten Blick sinnvoll, Wasser-, Boden-, Luft- sowie technische Materialinputs jeweils getrennt zu berücksichtigen. Darüber hinaus muß auch noch geklärt werden, welche Art Wasser wie verrechnet wird".

Das würde dann doch auf unterschiedliche öko-Gefährdungspunkte für unterschiedliche Arten von Stoffen hinauslaufen, vor deren Problematik das Buch an vielen anderen Stellen warnt.

Auch die Behauptung der Neuartigkeit der im Buch ausgedrückten Denkweise ist überzogen, wenn es auf Seite 60 heißt: "Dies ist ein völlig anderer Ansatz, als ihn eine schadstofforientierte Umweltpolitik verfolgt ....". Sicher ist der Ansatz völlig anders, als eine nur auf die individuelle Gesundheit des Menschen ausgerichtete Gesundheitspolitik. Aber auch die bisherige schadstofforientierte ökopolitik, von der im Buch ebenfalls abgehoben wird, geht darüber hinaus und ist u. a. auf ökologische Schadensbereiche wie Treibhauseffekt, stratosphärischer Ozonabbau, Veränderung von Gewässern, neuartige Waldschäden, Grundwasserverunreinigung, Eutrophierung von Gewässern, Anreicherung von Umweltgiften in Böden, Degradation nicht erneuerbarer natürlicher Rohstoffe und Raubbau bei erneuerbaren Rohstoffen ausgerichtet. Dabei wurde und wird, durchaus nicht nur in Sonderfällen, "über den einzelnen Menschen, über die gegenwärtig lebende Generation, über Ländergrenzen hinaus" gedacht und gehandelt.

Fazit

Der im Buch mehrfach wiederholte Anspruch, mit MIPS einen Indikator zu entwickeln, der zumindest im Sinne einer Grobanalyse ökopolitisch richtungssichere Aussagen erlaubt, läßt sich nach unserer Meinung in der Praxis nicht erfüllen. MIPS kann jedoch eine gute inputseitige Ergänzung zu den bisherigen ökotoxisch oder an Umweltmedien orientierten Indikatoren, z. B. bei ökobilanzen sein. Der Ansatz erweitert die bisherige schadstofforientierte ökopolitik um eine allgemeine stoffpolitische Komponente in Hinblick auf integrale Reduzierungen der in die Technosphäre eingebrachten großen Stoffmengen.

Schlußbemerkung

Man kann Formulierungen wie den folgenden eigentlich nur zustimmen: "Um diese Ziele erreichen zu können, muß ökopolitik aber den Blick über den einzelnen Menschen, über die gegenwärtig lebende Generation und über Ländergrenzen hinaus erheben und sich mit der langfristigen Stabilität des Trägersystems befassen, das menschliches Leben überhaupt möglich macht: der ökosphäre des Planeten Erde" (S. 60).

Auch angesichts der möglichen Skepsis gegenüber MIPS sollte das Kind nicht mit dem Bade ausgeschüttet werden. Der Gesamtansatz des Buches, das präsentierte Material und die Argumente umfassen weit mehr als nur MIPS.

Die mit vielen Beispielen illustrierten Kritiken am industriellen Umgang mit der Natur gehören zu den besonderen Stärken des Buches, das in einer verständlichen und sehr bildreichen Sprache verfaßt ist. Es enthält außerdem instruktive Graphiken zur Untermauerung der Argumente, welche den Text informativ ergänzen.

Der Autor stellt MIPS zur Diskussion, ist offen für Verbesserungen und wünscht sich mehr Forschergruppen, die sich des Themas annehmen und zusammenarbeiten.
(U. Jeske, J. Kopfmüller, D. Wintzer/AFAS)

Bibliographische Angaben:

Friedrich Schmidt-Bleek: Wieviel Umwelt braucht der Mensch?: MIPS - das Maß für ökologisches Wirtschaften. Basel: Birkhauser Verlag 1994. ISBN 3-7643-2959-9.

Regionenbezogene Stoffstrombilanzen und Materialflu?analysen

Am Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie wurde in der Abteilung Stoffströme und Strukturwandel die Methodik der Stoffstrombilanzierung weiterentwickelt, um den Stoffdurchsatz einer Wirtschaftsregion oder der gesamten Volkswirtschaft in der übersicht und im Detail erfassen zu können. Da das Umweltbelastungspotential aller wirtschaftlichen Aktivitäten zentral von Art und Umfang des "industrial metabolism" abhängt, können daraus wichtige Kenndaten für die Zukunftsfähigkeit einer Wirtschaft abgeleitet werden (Bringezu und Schütz 1995, Bringezu 1993, Schütz und Bringezu 1993).

Die bundesdeutsche Wirtschaft befindet sich in einem Zustand des Durchflusses. Große Mengen an Primär-Material werden jährlich der Umwelt entnommen, nur zum geringeren Teil genutzt und in ebenso großem Umfang - teilweise verändert - wieder der Umwelt überantwortet (Abb. 1). Dabei verursacht die deutsche Wirtschaft einen erheblichen Teil ihrer Stoffströme in anderen Regionen (Bringezu et al. 1994). Der globale Gesamt-Material-Verbrauch ist daher wesentlich größer als der inländische Material Input (Abb. 2). Dabei wird deutlich, daß ein ökologischer Strukturwandel - in Richtung einer weitgehend dematerialisierten Wirtschaft - nur im internationalen Kontext umgesetzt werden kann. Hierzu bedarf es auch einer "Buchhaltung der Zukunftsfähigkeit" u.a. in

Abb. 1:
Die inländische Stoffstrombilanz der bundesdeutschen Wirtschaft (alte Länder). Der Input umfaßt die Entnahmen von Primärmaterial aus der Umwelt, der Output die Abgabe von Materialien in die Umwelt (Bringezu et al. 1994).

Abb. 2:
Hochrechnung des globalen Gesamt-Material-Verbrauchs (TMC = Total Material Consumption) der bundesdeutschen Wirtschaft 1989 (Materialien ohne Wasser und Luft). Dieser ergibt sich aus der Summe des inländischen Material Inputs und des Material Inputs durch Importe abzüglich des Material Inputs durch Exporte (Bringezu et al. 1994).

Form von Material-(einschl. Energie-)-flußbilanzen auf allen Wirtschaftsebenen (Betriebe, Verbände, Regionen, Staaten). Eine wesentliche Aufgabe besteht darin, den "ökologischen Rucksack" von Produkten und Dienstleistungen transnational "von der Wiege an" einzubeziehen. Daher wird in der Abteilung großer Wert auf die Abstimmung der Methodik zur regionen- und produktlinienbezogenen Analyse der Materialströme gelegt.

Für das Projekt "Zukunftsfähiges Deutschland" stellte die Abteilung die Daten zum Status quo und zum Trend des Material- und Flächenverbrauchs zur Verfügung. Allein die inländische Entnahme von Materialien (ohne Wasser und Luft) aus der Umwelt liegt jährlich in der Größenordnung von 10 kg pro m2 im Landesdurchschnitt. Bezogen auf den Inlandsverbrauch ergab sich 1991 ein Netto-Material-Input von ca. 58 t pro Kopf (ohne Wasser und Luft). Die Anteile, aus denen sich diese Werte zusammensetzen, liegen detailliert vor und werden auch als solche analysiert. Während der inländische und über Importe verursachte Material Input von 1980 bis 1989 in seiner Größenordnung unvermindert blieb, stieg im gleichen Zeitraum die Materialproduktivität des Brutto-Inlands-Produkts leicht von ca. 300 auf 350 DM/t bezogen auf Materialien ohne Wasser und Luft (Bringezu et al. 1994).

