Ökobilanz

Die Ökobilanz (Ökobilanz, auch Ökobilanz, Ökobilanz und Cradle-to-Grave-Analyse) ist eine Technik zur Bewertung der Umweltauswirkungen, die mit allen Produktlebensphasen von der Rohstoffgewinnung über die Materialverarbeitung bis hin zur Herstellung verbunden sind Vertrieb, Verwendung, Reparatur und Wartung sowie Entsorgung oder Recycling. Designer verwenden diesen Prozess, um ihre Produkte zu kritisieren. Ökobilanzen können dazu beitragen, eine eingeschränkte Sicht auf Umweltbelange zu vermeiden, indem sie:

Erstellung eines Inventars relevanter Energie- und Materialeinträge und Umweltfreisetzungen;
Bewertung der potenziellen Auswirkungen der identifizierten Inputs und Releases;
Interpretation der Ergebnisse, um eine fundiertere Entscheidung zu treffen.

Ziele und Zweck
Das Ziel von LCA ist es, das gesamte Spektrum an Umwelteffekten, die Produkten und Dienstleistungen zugeordnet werden können, zu vergleichen, indem alle Inputs und Outputs von Materialflüssen quantifiziert und bewertet werden, wie diese Materialflüsse die Umwelt beeinflussen. Diese Informationen werden verwendet, um Prozesse zu verbessern, Richtlinien zu unterstützen und fundierte Entscheidungen für fundierte Entscheidungen zu treffen.

Der Begriff Lebenszyklus bezieht sich auf die Vorstellung, dass eine faire, ganzheitliche Bewertung die Bewertung der Rohstoffproduktion, -herstellung, -verteilung, -nutzung und -entsorgung einschließlich aller dazwischenliegenden Transportschritte erfordert, die durch das Vorhandensein des Produkts erforderlich sind.

Es gibt zwei Haupttypen von Ökobilanzen. Attributionelle Ökobilanzen zielen darauf ab, die Belastungen, die mit der Herstellung und Verwendung eines Produkts oder mit einem bestimmten Dienst oder Prozess verbunden sind, zu einem Zeitpunkt (in der Regel der jüngsten Vergangenheit) zu ermitteln (oder zuzuschreiben). Konsequente Ökobilanzen zielen darauf ab, die Umweltfolgen einer Entscheidung oder einer vorgeschlagenen Änderung eines untersuchten Systems (an der Zukunft orientiert) zu ermitteln, was bedeutet, dass die Markt- und wirtschaftlichen Auswirkungen einer Entscheidung berücksichtigt werden müssen. Social LCA wird derzeit als ein anderer Ansatz für das Lebenszyklusdenken entwickelt, um soziale Auswirkungen oder mögliche Auswirkungen zu bewerten. Social LCA sollte als ein Ansatz betrachtet werden, der die Ökobilanz der Umwelt ergänzt.

Die Verfahren zur Lebenszyklusbewertung (LCA) sind Teil der Umweltmanagementnormen nach ISO 14000: in ISO 14040: 2006 und 14044: 2006. (ISO 14044 ersetzte frühere Versionen von ISO 14041 bis ISO 14043.) Die Lebenszyklusbewertungen von GHG-Produkten können auch Spezifikationen wie PAS 2050 und dem GHG-Protokoll (Life Cycle Accounting and Reporting Standard) entsprechen.

Vier Hauptphasen
Gemäß den Standards ISO 14040 und 14044 wird eine Ökobilanz in vier verschiedenen Phasen durchgeführt, wie in der Abbildung rechts dargestellt. Die Phasen sind oft voneinander abhängig, da die Ergebnisse einer Phase darüber Auskunft geben, wie die anderen Phasen abgeschlossen sind.

Ziel und Umfang
Eine Ökobilanz beginnt mit einer expliziten Angabe des Ziels und des Umfangs der Studie, die den Kontext der Studie beschreibt und erläutert, wie und an wen die Ergebnisse kommuniziert werden sollen. Dies ist ein wichtiger Schritt, und die ISO-Normen verlangen, dass Ziel und Umfang einer Ökobilanz klar definiert sind und mit der beabsichtigten Anwendung übereinstimmen. Das Ziel- und Geltungsdokument enthält daher technische Details, die die spätere Arbeit leiten:

Die Funktionseinheit, die definiert, was genau untersucht wird, quantifiziert die durch das Produktsystem gelieferte Leistung und gibt eine Referenz vor, auf die sich die Ein- und Ausgänge beziehen können. Darüber hinaus ist die Funktionseinheit eine wichtige Grundlage, auf der alternative Güter oder Dienstleistungen verglichen und analysiert werden können. Um dies zu erläutern, enthält ein funktionales System, das Eingaben, Prozesse und Ausgaben ist, eine Funktionseinheit, die eine Funktion erfüllt, z. B. Farbe bedeckt eine Wand, wodurch eine Funktionseinheit von 1 m² für 10 Jahre abgedeckt wird. Der Funktionsfluss würde die für diese Funktion erforderlichen Elemente sein, also ein Pinsel, eine Dose Farbe und die Farbe selbst.
die Systemgrenzen; Dies sind Abgrenzungen, welche Prozesse in die Analyse eines Produktsystems einbezogen werden sollen.
jegliche Annahmen und Einschränkungen;
die Zuteilungsmethoden, die zur Aufteilung der Umgebungsbelastung eines Prozesses verwendet werden, wenn mehrere Produkte oder Funktionen den gleichen Prozess verwenden; Allokation wird im Allgemeinen auf eine von drei Arten behandelt: Systemerweiterung, Substitution und Partitionierung. Dies ist nicht einfach und unterschiedliche Methoden können zu unterschiedlichen Ergebnissen führen
und

Die ausgewählten Wirkungskategorien sind zum Beispiel menschliche Toxizität, Smog, globale Erwärmung, Eutrophierung.

