Um einen Kraftstoff umfassend zu bewerten, haben Forscher der Universität Stuttgart auch die Produktion berücksichtigt. Drei Jahre lang haben sie die nötigen Werte zusammengetragen. Ihr Ergebnis: der untersuchte synthetische Diesel schützt das Klima sehr.

Stuttgart - Wer möglichst umweltfreundlich konsumieren will, muss beim Einkauf viele Faktoren beachten: Lieber die Bio-Bananen aus Ecuador oder die heimischen Äpfel? Wasser lieber in Glasflaschen aus Italien oder in Plastikflaschen aus der Region? Lieber ein Erdgas- oder ein Elektroauto? Um zu ermessen, wie sich ein Produkt auf die Umwelt auswirkt, werden häufig Ökobilanzen erstellt. Forscher der Universität Stuttgart haben nun eine solche Ökobilanz für einen synthetischen Dieselkraftstoff erstellt. Mit diesem alternativen Diesel, der unter Einsatz von erneuerbarer Energie aus Kohlendioxid und Wasser hergestellt wird und nicht – wie Biodiesel – aus Raps oder anderem Pflanzenmaterial, kann laut den Forschern gegenüber fossilen Kraftstoffen bis zu 85 Prozent CO2 eingespart werden – aber nur unter bestimmten Bedingungen.

 

In einer Ökobilanz werten Wissenschaftler den gesamten Lebenszyklus eines Lebensmittels oder anderen Produkts aus. Sie wollen dabei unter anderem ermitteln, wie hoch das Treibhauspotenzial ist, also wie viel CO2 im gesamten Prozess in die Atmosphäre entweicht. Wichtig sind auch das Versauerungspotenzial (durch Schwefelsäure, auch bekannt als „saurer Regen“), das sogenannte fotochemische Oxidantienbildungspotenzial (durch Stickoxide und Kohlenwasserstoffe, auch bekannt als „Sommersmog“) sowie der Verbrauch von Rohstoffen und die Entstehung von Feinstaub. Ökobilanzen unterscheiden sich darin, welche Zeitspanne im Leben eines Produkts sie berücksichtigen. Möglich sind „from cradle to gate“, also von der Wiege bis zum Werkstor, und „from cradle to grave“, von der Wiege bis zur Bahre, das heißt bis zur Entsorgung oder dem Recycling.

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Die Grundlage jeder Ökobilanz ist ein umfassender Datensatz, der die Emissionen für jeden verwendeten Stoff, oft mehrere Hundert, beinhaltet. Die Stuttgarter Forscher untersuchten einen Dieselkraftstoff, der seit Anfang 2015 von der Dresdner Firma Sunfire auf der Basis von CO2 und Wasser hergestellt wird. Das Verfahren in Kürze: bei hohen Temperaturen wird Wasserdampf in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Der Sauerstoff entweicht, der Wasserstoff wird mit Kohlendioxid gemischt; aus der Reaktion entstehen Wasser und ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. In einem weiteren Reaktor reagieren diese Stoffe miteinander und es entstehen Wasser und Kohlenwasserstoff – der Diesel.

Auch die Raffinerie ist relevant

Bei ihrer Ökobilanz berücksichtigten die Stuttgarter Forscher nicht nur die Emissionswerte des Kraftstoffs, wenn er in einem Dieselmotor verbrannt wird, sondern auch die Werte jedes einzelnen Stoffes bei der Herstellung der Anlage – also zum Beispiel Stahl, Beton und Kunststoff. Neben anderen freigesetzten Stoffen interessiert die Forscher und die Hersteller am meisten das für das Klima relevante CO2. Für dessen Berechnung werden nicht nur die tatsächlich ausgestoßenen CO2-Mengen in die Bilanz aufgenommen, sondern auch andere Gase in CO2-Äquivalente umgerechnet. Ein Kilogramm Methan entspricht beispielsweise 25 Kilogramm CO2, weil es deutlich stärker zum Treibhauseffekt beiträgt als Kohlendioxid.