Im Zuge dieser Arbeiten wurden die Material-Input-Ströme in die deutsche Wirtschaft - als Indikatoren für das ökonomisch bedingte Umweltbelastungspotential - mit Hilfe der Input-Output-(I-O)-Rechnung auf der Basis der I-O-Tabellen des Statistischen Bundesamtes auf die wichtigsten Bedarfsfelder (Wohnen, Ernährung, etc.) projiziert. Dabei zeigte sich, daß der größte Umweltverbrauch mit unserer Art des Wohnens, der Ernährung und des Freizeitverhaltens verbunden ist (Behrensmeier und Bringezu 1995).

Diese Arbeiten des Wuppertal Instituts fanden in Zusammenarbeit mit dem Statistischen Bundesamt statt und dienten der Weiterentwicklung der Umweltökonomischen Gesamtrechnung. Sie wurden gefördert durch das Wissenschaftszentrum Nordrhein-Westfalen im Rahmen des Verbundprojekts "Neue Strategien für alte Industrieregionen" und einen Auftrag von Eurostat, dem Statistischen Amt der EU, sowie im Rahmen der Zuarbeit zum Projekt "Zukunftsfähiges Deutschland". Aufgrund der Arbeiten zur Quantifizierung und Bewertung von Stoffströmen wurden Vertreter des Instituts aus der Abteilung Stoffströme und Strukturwandel vom Statistischen Bundesamt eingeladen, um am 11. Oktober 1994 zusammen mit anderen Forschungseinrichtungen wie z.B. dem Forschungszentrum Karlsruhe eine Arbeitsgemeinschaft Material- und Energieflußrechnungen (AGME) zu gründen. Ihr Ziel ist ein Austausch von Informationen und eine frühzeitige Koordination von Forschungsvorhaben zu diesem Thema.
(Stefan Bringezu)

Kontakt:

Dr. Stefan Bringezu
Wuppertal Institut
Postfach 100 480, D-42004 Wuppertal
Tel.: (0) 202/24920; Fax: (0) 202/2492138

Bibliographische Angaben:

Behrensmeier, R., Bringezu, S. 1995: Zur Methodik der volkswirtschaftlichen Material-Intensitäts-Analyse: Der bundesdeutsche Umweltverbrauch nach Bedarfsfeldern. Wuppertal Papers. In Vorb.

Bringezu, S. 1993: How to measure the total material consumption of regional or national economies? Fres. Env. Bull. 2: 437-442.

Bringezu, S. 1994: Strategien einer Stoffpolitik. Wuppertal Papers Nr. 14.

Bringezu, S., Hinterberger, F., Schütz, H. 1994: Integrating Sustainability into the System of National Accounts: The Case of Interregional Material Flows. Intern. afcet Symposium "Models of Sustainable Development - Exclusive or complementary approaches to sustainability", Paris, pp. 669-680.

Bringezu, S. (Hrsg.) 1995: Neue Ansätze der Umweltstatistik. Ein Wuppertaler Werkstattgespräch. Wuppertal Texte, im Druck. Birkhäuser Verlag.

Bringezu, S., Schütz, H. 1995: Wie mißt man die ökologische Zukunftsfähigkeit einer Volkswirtschaft? Ein Beitrag der Stoffstrombilanzierung am Beispiel der Bundesrepublik Deutschland. In: S. Bringezu (Hg.), Neue Ansätze der Umweltstatistik, a.a.O..

Schütz, H., Bringezu, S. 1993: Major material flows in Germany. Fres.Env.Bull. 2: 443-448.

Umweltmanagement, produktlinienbezogene Materialintensitätsanalysen und ökologisches Design

In der Abteilung Stoffströme und Strukturwandel des Wuppertal Instituts sind Materialintensitätsanalysen folgender Werkstoffe durchgeführt worden bzw. noch in Arbeit:

_ Holz, Papier & Pappe
(Liedtke 1993, Liedtke und Nickel 1995, Gerking, Liedtke und Nickel 1995).

_ Kunststoffe, Verwertung von Kunst
stoffen
(Kuhndt 1995, Markus 1995).

_ Aluminium
(Mahnstein, Rohn und Liedtke 1995, Rohn 1995)

_ Stahl
(Merten, Liedtke und Schmidt-Bleek 1995).

_ Beton
(Merten, Liedtke und Schmidt-Bleek 1995)

_ Textilien
(Richard-Elsner 1993/1995).

Verschiedene Produkte konnten mit Hilfe der Materialintensitätsanalyse in ihrem Naturverbrauch bewertet werden wie z.B. Dosen, Baumwollkleidung, Autokarosserien, Freileitungsmasten (Manstein, Rohn und Liedtke 1995; Merten, Liedtke und Schmidt-Bleek 1995; Richard-Elsner 1993/1995). Eine Integration der Flächen in das MIPS-Konzept, die in der Produktlinie "verbraucht" werden, ist in Vorbereitung, ebenso die Berücksichtigung der in Anspruch genommenen Infrastruktur, da die Transport- und Energieintensitäten, die mit Produktherstellung, -nutzung und -entsorgung einhergehen, immens sind (Haberling und Liedtke 1995; Manstein 1995; Stiller 1993). über die einzelnen Verkehrsmittel konnten fundierte Daten gesammelt werden, die innerhalb des MIPS-Konzeptes Aufschlüsse liefern, welche Transportarten und -mittel besonders ressourcenintensiv sind (Stiller 1993). Parallel dazu werden für die eingesetzten Energieträger und insbesondere den in der Herstellungsphase gebrauchten Strom die ursächlich bewegten Stoffströme ermittelt (Manstein 1995). Dazu werden die Bereitstellungsprozesse der fossilen Energieträger sowie die insgesamt benötigten Stoffströme für die Systeme Kernenergie und Hydroelektrizität untersucht und auf eine Einheit Endenergie bezogen. Energiebausteine wie beispielsweise die Stromgewinnung in Westeuropa (UCPTE) bzw. in der Bundesrepublik oder die Bereitstellung von Industriestrom bzw. Strom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz werden berücksichtigt. In einem zweiten Schritt werden die systemweit verbrauchten Materialmengen zur Strombereitstellung aus regenerativen Systemen (z.B. Photovoltaik, Windenergie etc.) untersucht.

Ende 1994 konnte die Designerin Ursula Tischner einen Entwurf eines "Leitfadens zur umweltgerechten Gestaltung" vorlegen. Diese Arbeit zeigt auf, wie umweltschonende Produkte, Dienstleistungen und Infrastrukturen möglichst ressourcenschonend gestaltet werden können. Planungs- und Designstrategien zur Konzeption neuer "Dienstleistungserfüllungsmachinen" haben das Ziel, den Naturverbrauch des Konsums zu senken und möglichst viel Nutzen zu stiften (Tischner und Schmidt-Bleek 1995).

Eine Studie "Stoffkreisläufe, Wertschöpfungsketten und Arbeit im Ruhrgebiet am Beispiel der Stahlindustrie" wird im Zusammenhang mit dem Verbundprojekt des Wissenschaftszentrums NRW "Neue Strategien für alte Industrieregionen" durchgeführt. In Zusammenarbeit mit der Stahlindustrie (Unternehmensleitungen wie Gewerkschaften) konnte zur Abschätzung von ökologischen Umweltbelastungsintensitäten von Produkten und Dienstleistungen das MIPS-Konzept erfolgreich angewandt werden. Ergebnis ist, daß der Werkstoff Stahl neben Werkstoffen wie Beton und Aluminium ein zukunftsfähiger Werkstoff ist, dessen Verwendungsbereiche neu definiert werden sollten. Der Werkstoff Stahl ist z.B. nach ökologischen Gesichtspunkten geeignet, Marktanteile im Hochbaubereich zurückzuerobern, der in den letzten Jahrzehnten von der Betonindustrie stark beeinflußt wurde. Kombiniert mit ökonomischen Managementinstrumenten (z.B. Leasing) wäre es möglich, Wertschöpfung und Arbeit von der Produktion auf den Dienstleistungssektor zu verlagern und trotzdem sichere Gewinne zu erzielen. Ein produktspezifisches bzw. serviceorientiertes ökologisches Design erlaubt richtungssichere - weil zukunftsfähige - Investitionen (Baku et al. 1994; Merten, Liedtke und Schmidt-Bleek 1995; Manstein, Rohn und Liedtke 1995).