Lebenszyklus Inventar
Die Analyse des Lebenszyklusinventars (Life Cycle Inventory, LCI) umfasst die Erstellung eines Inventars der Flüsse von und zur Natur eines Produktsystems. Bestandsflüsse umfassen den Eintrag von Wasser, Energie und Rohstoffen sowie die Freisetzung in Luft, Land und Wasser. Zur Entwicklung des Inventars wird ein Flussmodell des technischen Systems unter Verwendung von Daten zu den Ein- und Ausgängen erstellt. Das Flussmodell wird normalerweise mit einem Flussdiagramm veranschaulicht, das die Aktivitäten enthält, die in der relevanten Lieferkette bewertet werden, und ein klares Bild der Grenzen des technischen Systems liefert. Die für den Aufbau des Modells erforderlichen Eingabe- und Ausgabedaten werden für alle Aktivitäten innerhalb der Systemgrenze erfasst, einschließlich der Lieferkette (Inputs aus der Technosphäre).

Die Daten müssen sich auf die in der Ziel- und Bereichsdefinition definierte Funktionseinheit beziehen. Daten können in Tabellen dargestellt werden und einige Interpretationen können bereits zu diesem Zeitpunkt vorgenommen werden. Die Ergebnisse des Inventars sind ein LCI, der Informationen zu allen Ein- und Ausgängen in Form von Elementarfluss von und zu der Umgebung aus allen an der Studie beteiligten Einheitenprozessen liefert.

Die Bestandsflüsse können je nach Systemgrenze Hunderte betragen. Bei Produkt-Ökobilanzen auf generischer Ebene (dh repräsentativen Branchendurchschnitten) oder auf markenspezifischer Ebene werden diese Daten normalerweise durch Fragebogen erhoben. Auf Branchenebene muss darauf geachtet werden, dass die Fragebögen von einer repräsentativen Stichprobe von Herstellern ausgefüllt werden, die sich weder auf das Beste noch auf das Schlechteste beziehen und regionale Unterschiede aufgrund des Energieverbrauchs, der Materialbeschaffung oder anderer Faktoren ausmachen. Die Fragebögen decken den gesamten Bereich der Inputs und Outputs ab und zielen in der Regel darauf ab, 99% der Masse eines Produkts, 99% der bei seiner Herstellung verwendeten Energie und aller umweltempfindlichen Ströme zu erreichen, selbst wenn sie innerhalb des 1% – Bereichs von 1% liegen Eingänge.

Ein Bereich, in dem der Datenzugriff wahrscheinlich schwierig sein wird, sind Datenströme aus der Technosphäre. Die Technosphäre wird einfacher als die vom Menschen geschaffene Welt definiert. Von den Geologen als sekundäre Ressourcen betrachtet, sind diese Ressourcen theoretisch zu 100% recycelbar. In der Praxis ist das Hauptziel jedoch die Rettung. Bei einem LCI handelt es sich bei diesen Technosphere-Produkten (Supply Chain-Produkten) um Produkte, die vom Menschen hergestellt wurden, und leider können diejenigen, die einen Fragebogen über ein Verfahren ausfüllen, bei dem ein vom Menschen erstelltes Produkt als Mittel zum Zweck verwendet wird, nicht in der Lage sein, wie viel davon auskommt eine gegebene Eingabe verwenden sie. In der Regel haben sie keinen Zugriff auf Daten zu den Ein- und Ausgängen früherer Produktionsprozesse des Produkts. Das Unternehmen, das die Ökobilanz durchführt, muss sich dann an sekundäre Quellen wenden, wenn ihm diese Daten aus seinen eigenen früheren Studien nicht bereits vorliegen. Nationale Datenbanken oder Datensätze, die mit LCA-Practitioner-Tools geliefert werden oder auf die leicht zugegriffen werden kann, sind die üblichen Quellen für diese Informationen. Es muss darauf geachtet werden, dass die sekundäre Datenquelle die regionalen oder nationalen Bedingungen richtig widerspiegelt.