Die Stuttgarter Wissenschaftler arbeiteten mit einer Bilanzierungs-Software namens GaBi; die Abkürzung steht für: ganzheitliche Bilanzierung. Dort ist beispielsweise das Kilogramm Beton mit dem Durchschnittswert von 0,11 Kilogramm CO2-Ausstoß hinterlegt. Die für die Produktionsanlage verwendete Menge Beton erfuhr die Gruppe um Aleksandar Lozanovski vom Lehrstuhl für Bauphysik der Universität Stuttgart vom Dresdner Hersteller; diese Zahl speisten sie neben vielen anderen in die GaBi-Software ein. „Als die ersten Ökobilanzen in den 90er Jahren erstellt wurden, war die Erhebung der Daten für Stahl und Kunststoff jeweils eine Diplomarbeit für sich“, erzählt Lozanovski. Heute bringen die meisten Programme schon die Datensätze für alle Rohstoffe mit.

Der Bau der Anlage und die Produktion des synthetischen Diesels werden am Computerbildschirm als zwei Kästen dargestellt. Per Mausklick kann man die beiden Prozesse in immer kleinere Einheiten aufdröseln und so die Werte der einzelnen Bestandteile betrachten, die innerhalb der Dieselherstellung eine Rolle spielen – zum Beispiel die Emissionen für die verwendeten Stoffe beim Gebäude, den Reaktoren, den Rohren, dem Stahlgerippe, dem Dach oder der Dämmung.

Einsparung von 85 Prozent CO2

Ein wichtiger Teil der Arbeit bei der Erstellung einer Ökobilanz ist das Sammeln der Daten, das viel Kooperation mit den verschiedenen Projektpartnern erfordert. Drei Jahre brauchten Aleksandar Lozanovski und seine Kollegen, um die Ökobilanz zu erstellen. Das Ergebnis: mit dem neuen Diesel kann gegenüber fossilen Alternativen bis zu 85 Prozent CO2 eingespart werden – sofern Wärme und Strom, die in der Anlage bei der Produktion des Kraftstoffs benötigt werden, aus erneuerbaren Quellen stammen. Es ist also nicht die Verbrennung im Motor selbst, sondern der komplette Herstellungsprozess, der den Stoff so umweltfreundlich macht.

Ein kritischer Punkt ist die Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Ökobilanzen. Zwar gibt es für die Bewertung einiger industrieller Prozesse eine weltweit gültige ISO-Norm. Die darin enthaltenen Vorgaben bestimmen aber eher Formalia: zum Beispiel, dass jede Ökobilanz einen Ziel- und Untersuchungsrahmen sowie eine Auswertung enthalten muss. Außerdem sieht die Norm auch eine unabhängige Prüfung der Ergebnisse vor. Nicht festgelegt wird hingegen, welche Emissionswerte für die einzelnen Stoffe verwendet werden sollen. Das europäische Forschungsinstitut Joint Research Center hat sich eine Übersicht verschafft und ist auf 61 Programme zur Ökobilanzierung gekommen. Allen Programmen können unterschiedliche Datensätze zugrundeliegen. Daher meint Silke Feifel vom Karlsruher Institut für Technologie: „Ökobilanzen sind untereinander nicht vergleichbar. Vergleiche können nur vorgenommen werden, wenn nutzengleiche Produkte im gleichen Untersuchungsrahmen bei gleichen Annahmen untersucht wurden.“

Die Begriffe Ökobilanz, Fußabdruck, Rucksack

Begriff
Eine Ökobilanz ist eine umfassende Analyse des gesamten Lebenskreislaufs eines Produkts im Hinblick auf die Umweltauswirkungen. Bei vergleichenden Bilanzen werden mehrere, in der Herstellung und Art ähnliche Produkte gegenübergestellt. Ganzheitliche Bilanzen beziehen außerdem wirtschaftliche, technische und soziale Aspekte mit ein.

Ergänzung
Teil jeder Ökobilanz ist eine Sachbilanz, bei der sämtliche verwendete und abgegebene Rohstoffe („inputs“ und „outputs“) über die gesamte Lebensdauer eines Produkts berechnet werden. Wird am Ende der Bilanz ein einzelner Stoff herausgegriffen, ist auch vom ökologischen Fußabdruck die Rede, also etwa dem CO2-Fußabdruck, der das Treibhauspotenzial beschreibt. Beim ökologischen Rucksack wird das Gewicht aller bei der Herstellung eines Produkts verbrauchten natürlichen Ressourcen in Kilogramm berechnet.