Als weiteres wichtiges Forschungsfeld wird die Entwicklung zukunftsfähiger Umweltmanagementsysteme vorangetrieben, die ökologische und betriebswirtschaftliche Anfordernisse in einer "ökologischen Wirtschaft" berücksichtigen sollen (Liedtke et al. 1994 a, b, c; Liedtke und Manstein 1994, Liedtke und Gotsche 1994). U.a. wird anhand einer Beispielsammlung belegt, wo öko- und kosteneffizientes Wirtschaften zu nachweisbaren Erfolgen geführt hat. Unter Beteiligung des Wuppertal Instituts sind zwei betriebswirtschaftliche Indikatoren erarbeitet worden: zum einen die Kopplung einer Massen- mit einer Kostenrechnung und zum anderen die Produktlinienorientierte Wertschöpfungsanalyse. Standortgeprägte ökonomische Erhebungen sind so leicht in lebenszyklusweite Kostenkalkulationen integrierbar. Der direkte Vergleich von ökonomischen Indikatoren mit MIPS erlaubt, qualitätssichernde Managementstrategien auch ökologisch zu fundieren (siehe die folgende Abbildung Umweltmanagement). So sind Aussagen über die ökonomische Machbarkeit neuer Konzeptionen möglich, die ein Umsteuern in Richtung "sustainable development" erleichtern. Erste Ergebnisse zeigen die Nützlichkeit kombinierbarer ökonomischer und ökologischer Bewertungsmethoden, indem schon allein die Information über Kosten und Ressourcenintensität Synergiepotentiale aufzeigt. Das spart Kosten, Zeit und Naturverbrauch (Schmidt-Bleek und Liedtke 1995).

Im Rahmen eines vom Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft NRW in Auftrag gegebenen Projektes "ökologiestandort Nordrhein-Westfalen" wurden die Anforderungen einer ökologischen Industriepolitik konkretisiert und Handlungsoptionen des Landes zu zukunftsträchtigen Technologien identifiziert. Ferner wurden Kriterien zur Beurteilung der Umweltrelevanz von Produkten entwickelt (Liedtke et al. 1994 a).
(Christa Liedtke)

Die vollständige Literaturliste zu den zitierten Veröffentlichungen des Wuppertal-Instituts kann unter der unten angegebenen Anschrift angefordert werden.

Kontakt:

Dr. Christa Liedtke
Wuppertal Institut

Postfach 100 480, D-42004 Wuppertal
Tel.: (0) 202/24920; Fax: (0) 202/2492138

AFAS-Studie: "Recycling von PVC"

In der Abteilung für Angewandte Systemanalyse (AFAS) des Forschungszentrums Karlsruhe wurde die Studie "Recycling von PVC" in Phasen im Zeitraum von 1992 bis 1994 angefertigt. Auftrag und Finanzierung erfolgten durch das Projekt Schadstoff- und Abfallarme Verfahren. Die grundlegenden und praxisorientierten Untersuchungen wurden beispielhaft für einen wirtschaftlich erfolgreichen, aber umstrittenen Massenkunststoff, der als Vielstoffgemisch unterschiedlicher Zusammensetzung mit brennbaren Anteilen gekennzeichnet ist, durchgeführt.

Die Chlorchemie hat sich nach dem zweiten Weltkrieg zum stärksten Wirtschaftszweig der Chemieindustrie entwickelt. Innerhalb der Chlorchemie hat sich der Massenkunststoff Polyvinylchlorid (PVC) als der Hauptchlorverbraucher zu einem der wichtigsten Standardkunststoffe entwickelt und in alle Lebensbereiche Eingang gefunden. Weltweit werden rund 18 Millionen Tonnen PVC verbraucht, in Europa rund 5 Millionen Tonnen und in der BRD rund 1 Millionen Tonnen. Etwa 30 % der deutschen Chlorproduktion wird zur Herstellung von PVC verwendet.

Die seit vielen Jahren andauernde kritische Diskussion der Chlorchemie richtet sich besonders auch auf die PVC-Produktion und ihre Folgen. Zunächst mußte sich die PVC-Industrie mit den Schäden auseinandersetzen, die durch das krebserregende PVC-Vorprodukt Vinylchlorid (VC) hervorgerufen wurden, dann drehten sich die Diskussionen um die Freisetzung von Dioxinen und Furanen bei Verbrennungsvorgängen, und in den letzten Jahren ist das Recyclingproblem im Zusammenhang mit immer weiter wachsenden Stoffströmen und zunehmenden Abfallproblemen ein wichtiger Ansatzpunkt der Kritik geworden.

Technische Maßnahmen zur drastischen Verringerung der VC-Emissionen in den 70er Jahren, in die Wege geleitete technische Maßnahmen zur Verringerung der Dioxin/Furan-Emissionen bei der Müllverbrennung und Programme mit einigen Pilotprojekten zum PVC-Recycling haben bisher dafür gesorgt, daß die PVC-Produktion weltweit kontinuierlich auf heute rund 18 Millionen Tonnen pro Jahr angestiegen ist und weiter ansteigt.

Im Zusammenhang mit diesen immer weiter wachsenden Stoffströmen und zunehmenden Abfallproblemen ist das Recyclingproblem von PVC ein wichtiger Ansatzpunkt der Kritik geworden. Mit der Studie wurde versucht, u. a. Antworten auf folgende Fragen zu geben:

- Kann durch Recycling von Kunststoffen ein nennenswerter Beitrag zur Umweltentlastung und Ressourcenschonung geleistet werden?

- (Wie) können Rohstoffaufwand und Herstellenergie bei Kunststoffen in einer vergleichsfähigen Ziffer unter Berücksichtigung des Lebensweges zusammengeführt werden?

- Welche Abfallmengen sind bei PVC aus verschiedenen Verbrauchssektoren zu erwarten?

- Wie ist der Stand beim Materialrecycling?

- Welche Kozepte existieren für das Rohstoffrecycling bei PVC?

Wesentliche Aussagen und Ergebnisse der Studie sind:

- Die bisher vorwiegend praktizierte Durchflußwirtschaft muß Schritt für Schritt in Richtung auf eine Kreislaufwirtschaft entwickelt werden. Ihre kennzeichnenden Kriterien sind die Einsparung von Rohstoffen und Energie und die daraus resultierende geringere Umweltbelastung. Dieses Ziel wird u. a. durch das Recycling von Stoffen und Produkten erreicht.

- Mit Recycling bezeichnet man die erneute Verwendung von Produkten oder Teilen von Produkten. Demzufolge unterscheidet man das Produktrecycling (die Produktgestalt bleibt erhalten), das Materialrecycling (in polymererhaltenden Verfahren wird das PVC-Material aus Produktionsabfall oder aus gebrauchten Altprodukten für einen neuen Produktionsprozeß aufgearbeitet) und das Chemische Recycling (in polymeraufspaltenden Verfahren werden die gebrauchten PVC-Altpro-dukte in ihre Grundbestandteile zerlegt).

- Das Produktrecycling z. B. im Sinne von Mehrwegsystemen ist die Recyclingform von erster Priorität, der Stoff- und Energieeinsatz für ein neues Gebrauchsstadium ist vernachlässigbar klein. Die Wieder- und Weiterverwendung von PVC-Produkten kommt jedoch praktisch bisher kaum vor.