LCI-Methoden
LCA verarbeiten
Ökobilanz (LAC)
Hybrider Ansatz
Lebenszyklus-Folgenabschätzung
Nach der Bestandsanalyse folgt eine Folgenabschätzung. Diese Phase der Ökobilanz zielt darauf ab, die Bedeutung potenzieller Umweltauswirkungen auf der Grundlage der Ergebnisse des LCI-Flusses zu bewerten. Die klassische Folgenabschätzung für den Lebenszyklus (LCIA) umfasst folgende obligatorische Elemente:

Auswahl von Wirkungskategorien, Kategorienindikatoren und Charakterisierungsmodellen;
die Klassifizierungsphase, in der die Inventarparameter sortiert und bestimmten Wirkungskategorien zugeordnet werden; und
Wirkungsmessung, wobei die kategorisierten LCI-Flüsse unter Verwendung einer von vielen möglichen LCIA-Methoden in gemeinsame Äquivalenzeinheiten charakterisiert werden, die dann summiert werden, um eine Gesamtwirkungskategorie insgesamt zu erhalten.
In vielen Ökobilanzen schließt die Charakterisierung die LCIA-Analyse ab. Dies ist auch die letzte Pflichtstufe nach ISO 14044: 2006. Zusätzlich zu den oben genannten obligatorischen LCIA-Schritten können jedoch je nach Ziel und Umfang der LCA-Studie weitere optionale LCIA-Elemente – Normalisierung, Gruppierung und Gewichtung – durchgeführt werden. Bei der Normalisierung werden die Ergebnisse der Wirkungskategorien aus der Studie normalerweise mit den Gesamtwirkungen in der interessierenden Region, beispielsweise den USA, verglichen. Die Gruppierung besteht aus dem Sortieren und möglicherweise der Rangfolge der Wirkungskategorien. Während der Gewichtung werden die verschiedenen Umweltauswirkungen relativ zueinander gewichtet, sodass sie summiert werden können, um eine einzige Zahl für die gesamte Umweltauswirkung zu erhalten. ISO 14044: 2006 rät generell davon ab, die Gewichtung zu verwenden, da „Gewichtung nicht in Ökobilanzstudien verwendet werden soll, die in vergleichenden Aussagen verwendet werden sollen, die der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden sollen“. Dieser Hinweis wird häufig ignoriert, was zu Vergleichen führt, die aufgrund der Gewichtung einen hohen Grad an Subjektivität widerspiegeln.

Auswirkungen auf den Lebenszyklus können auch den verschiedenen Phasen der Entwicklung, Produktion, Verwendung und Entsorgung eines Produkts zugeordnet werden. Im Großen und Ganzen können diese Auswirkungen in “Erste Auswirkungen”, Verwendungsauswirkungen und Auswirkungen auf das Lebensende unterteilt werden. “Erste Auswirkungen” umfassen die Gewinnung von Rohstoffen, die Herstellung (Umwandlung von Rohstoffen in ein Produkt), den Transport des Produkts zu einem Markt oder Standort, den Bau / die Installation und den Beginn der Nutzung oder Belegung. Zu den Auswirkungen auf die Nutzung gehören die physischen Auswirkungen des Betriebs des Produkts oder der Anlage (wie Energie, Wasser usw.), die Wartung, Erneuerung und Reparatur (erforderlich, um das Produkt oder die Anlage weiterhin zu verwenden). Auswirkungen auf das Lebensende umfassen Abbruch und Verarbeitung von Abfällen oder wiederverwertbaren Materialien.

Deutung
Die Lebenszyklusinterpretation ist eine systematische Methode zur Ermittlung, Quantifizierung, Überprüfung und Auswertung von Informationen aus den Ergebnissen des Lebenszyklusinventars und / oder der Lebenszyklusfolgenabschätzung. Die Ergebnisse der Bestandsanalyse und Folgenabschätzung werden während der Interpretationsphase zusammengefasst. Das Ergebnis der Interpretationsphase ist eine Reihe von Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Studie. Gemäß ISO 14040: 2006 sollte die Interpretation Folgendes umfassen:

Identifizierung wesentlicher Probleme auf der Grundlage der Ergebnisse der LCI- und LCIA-Phasen einer LCA;
Bewertung der Studie unter Berücksichtigung von Vollständigkeits-, Sensibilitäts- und Konsistenzprüfungen; und
Schlussfolgerungen, Einschränkungen und Empfehlungen.
Ein Hauptzweck der Interpretation des Lebenszyklus ist es, das Vertrauen in die Endergebnisse zu ermitteln und sie auf faire, vollständige und genaue Weise zu kommunizieren. Die Ergebnisse einer Ökobilanz zu interpretieren ist nicht so einfach wie “3 ist besser als 2, daher ist Alternative A die beste Wahl”! Die Interpretation der Ergebnisse einer Ökobilanz beginnt mit dem Verständnis der Genauigkeit der Ergebnisse und der Sicherstellung, dass sie das Ziel der Studie erreichen. Dies wird erreicht, indem die Datenelemente identifiziert werden, die zu jeder Wirkungskategorie wesentlich beitragen, die Empfindlichkeit dieser wichtigen Datenelemente bewertet werden, die Vollständigkeit und Konsistenz der Studie bewertet werden und Schlussfolgerungen und Empfehlungen gezogen werden, die auf einem klaren Verständnis der Durchführung der Ökobilanz beruhen und die Ergebnisse wurden entwickelt.

Referenztest
Im Einzelnen ist die beste Alternative die, die die Ökobilanz zeigt, und hat die geringsten negativen Auswirkungen auf die Umwelt, Land, See und Luft.

