4.5 PUIS und ihre Eigenschaften: Ökologische Produktbewertung - Eindimensionale Methoden

Diese Gruppe der sog. "eindimensionalen Methoden" umfasst Methoden, welche Belastungen nur in einer Dimension betrachten. Dies ist bei MIPS der Materialeinsatz, bei KEA der Energieeinsatz und bei SPI bzw EFP der Flächenverbrauch.

4.5.1 Kumulierter Energieaufwand

4.5.1.1 Kürzel, Synonyme

KEA

4.5.1.2 Beschreibung

Der KEA wurde Anfang der 80er Jahre entwickelt und ist einer der ältesten Indikatoren. Weder die Urheber noch der Ort der Entstehung können nachvollzogen werden. Der KEA hat sich wahrscheinlich aus einer Debatte heraus entwickelt, welches Energiesystem über den Lebenszyklus gesehen die beste Effizienz aufweist. Der KEA ist mittlerweile insbesondere in Deutschland eine beliebte Bewertungsmethode geworden. Vor allem das UBA Berlin ist auf dem Gebiet weiterhin aktiv (vgl. auch das GEMIS Modell, http://www.oeko.de/service/kea/).

Das Ziel der Bewertung ist es, den Energieaufwand zur Erzeugung eines Produktes (Dienstleistung) über die gesamte Vorkette aufzuzeichnen und zusammenzufassen. Dabei werden die einzelnen Energieaufwendungen kumuliert, egal woher sie stammen. Heute werden auch bereits Daten erhoben, die den Anteil verschiedener Energieformen (erneuerbar, fossil, atomar, etc.) enthalten. Auf dieser Basis können noch differenziertere Aussagen getroffen werden. Der KEA soll als einfacher Vergleich (Benchmarking) für konkurrierende Produkte herangezogen werden können.

4.5.1.3 Wertgrundlage und Basisdimension

Der KEA geht davon aus, dass der Energieeinsatz (und implizit die damit einhergehenden Emissionen) heute der wichtigste Umwelteinfluss ist. Im klassischen KEA werden alle Energiearten gleich behandelt. Das kann bei Produktionssystemen mit unterschiedlicher Energiebasis (zB erneuerbar-fossil) zu befremdenden Aussagen führen.

Als Basiseinheit wird die Energie verwendet, die das Produkt in der gesamten Vorkette inklusive der Nutzung benötigt. Es liegt wegen der fehlenden Technologiebetrachtung eine nur geringe Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen des Wirtschaftssystems und den verwendeten Techniken vor. Eine Integration des Vorsorge- und Vorsichtsprinzips ist nicht gegeben.

4.5.1.4 Anwendungsbereiche und Eignung

Der KEA wird seit langem auf ein sehr breites Feld von Prozessen und Aktivitäten (Produkte) angewendet. Dieses Feld enthält zB Chemikalien, Baustoffe, Dämmstoffe, Dünger, Müll, Agrarprodukte und natürlich die verschiedensten Energiesysteme.

Der KEA ist ein mittlerweile bekannter Indikator, der auch deshalb häufig verwendet wird, weil es viele Vergleichswerte gibt. Überall dort, wo Energie eine zentrale Rolle spielt, ist der KEA das geeignete Maß. "Blinde Flecken" des KEA sind natürlich Flächenbedarf und Emissionen. KEA und Emissionen sind im GEMIS Modell des UBA Berlin vereint, was als Erweiterung gesehen werden kann. Sind die verwendeten Daten der speziellen Energiesysteme (atomar, fossil, Wasser- und Windkraft, etc.) nachvollziehbar dokumentiert, so hat man eine bessere Entscheidungsgrundlage als mit dem klassischen KEA.

4.5.1.5 Kommunikationseigenschaften

Der KEA ist eine gut kommunizierbare, öffentlichkeitswirksame Maßzahl mit pädagogischem Mehrwert, die das Bewusstsein für den Energiebedarf schärft.

Mit Vorsicht sind die "blinden Flecken" des KEA in bezug auf Flächenverbrauch und Emissionen zu behandeln.