- Das Materialrecycling im Produktions- und Verarbeitungsprozeß ist übliche Praxis. Es handelt sich ausschließlich um die Rückführung sortenreiner PVC-Abfälle in den Produktionsprozeß innerhalb einer Produktlinie, weil das PVC als spezifisch zubereitetes Vielstoffgemisch nicht verändert werden darf. Nur so können die neuen Produkte mit Rezyklatanteilen Funktion und Qualität der frischen Produkte erreichen. Die Wiederverwendung sortenreiner Produktionsabfälle ist rohstoff- und energiesparend sowie zum Teil bereits wirtschaftlich. Die hauptsächlich aus Produktionsabfällen bestehenden Recyclingmengen in der BRD liegen in einer Größenordnung von 50 000 Tonnen pro Jahr, das sind rund 6 % der PVC-Neuproduktion für das Inland von 0,9 Mt. Bei Ausschöpfung noch nicht genutzter Reserven dürfte der Recyclinganteil aus Neuware (Produktion und Verarbeitung) im Bereich von 9 % der Inlands-Neuproduktion liegen.

- Von wirtschaftlicher Bedeutung ist aber die Frage, in welchem Umfang die in den Markt gebrachten PVC-Produkte nach ihrem Gebrauch als Altprodukte wieder durch das sortenreine Materialreycling in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden können. Bei einigen langlebigen PVC-Produkten konnte mit Demonstrationsanlagen in Testversuchen gezeigt werden, daß auch aufbereitete sortenreine Altprodukte ähnlich wie sortenreine Produktionsabfälle für die gleiche Anwendung mit den gleichen und modifizierten Produktionsanlagen wiederverwertet werden können (PVC-Rohre, PVC-Bodenbeläge, PVC-Fenster). Diese Entwicklungen stehen noch am Anfang und deshalb sind die bisher verarbeiteten Recyclingmengen noch sehr klein. Bisher gesammelte Erfahrungen, Abschätzungen der Recyclingpotentiale und bestehende Recyclingprogramme für geeignete PVC-Produkte deuten darauf hin, daß innerhalb der nächsten 10 Jahre rund 15 % der PVC-Neuproduktion im Inland (später möglicherweise auch einmal ein Drittel) als Rezyklatmaterial in neue Produkte einfließen kann. Der Energieaufwand für den Rezyklatanteil entspricht rund 15 % desjenigen für die Neuproduktion.

- Das Materialrecycling von vermischten PVC-Produkten sowie von vermischten Kunststoffen mit PVC-Anteilen ist unwirtschaftlich und führt zu subventionierten Produkten, für die es nur einen sehr begrenzten Markt gibt.

- Den weitaus größten Teil der PVC-Produktion (ca. zwei Drittel) am Ende der Produktlinien kann man mittelfristig aus heutiger Sicht nur mit polymeraufspaltenden Verfahren behandeln. Derzeit wird vor allem die Verbrennung der nicht werkstofflich rezyklierbaren PVC-Altprodukte diskutiert. Der dabei entstehende Chlorwasserstoff soll nach den Vorstellungen der Chemischen Industrie in den PVC-Produktionskreislauf zurückgeführt werden: HCl-Recycling. Die Chlorproduktion soll entsprechend zurückgefahren werden. Dieser Prozeß kann nur zentral in großen chemischen Fabriken realisiert werden. Er muß noch entwickelt werden, er ist zusammen mit der Logisitik aufwendiger und teurer als der Materialrecyclingweg.

- Ressourcenstreckung durch Materialrecycling

Die Zahl der Nutzungen (technische Grenzen) und reale Rücklaufquoten (Logistik) bestimmen hauptsächlich die Grenzen der Ressourcenstreckung. Für Massenkunststoffe ergibt sich bei voller Wiederverwendung und fünf Material-Nutzungen eine Ressourcenstreckung um den Faktor 1,2 (bei niedriger Recyclingquote) und um den Faktor _ 3 (bei hoher Recyclingquote).

- Recyclingvorgang für n Nutzungen des Materials

Das Recyclingprodukt besteht in aller Regel aus Frischmaterial und Rezyklat. Das im Recyclingprozeß erzeugte Rezyklat muß bei jedem Umlauf (Nutzung) durch zusätzliches Frischmaterial ergänzt werden, um den nicht mehr verwertbaren Rezyklat-Abgang bei jedem Umlauf zu ersetzen. Bei Fensterprofilen können etwa gleich große Mengen Frischmaterial und Rezyklat verarbeitet werden.

- Energieäquivalenzwerte und Energieeinsparung

Für die Berechnung der Energieäquivalenzwerte mit und ohne Materialrecycling, mit und ohne Verbrennung sowie HCl-Recycling, Ressourcenstreckung, Deponiestreckung und CO2-Minderung wurden die notwendigen Gleichungen abgeleitet. Die Betrachtung von drei Szenarien (Materialrecycling mit 5 Nutzungen, Verbrennung und die Kombination von Recycling und Verbrennung) bei niedrigen und hohen Recyclingquoten zeigt den Weg zu nennenswerten Energieeinsparungen:

Anzustreben sind hohe Recyclingquoten und das kostengünstige Materialrecycling ohne kostenaufwendige Verbrennung. Die mögichen Energieeinsparungen, bezogen auf den Fall der direkten Deponierung, liegen dann über 50 %, sowohl für PVC als auch für PE (Polyethylen) (zum Vergleich).

Die Verbrennung allein führt bei niedrigen Recyclingquoten nur zu sehr geringen Energieeinsparungen, aber zu hohen Kosten. Verbrennung ist nur in Kombination mit Materialrecycling sinnvoll, wenn das Kostenproblem gelöst werden kann.

- Mögliche Deponiestreckung

Die Betrachtung der vorgenannten Szenarien zeigt, daß eine nennenswerte Deponiestreckung (_ Faktor 3) nur mit hohen Materialrecyclingquoten erreicht werden kann. Durch Kombination von Materialrecycling und Verbrennung ist bei PVC eine Deponiestreckung bis zu einem Faktor 6 möglich. Bei PE ergibt sich für niedrige und hohe Materialrecyclingquoten in Kombination mit Verbrennung ein Deponiestreckungsfaktor 10.

PVC-Recyclingkreise

Weg 1 = Granulat aus Primärrohstoffen

Weg 2 = Granulat aus sortenreinen PVC-Abfällen

Weg 3 = Granulat aus HCl-Rückgewinnung

-PVC-Mengen und Kosten

Die beiden möglichen Recyclingkreise für PVC (Materialrecycling und HCl-Recycling) führen im Knotenpunkt G zu drei unterschiedlichen, spezifischen Granulatkosten.

Mittelfristig (_ 10 Jahre) könnte der Weg des Materialrecycling technisch und ökonomisch ohne Probleme beschritten werden. Rund ein Drittel der Inlandproduktion (_ 300 000 t/a) könnte in Form sortenreiner Altprodukte mit den halben spezifischen Kosten der Frischproduktion in die Neuproduktion eingeschleust werden.

Zwei Drittel der Inlandproduktion (_ 600 000 t/a) können mittelfristig nicht auf dem Materialrecyclingweg, sondern nur auf dem Rohstoffrecyclingweg befördert werden. Bei Lösung der technischen Voraussetzungen kann der deutlich größere Anteil der PVC-Abfälle erst auf diesem Weg abfließen, wenn die Kostenfrage gelöst ist. Eine schrittweise Preisanhebung des auf dem Elektroyseweg gewonnenen PVC-Granulats auf das Niveau des auf dem HCl-Recyclingweg gewonnenen PVC-Granulats wäre notwendig, um den Rohstoffrecyclingkreis (PVC-Verbrennung) zu öffnen.