LCA verwendet
Basierend auf einer im Jahr 2006 durchgeführten Umfrage unter LCA – Praktikern, wird LCA hauptsächlich zur Unterstützung der Geschäftsstrategie (18%) und von F & E (18%), als Input für das Produkt – oder Prozessdesign (15%), im Bildungsbereich (13%) und für Kennzeichnung oder Produktdeklarationen (11%). Ökobilanzen werden kontinuierlich in die gebaute Umgebung integriert, beispielsweise in Form von Richtlinien für das europäische ENSLIC-Bauprojekt für Gebäude, oder sie werden entwickelt und implementiert, die den Praktikern Anleitungen zu Methoden für die Implementierung von LCI-Daten in den Planungs- und Entwurfsprozess geben.

Große Unternehmen auf der ganzen Welt führen entweder LCA-Inhouse-Studien durch oder beauftragen Studien, während die Regierungen die Entwicklung nationaler Datenbanken zur Unterstützung von LCA unterstützen. Besonders hervorzuheben ist die zunehmende Verwendung von Ökobilanzen für ISO-Typ-III-Etiketten, sogenannte Environmental Product Declarations (Umweltproduktdeklarationen), definiert als “quantifizierte Umweltdaten für ein Produkt mit voreingestellten Kategorien von Parametern, die auf der ISO 14040-Normenreihe basieren, jedoch keine zusätzlichen Umweltinformationen ausschließen “. Diese zertifizierten LCA-basierten Etiketten von Drittanbietern bieten eine zunehmend wichtige Grundlage für die Beurteilung der relativen Umweltvorteile von Konkurrenzprodukten. Die Zertifizierung durch Dritte spielt in der heutigen Industrie eine wichtige Rolle. Durch unabhängige Zertifizierungen kann das Engagement eines Unternehmens für sicherere und umweltfreundlichere Produkte gegenüber Kunden und NGOs gezeigt werden.

LCA spielt auch eine wichtige Rolle bei der Umweltverträglichkeitsprüfung, integrierten Abfallbewirtschaftung und Umweltverschmutzungsstudien. Eine kürzlich durchgeführte Studie bewertete die Ökobilanz einer Laboranlage für die Produktion von mit Sauerstoff angereicherter Luft in Verbindung mit ihrer wirtschaftlichen Bewertung unter einem ganzheitlichen Gesichtspunkt des Ökodesigns. Ökobilanzen wurden auch verwendet, um die Umweltauswirkungen von Instandhaltungs-, Reparatur- und Sanierungsmaßnahmen auf Straßenbelägen zu bewerten.

Datenanalyse
Eine Lebenszyklusanalyse ist nur so gültig wie ihre Daten. Daher ist es entscheidend, dass die für die Durchführung einer Lebenszyklusanalyse verwendeten Daten genau und aktuell sind. Beim Vergleich unterschiedlicher Lebenszyklusanalysen ist es entscheidend, dass für beide Produkte oder Prozesse gleichwertige Daten zur Verfügung stehen. Wenn ein Produkt eine viel höhere Datenverfügbarkeit hat, kann es nicht mit einem anderen Produkt verglichen werden, das weniger detaillierte Daten hat.

Es gibt zwei grundlegende Arten von LCA-Daten – Einheitsprozessdaten und Umwelt-Input-Output-Daten (EIO), wobei letztere auf nationalen wirtschaftlichen Input-Output-Daten basieren. Daten zu Einzelprozessen werden aus direkten Erhebungen von Unternehmen oder Anlagen abgeleitet, die das interessierende Produkt produzieren, und auf einer Ebene von Einzelprozessen durchgeführt, die durch die Systemgrenzen der Studie definiert werden.

Datenvalidität ist ein ständiges Anliegen für Lebenszyklusanalysen. Aufgrund der Globalisierung und des schnellen Forschungs- und Entwicklungstempos werden ständig neue Materialien und Fertigungsmethoden auf den Markt gebracht. Dies macht es sehr wichtig und sehr schwierig, aktuelle Informationen bei der Durchführung einer Ökobilanz zu verwenden. Wenn die Schlussfolgerungen einer Ökobilanz gültig sein sollen, müssen die Daten aktuell sein. Der Datenerfassungsprozess benötigt jedoch Zeit. Wenn ein Produkt und die zugehörigen Prozesse seit der Erfassung der letzten Ökobilanzdaten nicht wesentlich überarbeitet wurden, ist die Gültigkeit der Daten kein Problem. Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefone kann jedoch alle 9 bis 12 Monate umgestaltet werden, so dass eine fortlaufende Datenerfassung erforderlich ist.

Der betrachtete Lebenszyklus umfasst in der Regel eine Reihe von Stufen, einschließlich: Materialgewinnung, -verarbeitung und -herstellung, Produktverwendung und Produktentsorgung. Wenn die umweltschädlichsten dieser Stufen ermittelt werden können, können die Auswirkungen auf die Umwelt effizient verringert werden, indem man sich auf Änderungen für diese bestimmte Phase konzentriert. Zum Beispiel ist die energieintensivste Lebensphase eines Flugzeugs oder Autos aufgrund des Kraftstoffverbrauchs während des Betriebs. Eine der effektivsten Möglichkeiten, die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, besteht in der Verringerung des Fahrzeuggewichts. Daher können Automobil- und Flugzeughersteller die Auswirkungen auf die Umwelt erheblich verringern, indem sie schwerere Materialien durch leichtere wie Aluminium oder kohlefaserverstärkte Elemente ersetzen. Die Reduzierung während der Nutzungsphase sollte mehr als ausreichen, um zusätzliche Rohmaterial- oder Herstellungskosten auszugleichen.