4.5.1.6 Literatur, Links

• Bansal, K, et al. (1998): Material and Energy demand for selected Renewable Energy Resources. INI 305-96, im Auftrag des Internationalen Büros des BMBF.
• Siehe auch: www.oeko.de/service/kea/
• GEMIS Österreich

4.5.2 Materialinput pro Serviceeinheit

4.5.2.1 Kürzel, Synonyme

MIPS

4.5.2.2 Beschreibung

Der MIPS wurde seit 1992 am Wuppertal Institut für Klima und Umwelt durch F. Schmidt-Bleeck und sein Team entwickelt. Seitdem wurde das Konzept durch weltweite Vorträge der Ersteller in vielen Ländern (insbesondere in Europa) aufgenommen und weiterentwickelt. Bekannt wurde das MIPS-Konzept vor allem durch die darauf gestützten Programme zur Reduktion der bewegten Massen um den Faktor 4 bzw den Faktor 10. Institutionen zur Umsetzung dieser Ziele sind meist auch die Förderer der MIPS-Methodik.

Der MIPS Zahlenwert berechnet sich als Quotient aus dem Materialinput (kg Masse), der für die Produktion des jeweiligen Produktes notwendig ist und der Serviceeinheit, welche ein Maß für die Nutzung des Produktes darstellt. Das MIPS-Konzept und seine praktische Anwendung in Form einer Materialintensitätsanalyse (MAIA) kann in vielfältiger Art und Weise in Unternehmen und Volkswirtschaften zur Anwendung kommen. Der MIPS stellt ein grundlegendes Maß für die Abschätzung der ressourcenseitigen Umweltbelastung eines Produktes dar. Das Konzept hilft auch bei der Neuentwicklung von Produkten nach ökologischen Gesichtspunkten, wenn der Schwerpunkt auf Langlebigkeit, Service- und Reparaturfreundlichkeit und Wieder- bzw Weiterverwertbarkeit gelegt wird.

Auf nationaler Ebene lassen sich mit dem MIPS gesamtwirtschaftliche Stoffstromabschätzungen erstellen, die als Bewertungsgrundlage in Hinblick auf eine zukunftsfähige Gesellschaft dienen können. Ziel des MIPS ist es, den Menschen vor Augen zu führen, welche Massenströme durch die Inanspruchnahme von Gütern bewegt werden. Gleichzeitig wird postuliert, dass die Größe der Massenströme, nicht deren Qualität, für die Umweltwirkung ausschlaggebend sind.

4.5.2.3 Wertgrundlage und Basisdimension

Der Schwerpunkt der Bewertung liegt auf der bewegten Masse, die als das wesentliche Maß für die Umweltbelastung gesehen wird. Wenn ein Prozess viel Abfall produziert, ist auch der Ressourceneinsatz hoch; nachdem langfristige Umweltschäden nicht vorausgesagt werden können, verzichtet der MIPS auf eine Differenzierung hinsichtlich der unterschiedlichen Qualitäten der Massen.

Der Ressourceneinsatz wird beim MIPS über Massenflüsse berechnet. Diese werden über den Lebenszyklus gemäß bilanztechnischer Richtlinien zusammengeführt. Auf der Input-Seite von neuen Prozesseinheiten hat damit jedes Gut einen Rucksack an Massen, der ein Maß für dessen Umweltgefährdung darstellt. Es liegt damit eine Abhängigkeit vom Recyclinggrad der Wirtschaft und des primären Sektors vor.

Nachdem das Konzept für nachwachsende Rohstoffe widersprüchliche Aussagen lieferte (zB wurde eine Biomasseheizung schlechter als eine Ölheizung bewertet), wurde der Rucksack in 5 Fächer unterteilt:

• abiotische Ressourcen
• biotische Ressourcen
• Wasser
• Luft
• Boden

für die es jedoch keine gemeinsamen Interpretationsrichtlinien gibt.

MIPS ist vor allem ein Rechenwert für Benchmarks, meist mit der Zielrichtung auf Reduktion der bewegten Massen (Faktor 4, Faktor 10). Es gibt aber keinen Wert für den "ökologisch erlaubten" MIPS.

