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Fachstelle Nachhaltigkeitsbewertung

Institutsweite zentrale Anlaufstelle für ökologische und ökonomische Technologiebewertung.

Neue Technologien werden häufig als rettende Lösungen dargestellt – sei es im sozioökonomischen Bereich oder unter dem Gesichtspunkt der ökologischen Nachhaltigkeit.

Doch aufgrund ihres neuartigen, schnell wachsenden und ungewissen Charakters können neue Technologien auch zu einem erhöhten Ressourcenverbrauch führen, wodurch alle Vorteile wieder aufgewogen werden.

Am INATECH wurde dazu die Fachstelle Nachhaltigkeitsbewertung eingerichtet. Sie bündelt Kompetenzen und Methoden zur Nachhaltigkeitsbewertung.

Die Fachstelle wird gefördert von der Eva-Mayr-Stihl-Stiftung.

Kompetenzen

Die Fachstelle Nachhaltigkeitsbewertung bündelt Kompetenzen und ermöglicht dadurch sämtlichen Professuren eine umfassende Bewertung ihrer Forschungsvorhaben. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf den folgenden Bereichen:

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Eingesetzte Methoden

Schwerpunktmäßig werden die folgenden Methoden eingesetzt:

Lebenszyklusanalyse/Ökobilanz (LCA)

Die Ökobilanz ist eine systematische Analyse der ökologischen Auswirkungen von Produkten oder Dienstleistungen über die gesamte Lebensdauer. Dem Produkt werden nach dem Verursacherprinzip die verwendeten Ressourcen (Material und Energie) und die verursachten Emissionen (Luft, Wasser, Erde) von der Gewinnung der Rohstoffe über Produktion, Distribution und Nutzung bis zur Entsorgung zugeordnet. Die Lebenszyklusanalyse kann dabei zur Ermittlung der Umweltauswirkungen eines einzelnen Produktes als auch zum Vergleich von Produkten, die die gleiche Funktionalität oder den gleichen Nutzen aufweisen, eingesetzt werden.

Lebenszykluskostenrechnung (LCC)

Die Lebenszykluskostenrechnung analysiert die Kosten eines Produktes oder einer Dienstleistung über dessen gesamte Lebensdauer. Die Lebenszykluskostenrechnung wird als Verfahren zur Planung, Beurteilung und zum Vergleich von Investitionsalternativen sowie zur Wirtschaftlichkeitsanalyse von Systemen und Produkten verwendet

Stoffstromanalyse (Material flow analysis MFA)

Die Stoffstromanalyse bilanziert Stoff- und Energieströmen innerhalb eines Systems sowie über dessen Systemgrenzen hinaus. Ein System kann dabei z.B. Verfahren, Dienstleistungen, Branchen, oder Volkswirtschaften sein. Die Stoffstromanalyse erlaubt die Analyse der Versorgungsketten insbesondere in Hinblick auf die Ressourceneffizienz.

Fallbeispiel »Recycling von Flaschenverschlüssen in Sandwich-Strukturen«

Dieses Fallbeispiel zeigt den Einsatz von industrieökologischen Methoden im Rahmen einer Doktorarbeit am INATECH.

P. Oliveira, S. Kilchert, M. May, T.H. Panzera, F. Scarpa, S. Hiermaier: »Life cycle analysis of upcycled bottle caps as sustainable honeycomb-core«, Environmental Management, in review.

  • Herausforderung

    Die Wiederverwertung und effiziente Nutzung von Materialen und natürlichen Ressourcen ist ein wesentlicher Bestandteil einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft. Inwieweit ein technischer Ansatz in dieser Hinsicht einen Vorteil verspricht, ist jedoch oft schwer zu beurteilen, da Wiederverwertung nicht nur zu einer ressourcenschonenderen Nutzung, sondern auch zu veränderten mechanische Eigenschaften führt, was häufig eine andere Anwendung eines Materials zur Folge hat. Um festzustellen, unter welchen Bedingungen ein technischer Ansatz für die ökologische Performance vorteilhaft ist, ist es daher notwendig, die ingenieurwissenschaftliche und die industrieökologische Perspektive miteinander zu verbinden.

  • Methode

    Aus ingenieurwissenschaftlicher Perspektive wurden die mechanischen Eigenschaften verschiedener Recyclingmaterialien und -strukturen, die verschiedene Optionen für die Komponenten einer Sandwichstruktur darstellen, experimentell charakterisiert. Aus industrieökologischer Perspektive wurden dann die mit den Material- und Strukturoptionen verbundenen Umweltauswirkungen mit Hilfe der Ökobilanzierung bewertet. Untersuchte Beispiele sind z.B.:

    – Recycelte Flaschenverschlüsse aus verschiedenen Produktionsstandorten als Sandwich-Kern
    – Deckschichten aus Flachslaminat, recyceltem PET und Aluminium
    – Epoxid- und biobasierte Polymerklebstoffe

    Auf der Grundlage der beobachteten Stärken und Schwächen der verschiedenen Material- und Strukturoptionen ist es möglich, die Kombinationen der Sandwich-Komponenten zu identifizieren, die ein vorteilhaftes Gleichgewicht in Bezug auf mechanische und ökologische Performance darstellen.

  • Ergebnisse

    Die Zielvorgabe der vorliegenden Analyse bestand darin, das Gewicht und den ökologischen Fußabdruck der Sandwichstruktur zu minimieren und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften (in diesem Fall dynamische Impaktlast, Biegesteifigkeit und -festigkeit) zu erhöhen. Eine Ausgewogenheit dieser Aspekte wird durch das Verhältnis von Umweltindikatoren, z.B. Klimaänderungspotenzial (kg CO2-Äq.), zu den gewichtsspezifischen mechanischen Eigenschaften, wie Biegemodul oder Schlagzähigkeit, bewertet. Niedrigere Verhältnisse weisen auf einen geringeren spezifischen ökologischen Fußabdruck gegenüber den mechanischen Eigenschaften hin.

    Insgesamt zeigt das Recycling von Flaschenverschlüssen in Sandwich-Strukturen eine vielversprechende Umweltleistung und mechanische Eigenschaften. Das Verhältnis zwischen der mechanischen Leistung der Flaschenverschlussplatte und ihres Lebenszyklus wies bis zu 71% geringere spezifischen Emissionen mit nachhaltigeren Komponenten auf. Die betrachteten Sandwichstrukturen mit dem recycelten Wabenkern aus Flaschenverschlüssen wies im Hinblick auf Indikatoren bezüglich des Klimawandels um bis zu 14% geringere Werte im Vergleich zu kommerziellen Waben aus der Literatur auf.

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Kontakt

Die Fachstelle Nachhaltigkeitsbewertung erreichen Sie unter folgendem Kontakt:

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Dr. Sebastian Kilchert
Fachstelle Nachhaltigkeitsbewertung

INATECH, Emmy-Noether-Str. 2,
D-79110 Freiburg

Tel.: 0761/203-54248
sebastian.kilchert@inatech.uni-freiburg.de