Datenquellen sind in der Regel große Datenbanken. Es ist nicht angebracht, zwei Optionen zu vergleichen, wenn unterschiedliche Datenquellen als Quelle für die Daten verwendet wurden. Datenquellen umfassen:

soca
15804-IA von EuGeos
BEDÜRFNISSE
ecoinvent
PSILCA
ESU World Food
GaBi
ELCD
LC-Inventories.ch
Soziale Hotspots
ProBas
bioenergiedat
Agribalyse
USDA
Ökobaudat
Agri-Fußabdruck
Umfassendes Umweltdatenarchiv (CEDA)
Berechnungen für die Auswirkungen können dann von Hand durchgeführt werden, es ist jedoch üblicher, den Prozess mithilfe von Software zu rationalisieren. Dies kann von einer einfachen Kalkulationstabelle reichen, bei der der Benutzer die Daten manuell eingibt, bis zu einem vollautomatischen Programm, bei dem der Benutzer die Quelldaten nicht kennt.

Varianten

Von der Wiege bis zur Bahre
Cradle-to-Grave ist die vollständige Ökobilanz von der Ressourcengewinnung („Wiege“) bis zur Nutzungsphase und der Entsorgungsphase („Grab“). Zum Beispiel produzieren Bäume Papier, das zu einer Zellulose-Isolierung (Faserpapier) mit niedriger Energieerzeugung recycelt werden kann, die dann 40 Jahre lang als Energiespargerät in der Decke eines Hauses verwendet werden kann, wodurch 2000 Mal mehr Energie verbraucht wird als mit fossilen Brennstoffen in seiner Produktion. Nach 40 Jahren werden die Zellulosefasern ausgetauscht und die alten Fasern entsorgt, möglicherweise verbrannt. Alle Ein- und Ausgänge werden für alle Phasen des Lebenszyklus berücksichtigt.

Cradle-to-Gate
Cradle-to-Gate ist eine Bewertung eines partiellen Produktlebenszyklus von der Ressourcengewinnung (Cradle) bis zum Werkstor (dh bevor es zum Verbraucher transportiert wird). Die Verwendungs- und Entsorgungsphase des Produkts entfällt in diesem Fall. Cradle-to-Gate-Bewertungen bilden manchmal die Grundlage für Umweltproduktdeklarationen (EPD), die als Business-to-Business-EDP bezeichnet werden. Eine der Hauptanwendungen des Cradle-to-Gate-Ansatzes ist die Erstellung des Lebenszyklusinventars (LCI) unter Verwendung von Cradle-to-Gate. Auf diese Weise kann die Ökobilanz alle Auswirkungen erfassen, die zu Ressourcen führen, die von der Einrichtung gekauft werden. Sie können dann die für ihren Transport erforderlichen Schritte in den Anlagen- und Herstellungsprozess einbinden, um leichter eigene Cradle-to-Gate-Werte für ihre Produkte zu erzeugen.

Cradle-to-Cradle- oder Closed-Loop-Produktion
Siehe auch: Cradle-to-Cradle-Design
Cradle-to-Cradle ist eine spezifische Art der Cradle-to-Grave-Beurteilung, bei der der End-of-Life-Entsorgungsschritt für das Produkt ein Recyclingprozess ist. Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Minimierung der Umweltauswirkungen von Produkten durch Verwendung nachhaltiger Produktions-, Betriebs- und Entsorgungspraktiken. Ziel ist die Einbindung sozialer Verantwortung in die Produktentwicklung. Aus dem Recyclingverfahren entstehen neue, identische Produkte (z. B. Asphaltbelag aus weggeworfenem Asphaltbelag, Glasflaschen aus gesammelten Glasflaschen) oder verschiedene Produkte (z. B. Glaswolleisolierung aus gesammelten Glasflaschen).

Die Lastverteilung von Produkten in Produktionssystemen mit offenem Regelkreis stellt die LCA vor erhebliche Herausforderungen. Es wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen, wie der Ansatz der vermiedenen Belastung, um die damit verbundenen Probleme zu lösen.

Tor zu Tor
Gate-to-Gate ist eine partielle Ökobilanz, die nur einen Wertschöpfungsprozess in der gesamten Produktionskette betrachtet. Gate-to-Gate-Module können später auch in ihrer entsprechenden Produktionskette verknüpft werden, um eine vollständige Cradle-to-Gate-Bewertung zu bilden.

Well-to-Wheel
Well-to-Wheel ist die spezifische Ökobilanz, die für Kraftstoffe und Fahrzeuge verwendet wird. Die Analyse wird häufig in Stufen unterteilt, die als “Brunnen zu Station” oder “Brunnen zu Tank” und “Station zu Rad” oder “Tank zu Rad” oder “Plug-zu-Rad” bezeichnet werden “. Die erste Stufe, die die Rohstoffproduktion oder -herstellung und -verarbeitung sowie die Kraftstoffzufuhr oder Energieübertragung umfasst, wird als “stromaufwärtige” Stufe bezeichnet, während die Stufe, die sich mit dem Fahrzeugbetrieb selbst beschäftigt, manchmal als “stromabwärtige” Stufe bezeichnet wird. Die Well-to-Wheel-Analyse wird im Allgemeinen verwendet, um den Gesamtenergieverbrauch oder die Energieumwandlungseffizienz und die Auswirkungen von Seeschiffen, Flugzeugen und Kraftfahrzeugen einschließlich ihres CO2-Fußabdrucks sowie der in jedem dieser Verkehrsträger verwendeten Kraftstoffe zu bewerten. Die WtW-Analyse ist nützlich, um die unterschiedlichen Wirkungsgrade und Emissionen von Energietechnologien und Kraftstoffen sowohl in der vorgelagerten als auch in der nachgelagerten Stufe widerzuspiegeln und ein vollständigeres Bild der realen Emissionen zu vermitteln.