4.5.2.4 Anwendungsbereiche und Eignung

Der MIPS wurde bereits in vielen Nationen auf unterschiedliche Prozesse angewendet. Eine lange Liste von MI-Werten (jenen Gewichtungsfaktoren, die auch "ökologischer Rucksack" genannt werden) findet man unter www.wupperinst.org/Projekte/mipsonline/index.html. Diese Prozesse reichen von der Mineral- und Erzproduktion, über die Produktion biogener Stoffe bis zu Chemikalien. Es gibt auch MI-Analysen von Gebrauchsgütern (zB Kotflügel) und Lebensmitteln (zB Joghurt).

Viele der Fallbeispiele wurden für und in der Industrie gerechnet, es gibt aber nur wenig Beispiele für die Anwendung für strategische Fragestellungen, Kommunikation mit Behörden und bei systemischen Produktionslösungen, da die Outputseite nicht betrachtet wird. Dazu kommt die Aggregation in 5 Klassen, wobei keine Gewichtung der Klassen untereinander angeboten wird. Der Erfahrung nach gibt es selten Bewertungsfälle, die in allen Klassen besser sind. Daher können zB nachwachsende und mineralische Rohstoffe nicht direkt miteinander verglichen werden.

4.5.2.5 Kommunikationseigenschaften

Der MIPS ist eine einfach kommunizierbare Maßzahl, das Bewusstsein für Massenströme wird damit geschärft.

Mit Vorsicht sind die "blinden Flecken" des MIPS in Bezug auf Infrastruktur und auf die Outputseite (Emissionen) zu behandeln.

4.5.2.6 Literatur, Links

• Schmidt-Bleek, F. (1993): "MIPS - A Universal Ecologic Measure." Fresenius Environmental Bulletin, Birkhäuser Vol.2, 8, S. 407-412.
• EC Project No EV-5V-CT94-0374 (1996): "Operational Indicators for Progress towards Sustainability." (Coordination: J. Krozer, TME), European Comission, DG XII.
• MIPS online

4.5.3 Sustainable Process Index

4.5.3.1 Kürzel, Synonyme

SPI

4.5.3.2 Beschreibung

Der SPI wurde seit 1991 an der TU Graz, ab 1998 in der Privatwirtschaft konzeptiv und praktisch entwickelt. Der SPI ist eine hochaggregierte Maßzahl, welche die ökologischen Auswirkungen (Stoff- und Energieströme) einer Anlage, eines Prozesses, einer Region, oder allgemein eines Systems, auf der Basis von Flächenverbrauch zusammenfasst. Durch diese Aggregation können Ressourceneinsatz (Rohstoffe, Energie) und Emissionen in Luft, Wasser und Boden in einem vergleichbaren Maß dargestellt werden. Es ist Ziel des SPI, ein im Umweltbereich umfassendes Bewertungstool für strategische Fragestellungen zur Verfügung zu stellen. Nachhaltigkeit (Sustainability) wird im SPI-Konzept als die Einhaltung der Rahmenbedingungen gesehen, die von natürlichen Stoff- und Energieflüssen vorgegeben werden. Wenn der Mensch mit der Natur im Austausch steht, muss er den regionalen Rahmen einhalten. Wenn der Rahmen überzogen wird (was an einem hohen Flächenverbrauch abzulesen ist) ist die Entwicklung/der Prozess als "nicht nachhaltig" gegenüber der Umwelt zu sehen.

4.5.3.3 Wertgrundlage und Basisdimension

Die einem Massen- oder Energiestrom zugehörige Fläche (auch der Ökologische Fußabdruck genannt) entspricht dem Areal, das zur Beseitigung oder Wiederherstellung dieser Menge in gleicher Qualität benötigt wird. Basisdimension sind damit jene Quadratmeter (Erd)Oberfläche, die exklusiv für das System über ein 1 Jahr genutzt werden. Die Bewertungsgrundlagen sind auf die natürlichen Flussraten bezogen, von Region zu Region jedoch unterschiedlich. Die Wichtung im SPI hängt nicht vom Stand der Technik, Einzelmeinungen oder Standards ab – sie ist eine Funktion der natürlichen Generation (bzw Speicher) und Degeneration.