Kurzgefaßt läßt sich zum PVC-Recycling feststellen:

_ Das Produktrecycling ist vernachlässigbar klein.

_ Das sortenreine Materialrecycling von PVC-Altprodukten ist für bestimmte Produktlinien technisch möglich, rohstoff- / energiesparend und wirtschaftlich. Der mengenmäßige Umfang könnte einmal 15 _ 30 % der Neuproduktion (Inlandverbrauch) ausmachen.

_ Das Materialrecycling vermischter Kunststoffe mit PVC-Anteilen und von Verbundmaterialien mit PVC als eine Komponente ist unwirtschaftlich und mengenmäßig ohne Bedeutung.

_ Für den größten Teil der entstandenen und entstehenden PVC-Altprodukte (mehr als 70 %) ist der Entsorgungsweg bis auf weiteres offen.

Als Handlungsmöglichkeiten sollten u. a. diskutiert werden:

Option A: Der weitaus größte Teil der PVC-Produkte wird in zentralen Groänlagen verbrannt. Das sortenreine Materialrecycling wird branchenweise praktiziert. Die Problemlösung erfolgt durch die Chemische Industrie, z. B. im Rahmen der Arbeitsgemeinschaft PVC und Umwelt (AgPU). Mit dieser Lösung ist nicht zwangsläufig eine Reduktion der Neuproduktion verbunden, Energie und Rohstoffeinsparung sind keine primären Ziele.

Option B: Quoten für das Materialrecycling und stufenweise Preisanhebungen für Energie und Rohstoffe zur Verteuerung der Frischproduktion fördern dezentrale und branchenspezifische Kreislaufkonzepte. Dies ist ein Einsparungskonzept mit staatlichen Vorgaben. Energie- und Rohstoffeinsparung, verbunden mit einer entsprechenden Umweltentlastung, sind Primärziele.

(R. Möller, U. Jeske/AFAS)

Bibliographische Angaben:

R. Möller, U. Jeske, Recycling von PVC - Grundlagen, Stand der Technik und Handlungsmöglichkeiten". Forschungszentrum Karlsruhe. Wissenschaftliche Berichte, FZKA 5503, Januar 1995.

Zu beziehen über:

Forschungszentrum Karlsruhe
HBK-Zentralbibliothek
Postfach 36 40, D-76021 Karlsruhe
Tel.: +49 (0) 721 / 608 - 25811; Fax: +49 (0) 721 / 608 - 25802

Studie zu Stoffströmen bei der Leiterplattenherstellung in Deutschland

Unter Stoffstromanalysen werden relativ neue Analyseinstrumente auf dem Weg zu einem rationelleren Stoffeinsatz verstanden. Dies beinhaltet sowohl qualitative (Stoffanalyse) als auch quantitative (Stoffquantifizierung) Aspekte. Sie sind eine mögliche Antwort auf zwei bestehende Probleme. Zum einen erzeugt die intensive Nutzung von Stoffen neben der Verknappung der Ressourcen ein Abfallproblem und damit eine Erschöpfung der ökologischen Senken. Zum anderen zeigt die Umsetzung der in den 70er Jahren geschaffenen Chemikaliengesetze Grenzen des einzelstoffbezogenen Ansatzes bei der Beurteilung der Umwelt- und Gesundheitsrisiken des Stoffeinsatzes auf. Dies wird hervorgerufen durch die Probleme bei der Aufarbeitung der Altstoffe sowie durch die Flut der jährlich neuentwickelten Substanzen.

Darüber hinaus kam man in den 80er Jahren zu der Einsicht, daß auch ein gruppenstofflicher, aber sektoraler, nicht medienübergreifender Ansatz die Probleme nicht löst. Vor allem existieren große Unsicherheiten in der Bewertung von Stoffen und in der Einschätzung der Folgen von Stoffströmen. Dabei ist die Quantität des Stoffeinsatzes nicht alleine von Bedeutung. Daneben muß auch die Qualität eines Stoffes berücksichtigt werden. Auch besteht Unsicherheit in der Einschätzung problematischer, auf den ersten Blick nicht überschaubarer Stoffumwandlungen (z. B. Metabolismus) und ihrer Wirkungen auf die Umwelt.

Es stellt sich somit die Frage, mit welcher Analysemethode man zu sinnvollen und umsetzbaren Ergebnissen kommt. Dies ist der Ausgangspunkt des Konzeptes der übergreifenden Stoffstrombetrachtung (medienübergreifend, gruppenstofflicher Ansatz).

Stoffstromanalysen zu einzelnen Produkten dienen dazu, den verknüpften stofflichen Einsatz nach Art und Menge (Stoffanalyse, Stoffquantifizierung) unter Berücksichtigung sämtlicher Verzweigungen für bestimmte Lebensabschnitte oder entlang des gesamten Lebenswegs eines Produktes transparent zu machen. Es soll sowohl qualitativ als auch quantitativ die Vor- und Nachgeschichte eines Produktes möglichst vollständig beschrieben werden.

Auf der Basis erarbeiteter Stoffstromanalysen können wissenschaftlich begründete und gesellschaftlich konsensfähige Kriterien zur Bewertung und Instrumente für einen rationellen Stoffeinsatz entwickelt werden. Ziel ist es, Möglichkeiten der Verringerung und Vermeidung von ökologisch bedenklichen Belastungen aufzudecken.

Für die Kriterienentwicklung existieren zwei Ansätze. Neben dem deduktiven Ansatz für einen rationelleren Stoffeinsatz, dem Konzept der nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung, eignet sich besonders die induktive Vorgehensweise, bei dem bestimmte Stoffe bzw. Produkte explizit untersucht werden, um anhand konkreter Stoffströme und deren Auswirkungen verallgemeinerbare Schlüsse für einen verantwortungsvollen Stoffeinsatz abzuleiten.

Der induktive Ansatz wurde bisher nur beispielhaft an einigen wenigen Stoffen durchgeführt. Die Enqueete-Kommission des Deutschen Bundestages "Schutz des Menschen und der Umwelt - Bewertungskriterien und Perspektiven für umweltverträgliche Stoffkreisläufe in der Industriegesellschaft" erstellte Stoffstrombetrachtungen zu Cadium, Benzol und dem neuen FCKW-Substituenten R134a. Somit besteht die Notwendigkeit, die Analysemethode durch weitere Stoff- und Produktbeispiele auf ihren Nutzen zu prüfen.

Stoffströme bei der Leiterplattenproduktion

Die Studie stellt eine vom Forschungszentrum Karlsruhe weitergeführte Arbeit zu dem Vorhaben "Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen der Herstellung und Anwendung sowie Entsorgung von Bauelementen und integrierten Schaltungen der Mikro- und Optoelektronik" dar. Dieses Vorhaben wurde vom BMFT angeregt und in enger Zusammenarbeit mit mehreren Instituten der Fraunhofer Gesellschaft durchgeführt.

Als Untersuchungsgegenstand wurden die Leiterplatten ausgewählt. Die Leiterplatte dient als mechanischer Träger diskreter und integrierter Bauelemente und hat zugleich die Funktion eines elektrischen Verbindungselements zwischen den Bauelementen. Sie ist in praktisch allen elektrischen Geräten enthalten und wird deshalb in großer Zahl hergestellt. Der Untersuchungsraum der Studie umfaßt nicht den gesamten Lebensweg der Schaltungen von der Produktion über den Gebrauch bis zur Entsorgung, sondern, wie in Abbildung 1 dargestellt, ausschließlich die Stoffströme bei der Herstellung der Leiterplatten ohne Bauelementbestückung.