Die Well-to-Wheel-Variante hat einen wesentlichen Einfluss auf ein vom Argonne National Laboratory entwickeltes Modell. Das Modell für Treibhausgase, geregelte Emissionen und Energieverbrauch im Verkehr (GREET) wurde entwickelt, um die Auswirkungen neuer Kraftstoffe und Fahrzeugtechnologien zu bewerten. Das Modell bewertet die Auswirkungen des Kraftstoffverbrauchs anhand einer Rad-zu-Rad-Bewertung, während ein herkömmlicher Cradle-to-Grave-Ansatz verwendet wird, um die Auswirkungen des Fahrzeugs selbst zu bestimmen. Das Modell berichtet über Energieverbrauch, Treibhausgasemissionen und sechs weitere Schadstoffe: flüchtige organische Verbindungen (VOCs), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Feinstaub mit einer Größe von weniger als 10 Mikrometer (PM10), Feinstaub mit Größe kleiner als 2,5 Mikrometer (PM2,5) und Schwefeloxide (SOx).

Die mit der WTW oder mit der LCA-Methode berechneten quantitativen Werte der Treibhausgasemissionen können abweichen, da die LCA mehr Emissionsquellen in Betracht zieht. Bei der Beurteilung der Treibhausgasemissionen eines batterieelektrischen Fahrzeugs im Vergleich zu einem herkömmlichen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor stellt das WTW (beispielsweise nur GHG für die Herstellung der Kraftstoffe) fest, dass ein Elektrofahrzeug 50-60% GHG einsparen kann Ein hybrides LCA-WTW-Verfahren, das aufgrund der Herstellung und des Lebensendes der Batterie auch das Treibhausgasemissionen berücksichtigt, führt zu einer Einsparung der Treibhausgasemissionen um 10-13% im Vergleich zum WTW.

Ökobilanz des Ökobilanz-Outputs
Die Ökobilanz für ökonomische Input-Outputs (EIOLCA) beinhaltet die Verwendung aggregierter Daten auf Sektorenebene, wie viel Umweltauswirkungen auf jeden Wirtschaftssektor entfallen können und wie viel jeder Sektor von anderen Sektoren kauft. Eine solche Analyse kann lange Ketten berücksichtigen (z. B. erfordert das Bauen eines Automobils Energie, die Erzeugung von Energie erfordert jedoch Fahrzeuge, und das Bauen dieser Fahrzeuge erfordert Energie usw.), was das Scoping-Problem der Prozess-LCA etwas abschwächt. EIOLCA stützt sich jedoch auf Durchschnittswerte auf Branchenebene, die für die spezifische Teilmenge des für ein bestimmtes Produkt relevanten Sektors repräsentativ sein können oder nicht, und ist daher nicht für die Bewertung der Umweltauswirkungen von Produkten geeignet. Darüber hinaus wird die Übersetzung von wirtschaftlichen Mengen in Umweltauswirkungen nicht validiert.

Ökologische Ökobilanz
Während eine herkömmliche Ökobilanz viele der gleichen Ansätze und Strategien verwendet wie eine ökologische Ökobilanz, zieht letztere eine viel breitere Palette ökologischer Auswirkungen in Betracht. Es wurde als Leitfaden für ein kluges Management menschlicher Aktivitäten konzipiert, indem die direkten und indirekten Auswirkungen auf ökologische Ressourcen und umgebende Ökosysteme verstanden werden. Eco-LCA wurde vom Ohio State University Center für Widerstandsfähigkeit entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine Methodik, die die Regulierung und Unterstützung von Dienstleistungen während des Lebenszyklus von wirtschaftlichen Gütern und Produkten quantitativ berücksichtigt. In diesem Ansatz werden Dienstleistungen in vier Hauptgruppen unterteilt: Unterstützung, Regulierung, Bereitstellung und kulturelle Dienstleistungen.

Exergy-basierte Ökobilanz
Exergie eines Systems ist die maximal mögliche Arbeit, die während eines Prozesses möglich ist, der das System mit einem Wärmespeicher in Gleichgewicht bringt. Wall legt eindeutig den Zusammenhang zwischen Exergieanalyse und Ressourcenabrechnung fest. Diese von DeWulf und Sciubba bestätigte Intuition führte zu einer exergoökonomischen Buchhaltung und zu Methoden, die speziell auf die Ökobilanz ausgerichtet sind, wie beispielsweise der Materialerfassungsaufwand für exergetische Materialien (EMIPS). Das Konzept des Materialeinsatzes pro Diensteinheit (MIPS) wird im Hinblick auf den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik quantifiziert, wodurch die Berechnung des Ressourceneinsatzes und des Serviceausgangs in Exergiebedingungen ermöglicht wird. Dieser exergetische Materialeinsatz pro Diensteinheit (EMIPS) wurde für die Transporttechnologie erarbeitet. Der Service berücksichtigt nicht nur die zu transportierende Gesamtmasse und die Gesamtstrecke, sondern auch die Masse pro Einzeltransport und die Lieferzeit.