Der Ressourceneinsatz wird über Erneuerungsraten oder Erträge berechnet. Anthropogen verursachte Emissionen werden mit natürlichen Flüssen verglichen. Das Umweltkompartiment Wasser, zum Beispiel, wird über den Niederschlag, verringert um die Verdunstung, erneuert. Gleichzeitig werden über Grund- und Oberflächenwasser natürlich gelöste Stoffe abtransportiert. Niederschlag und Stofftransport sind in der Ökosphäre am einfachsten flächenbezogen darzustellen. Eine Emission einer Anlage in das Kompartiment Wasser wird im SPI-Konzept auf die natürliche Stromdichte bezogen, die durch den Wasserfluss pro m² in die Geosphäre sowie durch die natürlichen Übergangsströme in das Kompartiment Wasser bestimmt wird.

Der SPI weist damit folgende Charakteristika auf:

• integrierte Bewertung von Ressourcen und Emissionen auf einer Basis (Flächenbedarf, Ökologischer Fußabdruck); die Erstellung der Schwachstellenmatrix erfolgt gleichzeitig ressourcen- und medienübergreifend
• einfache Anpassung der Bewertungsbasis (Normalisierung der Daten über Erneuerungsraten und lokale, natürliche Konzentrationen) an lokale Gegebenheiten
• Die Methode ist durch die Anwendung des Vorsorgeprinzips richtungssicher und eher vorsichtig in den Aussagen.

4.5.3.4 Anwendungsbereiche und Eignung

Der SPI (bzw der Ökologische Fußabdruck) wurde bereits in der Industrie (Papier-, Elektronik-, Grundstoff- und Baustoffindustrie, Energiesysteme, Abfallwirtschaft), in Land- und Forstwirtschaft sowie bei der Evaluierung von Verkehrssystemen eingesetzt (siehe dazu auch http://vt.tu-graz.ac.at/spi/). Die Einsatzfähigkeit für Standort- und Regionsbewertung (Krotscheck & Narodoslawsky, 2000), Ecodesign (Produkt-, Prozess- und Nutzenbewertung) und zur Quantifizierung und Operationalisierung des Umweltmanagements (nach EMAS) wurde in Projekten dargestellt (zB Dielacher, 1997). Es liegen auch gute Erfahrungen bei der Unterstützung der Kommunikation mit Behörden vor. Nachdem viele Aussagen strategisch und für die Zukunft getroffen werden, hinkt die (wirtschaftliche) Umsetzung den Empfehlungen meistens nach. Oft mussten auch andere Indikatoren parallel bewertet werden (zB CO2, KEA), um politische Relevanzen zu verdeutlichen oder branchenspezifisches Benchmarking zu ermöglichen.

4.5.3.5 Kommunikationseigenschaften

Der SPI ist eine gut kommunizierbare, öffentlichkeitswirksame Maßzahl mit pädagogischem Mehrwert; das Bewusstsein für Begrenztheit der Flächen (Budgets), die Vielzahl der Auswirkungen und deren Wichtigkeit untereinander wird geschärft.

4.5.3.6 Literatur, Links

• Krotscheck, C., M. Narodoslawsky (1996): The Sustainable Process Index - A new Dimension in Ecological Evaluation. Ecological Engineering 6/4, S. 241-258.
• Krotscheck, C. (1997): How to Measure Sustainability? Comparison of flow based (mass and/or energy) highly aggregated indicators for eco-compatibility. EnvironMetrics, Vol. 8, S. 661-681.
• Dielacher, T. (1997): Ökologische Bewertung anthropogener Prozesse. Dissertation am Institut für Verfahrenstechnik der Technischen Universität Graz, Fakultät für Maschinenbau, Graz.
• Krotscheck, C. (1998): Quantifying the Interaction of Human and the Ecosphere: The Sustainable Process Index as Measure for Co-existence. In: F. Müller & M. Leupelt (Hg.): Eco Targets, Goal Functions, and Orientors. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, S. 467-480.
• Krotscheck, C., M. Narodoslawsky (2000): Nachhaltige Landentwicklung Feldbach. Endbericht im Auftrag von Bundesministeriums für Umwelt, Jugend und Familie, Land Steiermark und der Region Feldbach, Kornberg Institut für nachhaltige Regionalentwicklung und angewandte Forschung. Haus der Region, Dörfl 2, 8330 Kornberg.
• Krotscheck, C., I. Obernberger, F. König (2000): Ecological assessment of integrated bioenergy systems using the Sustainable Process Index. Biomass and Bioenergy 18, S. 341-368
• Narodoslawsky, M., C. Krotscheck (2000): Integrated ecological optimization of processes with the Sustainable Process Index. Waste Management, Volume 20, Issue 8, S. 599-603.