Abb.: 1: Systemgrenzen dieser Studie - der bearbeitete Teil entlang des Lebensweges der Leiterplatten.

Die Leiterplattenherstellung stellt ein sehr aufwendiges, komplexes Verfahren dar, das aus bis zu 70 Arbeitsgängen und zugehörigen Spülschritten aufgebaut ist. Es wird eine große Zahl unterschiedlicher Prozeßchemikalien eingesetzt. Durch die naßchemische Prozeßführung der Leiterplattenherstellung fallen zum Teil erhebliche Mengen an Abprodukten und Abwässern an. Die Entsorgung der verbrauchten Prozeßbadlösungen und die Einhaltung der Anforderungen an die Abwässer stellen für die Leiterplattenhersteller sehr große Probleme dar. Viele Firmen können in vielen Fällen aus wirtschaftlichen Gründen die verbrauchten Bäder und Konzentrate nur durch Dritte aufarbeiten lassen.

Durch eine Stoffstromanalyse sollen die Arten und Mengen der wichtigsten Einsatzstoffe bei den einzelnen Schritten der Herstellung sowie die Umweltprobleme bei der Behandlung von gebrauchten Prozeßbädern und Abwässern so weit wie möglich quantitativ erfaßt werden. Die Arbeiten konzentrierten sich besonders auf den Kupferstrom. Daneben interessierten das Mengenaufkommen an Basismaterial (elektrisch isolierendes Trägermaterial) sowie die entstehenden Abwässer bei den lithographischen Prozessen des Leiterbildaufbaus.

Die Untersuchung beruht auf einer Prozeßkettenanalyse, da für die relevanten Herstellungsverfahren die Abfolge der wichtigsten Prozeßschritte hinreichend bekannt ist. Der Untersuchungsraum ist im wesentlichen auf die eigentliche Herstellung der Leiterplatten bezogen - die Herstellung von Vorprodukten bleibt zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Untersuchung unberücksichtigt. Dagegen wurden die firmeninterne bzw. externe Aufarbeitung der kupferhaltigen Bäder soweit wie möglich verfolgt.

Für die wichtigsten Prozeßschritte wurden Mengengerüste für die Einsatzstoffe, Reststoffe, Abwässer und Emissionen aufgestellt. Die Abschätzungen der Mengen beruhen auf Marktanalysen zur Leiterplattenproduktion, zu den eingesetzten Verfahren- und Prozeärten sowie zu den relevanten Vorprodukten. Hierzu wurden vorhandenes Datenmaterial und Informationen aus Fachgesprächen, Publikationen, Gesprächen mit Verbänden, Leiterplattenherstellern, Basismaterialherstellern, Lackwerken und der chemischen Zuliefererindustrie ausgewertet.

In Abbildung 2 ist der abgeschätzte Fluß des Kupfers bei der Herstellung von Leiterplatten in Deutschland dargestellt. Danach verbleiben rund 35 % des gesamten Kupferinputs auf den fertigen Leiterplatten. Die restlichen ca. 65 % des eingesetzten Kupfers fallen als Abfälle in Form von metallischem Kupfer, Kupferschlämmen, Inhaltsstoffen von Ätzen und Bädern an. Im einzelnen werden rund 50 % der Kupfermenge in Ätzlösungen aus dem Herstellungsprozeß ausgeschleust. Die restlichen 15 % stammen aus Zuschnitts- / Bohrabfällen und Bädern aus Mikroätz- bzw. chemischen/galvanischen Kupferabscheideprozessen.

Abb.: 2: Abgeschätzter Kupferstrom in der Leiterplattenherstellung 1993.

Die Abfälle lassen sich in zwei Arten einteilen. Neben den beherrschbaren kupferhaltigen Abfällen existieren auch diffuse Ströme. Ein wesentliches Ergebnis ist die Erkenntnis, daß mit Hilfe von Stoffstromanalysen die Umweltgefährdung vor allem diffuser Umwelteinträge abgeschätzt werden kann, indem die einzelnen Ströme qualifiziert werden.

Ein weiteres Ergebnis der Studie ist, daß die derzeit vorhandenen internen Recyclingverfahren zur Aufarbeitung der Kupferabfälle eine Rückführung in den Leiterplattenherstellprozeß nicht zulassen. Desweiteren wird aus ökonomischen Gründen ein internes Recycling meist nicht durchgeführt - kostengünstige und technisch ausgereifte Recyclingverfahren fehlen. Als Konsequenz müssen die Unternehmen die nicht- bzw. teilaufgearbeiteten Abfälle an Drittunternehmen abgeben. Andere interne Verwendungsmöglichkeiten exisitieren derzeit nicht. Für die mit Abstand wichtigste Kupferabfallart - die Ätzen - haben sich für die Aufarbeitung Monopole entwikkelt, woraus eine starke Abhängigkeit der Unternehmen resultiert. Die Ätzen von Produktionsstätten in Deutschland werden überwiegend in Belgien aufgearbeitet und das rückgewonnene Kupfer größtenteils in kupferhaltige Produkte für die Agrarwirtschaft umgewandelt und damit diffus in die Umwelt verteilt.
Der Projektbericht wird in Kürze erscheinen.
(M. Achternbosch/AFAS)

Kontakt:

Forschungszentrum Karlsruhe
Abteilung für Angewandte Systemanalyse
Dr. M. Achternbosch
Postfach 36 40, D-76021 Karlsruhe
Tel.: +49 (0) 721 / 608 - 24553; Fax: +49 (0) 721 / 608 - 24811

IER-Forschungsprojekt: Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und Stoffströme von Energieversorgungstechniken

Im Januar 1995 hat am Institut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart (IER) das Projekt "Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und Stoffströme von Energieversorgungstechniken" begonnen. Das Projekt erstreckt sich über einen Zeitraum von 5 Jahren und wird von der Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg finanziert.

Problemstellung

Die Bereitstellung von Energie ist im allgemeinen mit dem Verbrauch endlicher natürlicher Ressourcen sowie vielfältigen Umweltbelastungen verbunden. Im Hinblick auf eine schonende Nutzung natürlicher Ressourcen kommt bei der Beurteilung von Energieversorgungstechniken der effizienten Verwendung der eingesetzten Energieträger besondere Bedeutung zu. Eine Analyse der Energieströme erlaubt die Ermittlung von Schwachstellen in der Energiewandlungskette und die Identifizierung von Optimierungsmöglichkeiten. Die bei der Erzeugung von Strom oder Nutzwärme freigesetzten Stoffströme, beispielsweise Schadstoffemissionen an Luft, Wasser und Boden, sind eine Hauptursache der resultierenden Belastungen von Mensch und Umwelt, so daß neben der energetischen Betrachtung die Kenntnis dieser Stoffströme zukünftig in immer stärkerem Maße Voraussetzung für eine Beurteilung von Energiebereitstellungssystemen sein wird.

Bei der Betrachtung von Umwelt- und Gesundheitswirkungen wird häufig vor allem der Prozeß der End- oder Nutzenergiebereitstellung betrachtet - bei der Strombereitstellung z.B. die Emissionen und der Energieverbrauch im Kraftwerk, bei der Wärmebereitstellung die Stoffströme in der Hausheizung. Diese Betrachtungsweise ist aber nicht ausreichend, weil Umweltbelastungen auch in anderen Prozessen, die zur Prozeßkette der Bereitstellung der Nutzenergie gehören, entstehen. Bei Nutzung fossiler und nuklearer Systeme können vorgelagerte Prozesse bei der Primärenergiegewinnung, der Brennstoffaufbereitung, dem Transport von Brennstoffen und der Umwandlung in Sekundärenergieträger einen nicht unerheblichen Teil der gesamten Umwelteinwirkungen dieser Systeme verursachen. Beispiele hierfür sind stoffliche Emissionen beim Abbau von Kohle und Uran, der überseetransport von Steinkohle sowie die Förderung und der Transport von Erdöl. Wesentliche Beiträge können darüber hinaus durch den Bau und Abriß der Anlagen, die Deponierung von Reststoffen und Abfällen und durch die Materialbereitstellung kommen. Vor allem bei der Betrachtung von Systemen zur Nutzung erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarenergie kann die Beeinträchtigung von Umwelt und Gesundheit durch die vorgelagerten Prozesse höher sein als die durch den Betrieb der Anlage verursachten Belastungen.