Lebenszyklus-Energieanalyse
Die Lebenszyklus-Energieanalyse (Life Cycle Energy Analysis – LCEA) ist ein Ansatz, bei dem alle Energieeinträge eines Produkts berücksichtigt werden, nicht nur die direkten Energieeinträge während der Herstellung, sondern auch alle Energieeinträge, die zur Herstellung von Komponenten, Materialien und Dienstleistungen für den Herstellungsprozess erforderlich sind. Ein früher Begriff für diesen Ansatz war Energieanalyse.

Mit LCEA wird der gesamte Lebenszyklus-Energieeintrag festgelegt.

Energie Produktion
Es wird anerkannt, dass viel Energie bei der Produktion von Energieerzeugnissen wie Kernenergie, Photovoltaik-Strom oder hochwertigen Mineralölerzeugnissen verloren geht. Der Nettoenergieinhalt ist der Energieinhalt des Produkts abzüglich des Energieeintrags, der direkt oder indirekt bei der Gewinnung und Umwandlung verwendet wird. Ein umstrittenes frühes Ergebnis von LCEA behauptete, dass die Herstellung von Solarzellen mehr Energie erfordert, als durch die Verwendung der Solarzelle gewonnen werden kann. Das Ergebnis wurde widerlegt. Ein weiteres neues Konzept, das sich aus Ökobilanzen ergibt, ist der Energie-Kannibalismus. Energie Kannibalismus bezieht sich auf einen Effekt, bei dem ein schnelles Wachstum einer gesamten energieintensiven Industrie einen Energiebedarf erzeugt, der die Energie bestehender Kraftwerke nutzt (oder kannibalisiert). Während des raschen Wachstums produziert die Industrie insgesamt keine Energie, da neue Energie verwendet wird, um die Energie zukünftiger Kraftwerke zu tanken. Im Vereinigten Königreich wurde daran gearbeitet, die Auswirkungen einer Reihe erneuerbarer Technologien auf den Lebenszyklus (neben der Ökobilanz) zu ermitteln.

Energierückgewinnung
Wenn Materialien während des Entsorgungsprozesses verbrannt werden, kann die beim Verbrennen freigesetzte Energie genutzt und zur Stromerzeugung verwendet werden. Dies stellt eine Energiequelle mit geringen Auswirkungen dar, insbesondere im Vergleich zu Kohle und Erdgas. Während die Verbrennung mehr Treibhausgasemissionen verursacht als die Deponierung, sind die Abfallanlagen gut mit Filtern ausgestattet, um diese negativen Auswirkungen zu minimieren. Eine kürzlich durchgeführte Studie, in der der Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen aus der Deponierung (ohne Energierückgewinnung) mit der Verbrennung (mit Energierückgewinnung) verglichen wurden, ergab, dass die Verbrennung in allen Fällen überlegen war, außer wenn Deponiegas zur Stromerzeugung gewonnen wird.

Kritik
Es wurde auch argumentiert, dass Energieeffizienz nur eine Überlegung bei der Entscheidung ist, welches alternative Verfahren anzuwenden ist, und dass es nicht auf das einzige Kriterium zur Bestimmung der Umweltverträglichkeit gesetzt werden sollte. Bei der einfachen Energieanalyse werden beispielsweise die Erneuerbarkeit von Energieflüssen oder die Toxizität von Abfallprodukten nicht berücksichtigt. Die Einbeziehung dynamischer Ökobilanzen erneuerbarer Energietechnologien (durch Sensitivitätsanalysen zur Planung zukünftiger Verbesserungen erneuerbarer Systeme und ihres Anteils am Stromnetz) kann dazu beitragen, diese Kritik zu mildern.

In den letzten Jahren hat die Literatur zur Ökobilanz der Energietechnologie begonnen, die Wechselwirkungen zwischen dem aktuellen Stromnetz und der zukünftigen Energietechnologie zu reflektieren. Einige Papiere konzentrierten sich auf den Lebenszyklus der Energie, während andere sich auf Kohlendioxid (CO2) und andere Treibhausgase konzentrierten. Die wesentliche Kritik dieser Quellen ist, dass bei der Betrachtung der Energietechnologie die wachsende Natur des Stromnetzes berücksichtigt werden muss. Wenn dies nicht der Fall ist, kann eine bestimmte Klasse von Energietechnologien während ihrer Lebensdauer mehr CO2 ausstoßen, als sie abschwächt.

Ein Problem, das die Energieanalysemethode nicht lösen kann, besteht darin, dass unterschiedliche Energieformen (Wärme, Elektrizität, chemische Energie usw.) selbst in den Naturwissenschaften aufgrund der beiden Hauptsätze der Thermodynamik unterschiedliche Qualität und unterschiedlichen Wert haben. Ein thermodynamisches Maß für die Energiequalität ist Exergie. Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik sollten alle Energieeinträge gleichgewichtig sein, während nach dem zweiten Gesetz verschiedene Energieformen mit unterschiedlichen Werten berücksichtigt werden sollten.