4.5.4 Ökologischer Fußabdruck

4.5.4.1 Kürzel, Synonyme

Ecological Footprint (EFP)

4.5.4.2 Beschreibung

Der Ökologische Fußabdruck (EFP) wurde 1992 an der Universität von Vancouver durch Wackernagel & Rees entwickelt. Seitdem wurde das Konzept durch weltweite Tätigkeit der Erfinder in vielen Ländern aufgenommen und weiterentwickelt.

Der EFP stellt jene Fläche dar, welche die Gesellschaft (eine Person, eine Stadt, eine Region) für ihren Stoffwechsel braucht. Ziel des EFP ist es demnach, den Menschen vor Augen zu führen, welche Fläche er durch seinen Gewohnheiten (Lebensstil) benötigt bzw beansprucht (von der Natur in Besitz nimmt).

4.5.4.3 Wertgrundlage und Basisdimension

Beim EFP wird der Ressourceneinsatz über den Lebenszyklus mit Erneuerungsraten bzw Erträgen berechnet. Es können keine fossilen oder atomaren Energiequellen, keine Emissionen oder Abfälle sowie notwendige Infrastruktur von Prozessen bewertet werden. Damit gibt der Indikator EFP nur im Bereich agrarischer Rohstoffe und Lebensmittel konzise Aussagen, was in der heutigen industriellen Verflechtung der westlichen Welt zu einem sehr kleinen Anwendungsgebiet führt.

Der Index verdeutlicht jedoch den Flächenbedarf des einzelnen Menschen oder kleiner Regionen sehr gut im groben Maßstab.

4.5.4.4 Anwendungsbereiche und Eignung

Der EFP (bzw die appropriated carying capacity "ACC") wurde bereits in vielen Nationen angewendet und im Auftrag der UNO für viele Staaten von M. Wackernagel berechnet (www.uno.org). Die Verdeutlichung der regionalen und globalen Umwelt-Verantwortung wird dabei sehr klar und deutlich ausgedrückt. Besonders bei technischen Fragestellungen kann der EFP aber nicht weiterhelfen, da keine Emissionen/Abfälle bewertet werden.

4.5.4.5 Kommunikationseigenschaften

Der EFP ist ebenso wie der SPI eine gut kommunizierbare, öffentlichkeitswirksame Maßzahl mit pädagogischem Mehrwert; das Bewusstsein für Begrenztheit der Flächen (Budgets), die Vielzahl der Auswirkungen und deren Wichtigkeit untereinander wird geschärft.

4.5.4.6 Literatur, Links

• Wackernagel, M. et al. (1993): How big is our Ecological Footprint? A Handbook for Estimating a Community's Appropriated Carrying Capacity. Discussion Draft, University of British Columbia, Vancouver, Canada.
• Rees, W.E. (1994): Revisiting Carrying Capacity: area-based indicators for sustainability. In Moser, F. (Hg): Proceedings of the international symposium: Evaluation criteria for a sustainable economy. EFB Event No. 90, Inst. of Chem. Eng., Unversity of Technology, Graz.
• Wackernagel, M. et al. (1999): National Natural Capital Accounting with the EFP Concept. Ecological Economics June 99, Vol. 29 (no. 3).
• Daxbeck, H. et al. (2001): Der ökologische Fußabdruck der Stadt Wien. Im Auftrag der MA 22, Ebendorferstraße 4. 1082 Wien.
• Best Foot Forward
• City Limits, London