Eine Bewertung von Energietechniken setzt somit die Ermittlung aller mit der Energiedienstleistung zusammenhängenden Energie- und Stoffströme einschließlich der vor- und nachgelagerten Prozeßketten voraus. Deren Erfassung und die Abschätzung und Bewertung der Wirkungen dieser Ströme auf Mensch und Umwelt wird als ganzheitliche Bilanzierung bezeichnet.

Die ganzheitliche Bilanzierung als Bilanzierungs- und Bewertungsinstrument

Mit einer ganzheitlichen Bilanzierung sollen die Auswirkungen von verschiedenen Systemen zur Bereitstellung eines Produktes oder einer Energiedienstleistung unter definierten Randbedingungen möglichst vollständig bilanziert und vergleichend bewertet werden. Grundsätzlich besteht dabei das Bestreben, den gesamten Lebenszyklus eines Systems von der Rohstofferschlieüng über die Nutzung bis hin zur Entsorgung zu erfassen. Die gesamte Bilanz setzt sich aus vier Teilschritten zusammen: Zieldefinition, Sachbilanz, Wirkungsbilanz und Bewertung.

In der Zieldefinition werden die Rahmenbedingungen für die Bilanzierung festgelegt. Dies beinhaltet zunächst die Definition des zu bilanzierenden Produktes und der Systeme, die dieses Produkt bereitstellen und deren Auswirkungen miteinander verglichen werden sollen. Damit ein Vergleich überhaupt möglich ist, sollten die von den betrachteten Systemen bereitgestellten Produkte den gleichen Nutzen erfüllen (beispielsweise die Bereitstellung von elektrischer Energie mit gleicher Versorgungssicherheit). In der Zieldefinition werden darüber hinaus die Inhalte der Sach- und Wirkungsbilanz sowie der Bewertung festgelegt, d.h. welche Stoff- und Energieströme erfaßt werden, welche Umweltbelastungen quantifiziert werden und wie die abschließende Bewertung durchgeführt wird.

In der Sachbilanz werden die vom bilanzierenden System mit der Umwelt ausgetauschten Ströme bilanziert. Diese Ströme beinhalten Stoff- und Energieströme wie Emissionen, energetische und nichtenergetische Ressourcen, je nach Zieldefinition können darunter aber Lärmemissionen, Flächenbedarf, Arbeitsunfälle oder Unfallrisiken usw. fallen.

Um Aussagen über die Vor- und Nachteile verschiedener Systeme machen zu können, ist es erforderlich, die Ergebnisse der Sachbilanz zu aggregieren und die durch die Stoff- und Energieströme verursachten Wirkungen auf die Umwelt abzuschätzen. In der Wirkungsbilanz werden daher Kennzahlen ermittelt, die die Auswirkungen des betrachteten Systems auf Mensch und Umwelt beschreiben. Beispiele sind das Global-Warming-Potential (GWP) als Maß für den Beitrag zur dauerhaften Erwärmung der Erdatmosphäre oder die änderung von Luftschadstoffbelastungen als Maß für zusätzliche Gesundheitsrisiken.

In der Bewertung werden schließlich die verschiedenen Kennzahlen gegeneinander gewichtet und ggf. zu einer Endgröße zusammengefaßt, um einen Vergleichsmaßstab zu erhalten. Während die Quantifizierung der Kennzahlen in der Wirkungsbilanz überwiegend aus naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten abgeleitet werden kann, ist die abschließende Bewertung stark abhängig von gesellschaftlichen Normen und ethischen Grundsätzen. Wertmaßstäbe gehen jedoch auch über die Auswahl der bilanzierten Input- und Outputgrößen in die vor der Bewertung liegenden Bilanzschritte ein.

Projektziele

Vor dem Hintergrund der dargestellten Problematik und der bestehenden Wissensdefizite ist es das Ziel des vorgeschlagenen Forschungsvorhabens, mit Hilfe der ganzheitlichen Bilanzierung verschiedene Techniken zur Strom- und Wärmeversorgung zu untersuchen und ihre Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zu quantifizieren. Als Ergebnis der Bilanzierung werden zunächst für jedes der betrachteten Energiesysteme die Stoff- und Energieflüsse für alle vor- und nachgelagerten Prozesse ausgewiesen. Darauf aufbauend erfolgt die Quantifizierung von Wirkungen, die für den Bereich der Energiebereitstellungssysteme von besonderer Bedeutung sind. Abschließend werden Kriterien zur Bilanzbewertung vorgeschlagen, anhand derer ein Vergleich der betrachteten Technologien durchgeführt werden kann.

Im einzelnen wurden folgende Arbeitsschritte formuliert:

_ Entwicklung einer Methodik zur ganzheitlichen Bilanzierung von Systemen zur Strom- und Wärmeversorgung

_ Aufbau einer Datengrundlage mit den notwendigen Informationen zur Bilanzierung von Energieversorgungstechniken

_ Entwicklung eines Programmsystems zur Unterstützung der ganzheitlichen Bilanzierung von Energieversorgungstechniken

_ Erstellung der Sach- und Wirkungsbilanz für verschiedene Energieversorgungstechniken bzw. -systeme.

Vorgehensweise

Die Arbeitsschwerpunkte seien im folgenden detaillierter erläutert:

Entwicklung einer Methodik zur ganzheitlichen Bilanzierung von Energieversorgungstechniken

Aufbauend auf einer kritischen Auswertung der zur Zeit vorliegenden Methoden und auf eigenen, am IER durchgeführten Arbeiten wird zunächst eine formale Vorgehensweise entwickelt, mit der die einzelnen Energietechniken konsistent untersucht werden können.

In der Sachbilanz werden die Stoff- und Energieflüsse bilanziert, wobei der gesamte Lebensweg der Endenergiebereitstellung von der Rohstofferschlieüng, Produktion, Verteilung bis hin zur Entsorgung berücksichtigt wird. Dabei werden die mit dem Lebensweg verbundenen Emissionen von Luftschadstoffen wie SO2, NOx, CO, VOC, Staub, Schwermetalle, von toxikologisch relevanten und klimarelevanten Gasen, der Flächenverbrauch bzw. die Flächennutzung, Materialströme, Energieflüsse, und - so weit wie möglich - Einträge in Boden und Grundwasser ermittelt.

In bisherigen Arbeiten wurde die Sachbilanz in der Regel mit Hilfe einer Prozeßkettenanalyse durchgeführt, bei der das zu analysierende System in einzelne Teilprozesse unterteilt wird und für diese die ein- und austretenden Energie- und Stoffströme bestimmt werden. Der hohe Detaillierungsgrad ermöglicht eine genaue Ermittlung der zu erfassenden Stoff- und Energieflüsse der betrachteten Prozeßkette. Allerdings muß die sehr daten- und ressourcenintensive Prozeßkettenanalyse nach einigen Stufen abgebrochen werden. Die Bearbeitung einer vollständigen Prozeßkette ist schon deshalb nicht möglich, weil die Kette im Prinzip unendlich lang ist. In bisherigen Arbeiten war dieser Abbruch i.a. mehr oder weniger willkürlich, insbesondere war nicht nachzuweisen, daß die vernachlässigten Teile der Prozeßkette in der Tat nur vernachlässigbar kleine Beiträge liefern.