Der Konflikt wird auf eine der folgenden Arten gelöst:

Wertdifferenz zwischen Energieeinträgen wird ignoriert,
ein Wertverhältnis wird willkürlich zugewiesen (z. B. ist ein Stromstoß um das 2,6-fache wertvoller als ein Stromstoß von Wärme oder Brennstoff),
Die Analyse wird durch wirtschaftliche (monetäre) Kostenanalyse ergänzt.
Exergie anstelle von Energie kann die für die Lebenszyklusanalyse verwendete Metrik sein.

Kritiken
Die Ökobilanz ist ein leistungsfähiges Instrument zur Analyse entsprechender Aspekte quantifizierbarer Systeme. Nicht jeder Faktor kann jedoch auf eine Zahl reduziert und in ein Modell eingefügt werden. Starre Systemgrenzen erschweren die Berücksichtigung von Systemänderungen. Dies wird manchmal als Grenzkritik zum Systemdenken bezeichnet. Die Genauigkeit und Verfügbarkeit von Daten kann ebenfalls zur Ungenauigkeit beitragen. Beispielsweise können Daten aus generischen Prozessen auf Durchschnittswerten, nicht repräsentativen Stichproben oder veralteten Ergebnissen basieren. Darüber hinaus fehlen in der Ökobilanz generell die sozialen Auswirkungen von Produkten. Vergleichende Lebenszyklusanalysen werden häufig verwendet, um ein besseres Verfahren oder Produkt zu ermitteln. Aufgrund von Aspekten wie unterschiedlichen Systemgrenzen, unterschiedlichen statistischen Informationen, unterschiedlichen Produktverwendungen usw. können diese Studien jedoch leicht auf ein Produkt oder einen Prozess über ein anderes in einer Studie und das Gegenteil in einer anderen auf der Grundlage unterschiedlicher Parameter und Faktoren beeinflusst werden verschiedene verfügbare Daten. Es gibt Richtlinien, die helfen sollen, solche Konflikte in den Ergebnissen zu reduzieren, aber die Methode bietet dem Forscher immer noch viel Raum, um zu entscheiden, worauf es ankommt, wie das Produkt typischerweise hergestellt wird und wie es normalerweise verwendet wird.

Eine eingehende Überprüfung von 13 LCA-Studien zu Holz- und Papierprodukten ergab, dass die Methoden und Annahmen, die zur Überwachung des Kohlenstoffs während des Produktlebenszyklus verwendet werden, nicht einheitlich sind. Es wurden eine Vielzahl von Methoden und Annahmen verwendet, die zu unterschiedlichen und möglicherweise gegensätzlichen Schlussfolgerungen führten – insbesondere im Hinblick auf die Kohlenstoffbindung und Methanerzeugung in Deponien sowie auf die Kohlenstoffbilanzierung während des Waldwachstums und der Verwendung von Produkten.

LCA rationalisieren
Dieser Prozess umfasst drei Schritte. Erstens sollte eine geeignete Methode ausgewählt werden, um eine angemessene Genauigkeit mit einer akzeptablen Kostenbelastung zu kombinieren, um die Entscheidungsfindung zu lenken. Tatsächlich werden im LCA-Prozess neben der Rationalisierung der LCA auch das Öko-Screening und die vollständige LCA in Betracht gezogen. Ersteres konnte jedoch nur begrenzte Details angeben, und letzteres mit detaillierteren Informationen ist teurer. Zweitens sollte ein einzelner Spannungswert ausgewählt werden. Typische Ökobilanzen umfassen den Ressourcenverbrauch, den Energieverbrauch, den Wasserverbrauch, die Emission von CO2, giftige Rückstände und so weiter. Einer dieser Ausgänge wird als Hauptfaktor für die Messung in einer rationalisierten Ökobilanz verwendet. Energieverbrauch und CO2-Emissionen werden häufig als „praktische Indikatoren“ betrachtet. Zuletzt wird die in Schritt 2 ausgewählte Belastung als Standard verwendet, um die Lebensphase separat zu bewerten und die schädlichste Phase zu ermitteln. Für ein Familienauto könnte beispielsweise der Energieverbrauch als einziger Stressfaktor für die Beurteilung jeder Lebensphase verwendet werden. Das Ergebnis zeigt, dass die energieintensivste Phase eines Familienautos die Nutzungsphase ist.

Die Ökobilanzierung von technischem Material im Einsatz spielt eine wichtige Rolle bei der Energieeinsparung, Ressourcenschonung und Milliardeneinsparung, indem ein vorzeitiger Ausfall kritischer technischer Komponenten in einer Maschine oder Anlage verhindert wird. Ökobilanzdaten von oberflächengefertigten Materialien werden verwendet, um die Lebensdauer der technischen Komponente zu verbessern. Die Verbesserung des Lebenszyklus von Industriemaschinen und -geräten einschließlich Fertigung, Stromerzeugung, Transport usw. führt zu einer Verbesserung der Energieeffizienz, der Nachhaltigkeit und zum Negieren des globalen Temperaturanstiegs. Die geschätzte Reduktion der anthropogenen Kohlenstoffemissionen beträgt mindestens 10% der globalen Emission.