Hintergrund:
Der Abbau, die Weiterverarbeitung und der Einsatz von Rohstoffen für die Bereitstellung von Produkten, Dienstleistungen und Infrastrukturen führen zu Umweltbelastungen auf der In und Output-Seite der Technosphäre. Aufgrund des globalen Wirtschaftswachstums und einer steigenden Weltbevölkerung wird für die Zukunft ein ansteigender Rohstoffbedarf erwartet.
Europäische und nationale Initiativen, wie z.B. Resource-efficient Europe oder ProgRess II, haben Maßnahmen formuliert, um die Herstellung, Nutzung und das Recycling von Produkten so zu gestalten, dass möglichst wenig Primärrohstoffe aus der Umwelt für ein Produkt oder eine Dienstleistung, gemessen als Funktionelle Einheit (FE), aufgewendet werden müssen.

Für die Bestimmung der Materialaufwendungen sind drei Materialflüsse von Bedeutung. Erstens, der direkte Materialeinsatz in die verwendeten Produkte. Dieser Materialeinsatz wird als Ergebnis der Sachbilanz einer Lebenszyklusanalyse (LCA) ermittelt z.B. als Menge an Kupfer, Holz etc. die für die Bereitstellung der FE erforderlich ist. Zweitens der Input an Primärrohstoffen, d.h. die Menge an Rohstoffen, die zur Bereitstellung des bilanzierten Materialeinsatzes der Natur entnommen werden, z.B. das Kupfererz oder das Schnittholz. Dieser Prozessschritt wird auch als genutzte Extraktion bezeichnet. Drittens ist zu beachten, dass für die Entnahme von Primärrohstoffen immer auch Primarmaterialien entnommen werden müssen, die keinen ökomischen Wert besitzen (ungenutzte Extraktion). Sie werden
daher nicht weiterbearbeitet und verbleiben im Naturraum i.e. das Deckgebirge der Kupfermine oder das Geäst und die Borke des Baumes.

Zur Bestimmung des Materialfußabdrucks von Produkten und Dienstleistungen werden, wie bei der ökonomieweiten Materialflussanalyse, zwei Indikatoren verwendet:
(1) Total Material Requirement (TMR) misst die Menge an Primärextraktionsmaterial (genutzte und ungenutzte Extraktion)
(2) Raw Material Input (RMI) misst den Input an Primärrohstoffen (genutzte Extraktion)

Aufgabenstellung:
Grundlage für die softwaregestützte Berechnung von RMI und TMR ist ihre Implementation als Wirkungsindikatoren in openLCA unter Verwendung von LCA-Datenbanken wie bspw. ecoinvent. Hierzu müssen die Charakterisierungsfaktoren der Indikatoren mit den Elementarflüsse verknüpft werden, die den Transfer der Materialien von der Natur in die Technosphäre beschreiben. In der Berechnung des Produktmaterialfußabdrucks werden bisher nur die abiotischen Anteile der Indikatoren RMI abiotisch und TMR abiotisch berücksichtigt. Zukünftig sollen auch die biotischen Anteile RMI biotisch und TMR biotisch berechnet werden, die sich wiederum sich aus einem agrar-, forst- und fischereiwirtschaftlichen Anteil zusammensetzen. Elementarflüsse und Charakterisierungsfaktoren für die Bestimmung dieser Anteile der Indiaktoren liegen bisher nur in Ansätzen vor. Die vorliegende Arbeit soll die konzeptionelle Grundlage entwicklen und die notwendigen Daten bereitstellen, um für die in der LCA-Datenbank ecoinvent berücksichtigten agrarischen Materialien den Produktmaterialfußabdruck berechnen zu können.

Arbeitsschritte:

• Bestimmung der zu berücksichtigenden agrarischen Materialien mit Fokus auf die verwendete Datenbasis in ecoinvent (Version 3.1)
   
• Ermittlung des Stands der Technik zur Bestimmung der Materialanteile bei der Ernte agrarischer Güter (Literatur- und Datenrecherche)

• Entwicklung der ökobilanziellen Methodik zur Bestimmung des agrischen Anteil des Produktmaterialfußabdrucks

• Berechnung der Charakterisierungsfaktoren CF RMI agrarisch und CF TMR agrarisch für die in ecoinvent berücksichtigten agrarischen Materialien

• Implementierung der softwaregestützten Berechnung der agrarischen Anteile von RMI biotisch und TMR biotisch in openLCA unter Berücksichtigung von Unsicherheiten

• Einordung der Daten und Ergebnisse

Dauer:
6 Monate

Betreuer:
Prof. Dr. Stefan Bringezu/Dr. Clemens Mostert

Kontakt:
Dr.-Ing. Clemens Mostert
Tel: +49 561 804-6131
Mail: mostert@uni-kassel.de