Zur Lösung dieses Problems ist als wichtige methodische Weiterentwicklung die Ergänzung der Prozeßkettenanalyse durch eine Input/Output-Analyse vorgesehen. Die Input/Output-Analyse ist eine Makro-Analyse; statt der prozeßspezifischen Parameter werden durchschnittliche Werte für industrielle Sektoren erhoben. Um vorliegende Input / Output-Tabellen zur Abschätzung von Umweltbelastungen verwenden zu können, müssen sie um umweltrelevante Informationen ergänzt werden. Zwar sind die für einen Sektor ermittelten Daten ungenauer als prozeßspezifische Daten, jedoch können mit Hilfe der sektoralen Analyse mit geringem Aufwand die durch die aus sämtlichen Wirtschaftssektoren nachgefragten Vorleistungen verursachten Umweltbelastungen dargestellt werden. Damit wird eine Methode bereitgestellt, mit der Umweltbelastungen aus allen vorgelagerten Prozeßstufen sehr schnell abgeschätzt werden können, ohne mehr oder weniger willkürliche Systemgrenzen definieren zu müssen. Es sind Kriterien zu entwikkeln, mit denen festgelegt werden kann, bis zu welcher Detaillierung die Prozeßkettenanalyse einzusetzen ist und ab wann eine Input/Output-Analyse zu nutzen ist. Weitere methodische Fragen, die bezüglich der Verwendung der Input/Output-Analyse zu klären sind, betreffen Behandlung von Importen, sowie die Anrechnung von Investitionen und Leistungen des Staates.

In der Wirkungsbilanz werden die Wirkungspotentiale der in der Sachbilanz erhobenen Größen beschrieben und so weit wie möglich quantifiziert. In einem ersten Schritt werden vorhandene Methoden zur Beschreibung und Quantifizierung von Umweltschäden zusammengestellt. Dabei können u.a. auch Ansätze zur Abschätzung von Umweltschäden durch die "klassischen" Luftschadstoffe SO2, NOx, CO, Staub und VOC aus anderen Forschungsarbeiten am IER verwendet werden. Die verschiedenen Ansätze werden hinsichtlich der Praktikabilität der Anwendung und Aussagegenauigkeit überprüft. Neben der Ermittlung der Wirkungspotentiale an sich soll damit auch der Frage nachgegangen werden, wie genau ein gewählter Indikator eine bestimmte Wirkung wiedergibt. Daraus lassen sich methodische Schwächen erkennen und diskutieren.

Erarbeitung einer Datenbasis zur Bilanzierung von Energieversorgungstechniken

Zur Durchführung einer ganzheitlichen Bilanzierung auf der Basis einer Kombination von Prozeßketten- und Input/Output-Analysen wird eine Vielzahl von Daten benötigt. Die betrachteten Energieversorgungstechniken werden zunächst unter Berücksichtigung aller vorgelagerten Prozeßstufen modelltechnisch beschrieben. Für jeden einzelnen Prozeß der Prozeßkette werden alle ein- und austretenden Stoff- und Energieströme ermittelt. So weit wie möglich werden vorhandene Daten aus der Literatur zusammengestellt. Wo entsprechende Daten nicht verfügbar oder nicht auf die besonderen Umstände der betrachteten Referenztechnologien übertragbar sind, werden die benötigten Daten bei den Herstellern und Betreibern der entsprechenden Techniken erhoben.

Zur Ergänzung der Prozeßkettenanalyse durch eine sektorale Analyse auf der Grundlage von Input/Output-Tabellen müssen für alle Wirtschaftssektoren durchschnittliche Umweltbelastungen bezogen auf den jeweiligen jährlichen Produktionswert ermittelt werden. Es kann auf Vorarbeiten am IER und auf erste Ergebnisse des Statistischen Bundesamtes zur Entwicklung einer sogenannten "Emittentenstruktur" zurückgegriffen werden. Bisherige Arbeiten beschränken sich jedoch auf wenige Luftschadstoffe und sind um Daten über zusätzliche Umweltbelastungen zu erweitern.

Entwicklung eines Programmsystems zur Unterstützung einer ganzheitlichen Bilanzierung

Aufgrund der großen Menge zu verarbeitender Daten ist für eine effektive Sachbilanzierung ein Programmsystem erforderlich, welches die folgenden Aufgaben erfüllt:

- Verwaltung der für die Bilanzierung erforderlichen Daten in einer Datenbank

- Generierung eines zu bilanzierenden Systems aus den in der Datenbank bereitgestellten Daten

- Durchführung der Sachbilanz.

Dazu ist zunächst eine geeignete Datenbankstruktur zu entwerfen. In der Datenbank werden beliebige Einzelprozesse unabhängig voneinander gespeichert. Für jeden Einzelprozeß werden die jeweiligen Stoff- und Energieflüsse in einem konsistenten Format abgelegt.

Auf der Datenbankstruktur aufbauend wird ein Konzept zur Entwicklung eines Programmoduls erarbeitet, das den Benutzer bei der Generierung des zu bilanzierenden Systems unterstützt. Die in der Datenbank unabhängig voneinander gespeicherten Prozesse werden vom Benutzer zu beliebigen zu bilanzierenden Systemen verknüpft. Das Programm prüft dabei die vom Benutzer hergestellten Zusammenhänge zwischen den einzelnen Prozessen auf Plausibilität.

Auf der Grundlage der entwickelten Methode wird mit Hilfe des Programmsystems eine Sachbilanz für das vom Benutzer definierte System unter Berücksichtigung sämtlicher Stoff- und Energieflüsse, die für die einzelnen Prozesse in der Datenbank gespeichert sind, erstellt.

Erstellung der Sach- und Wirkungsbilanz für verschiedene Energieversorgungstechniken

Auf der Basis der erarbeiteten Methodik wird eine Sach- und Wirkungsbilanz für einzelne Energieversorgungstechniken durchgeführt. In einem ersten Schritt werden Techniken zur Stromerzeugung aus fossilen (Steinkohle, schweres und leichtes Heizöl, Erdgas), nuklearen und regenerativen Energien (Photovoltaik, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse) betrachtet. Später werden mit der gleichen Methodik Systeme zur Wärmeversorgung untersucht. Die für die einzelnen Techniken erarbeiteten Bilanzergebnisse werden jeweils auf eine Einheit der erzeugten End- oder Nutzenergie bezogen.

Wegen der unterschiedlichen Qualität der von Energiesystemen auf der Basis von speicherbaren Energieträgern (z.B. Kohle, öl) oder auf der Basis eines fluktuierenden Energieangebotes (Wind, Solarstrahlung) bereitgestellten Endenergie ist ein direkter Vergleich der auf eine Endenergie-Einheit bezogenen Bilanzergebnisse wenig aussagekräftig. Deshalb wird eine sinnvolle Versorgungsaufgabe definiert, anhand derer verschiedene Energieversorgungssysteme unter Vorgabe einer bestimmten Versorgungssicherheit bilanziert und miteinander verglichen werden können. Werden derartige Versorgungssysteme, die sich aus unterschiedlichen Energieversorgungstechniken zusammensetzen, bilanziert, werden im anschließenden Vergleich aber auch nicht mehr einzelne Energieversorgungstechniken, sondern Kombinationen aus Energieversorgungstechniken miteinander verglichen. Daher ist eine Vorgehensweise zu entwickeln, die unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Bilanzierung von Versorgungssystemen wiederum den Vergleich einzelner Energieversorgungstechniken erlaubt.
(A. Wiese/Universität Stuttgart)

Kontakt:

Dipl.-Ing. Torsten Marheineke
Universität Stuttgart
Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER)
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