Lebenszyklusanalyse (LCA)

Die Klima- und Umweltprobleme, mit denen die Menschheit in den kommenden Jahrzehnten konfrontiert ist, gehören zu den größten Herausforderungen unserer Zeit. Treibhausgasemissionen, Boden- und Wasserverschmutzung sowie die Zunahme von Plastikabfällen sind nur einige der Probleme, die konkrete und datenbasierte Antworten erfordern.

Eine zentrale Frage in diesem Zusammenhang lautet: Wie können wir die Umweltwirkungen der Produkte und Dienstleistungen, die wir täglich nutzen, quantifizieren?

Eine der effektivsten Methoden zur Beantwortung dieser Frage ist die Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA).

Was ist eine LCA?

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist ein international standardisiertes methodisches Instrument zur Bewertung der gesamten Umweltbelastung eines Produkts oder einer Dienstleistung über den gesamten Lebenszyklus hinweg – von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und Nutzung bis hin zur Entsorgung.

Diese Analyse bildet die Grundlage für Dokumente wie Environmental Product Declarations (EPD) und Product Carbon Footprints (PCF), die eine transparente Kommunikation der Umweltwirkungen gegenüber Kunden, Verbrauchern und Stakeholdern ermöglichen.

Die Phasen einer Lebenszyklusanalyse

Eine LCA besteht aus vier Hauptphasen:

1. Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
   In dieser Phase werden das zu analysierende Produkt, die funktionale Einheit (z. B. ein in einem bestimmten Land hergestelltes Elektrofahrzeug mit einer definierten Laufleistung) und die Systemgrenzen festgelegt.
2. Sachbilanz (LCI – Life Cycle Inventory)
   Dabei werden die Eingaben (Rohstoffe, Energie usw.) und Ausgaben (Emissionen, Abfälle usw.) des Systems erfasst und quantifiziert. Diese Phase ist oft die komplexeste, da die Qualität der Ergebnisse stark von der Genauigkeit der Daten abhängt. Idealerweise werden Primärdaten (direkt vom Unternehmen oder Auftraggeber bereitgestellt) verwendet; falls diese fehlen, können Sekundärdaten aus spezialisierten Datenbanken genutzt werden.
3. Wirkungsabschätzung (LCIA – Life Cycle Impact Assessment)
   Die gesammelten Daten werden mithilfe anerkannter Methoden ausgewertet. Je nach Ansatz (z. B. IPCC für Klimaauswirkungen, ReCiPe für eine breitere Umweltbewertung) werden verschiedene Indikatoren untersucht – etwa Klimawandel, Wasserverbrauch, Ökotoxizität oder Ressourcenerschöpfung.
4. Interpretation der Ergebnisse
   In der abschließenden Phase werden die Ergebnisse analysiert und diskutiert, um die wichtigsten Umweltkritikalitäten zu identifizieren und mögliche Korrektur- oder Verbesserungsmaßnahmen vorzuschlagen. Der LCA-Prozess ist iterativ aufgebaut – ein kontinuierlicher Austausch zwischen den Phasen gewährleistet Konsistenz und Vollständigkeit der Analyse.

Abbildung 1: Die vier Phasen einer LCA

Wie wird eine LCA strukturiert?

Die Analyse wird durch eine Reihe von „Blöcken“ (oder Prozessen) aufgebaut, von denen jeder eine Einheit des Systems mit spezifischen Eingaben und Ausgaben darstellt.

Beispielsweise muss zur Bewertung der Umweltwirkung von Wasserkraft die Errichtung der Infrastruktur (z. B. eines Damms), die verwendeten Materialien und deren Transport berücksichtigt werden.

Eine detaillierte Aufteilung in Blöcke ermöglicht es, die umweltkritischsten Phasen des Lebenszyklus eines Produkts präzise zu identifizieren und strategische Entscheidungen zur Umweltverbesserung zu treffen.

In manchen Fällen kann eine einzelne Phase dominierend sein, in anderen tragen mehrere Lebenszyklusphasen signifikant zum Gesamteinfluss bei.

Die Rolle der LCA in der Dekarbonisierung

Im Kontext des ökologischen Wandels ist die LCA ein wesentliches Instrument zur Bewertung des tatsächlichen Beitrags verschiedener Technologien zur Dekarbonisierung.

Bei der Analyse der Stromerzeugung lassen sich beispielsweise die CO₂-Emissionen pro erzeugter kWh zwischen verschiedenen Energiequellen vergleichen.

Durch LCA-Studien können niedrigemittierende Energiequellen – wie Photovoltaik, Windkraft, Wasserkraft, Geothermie und Kernenergie – identifiziert oder die Umweltleistungen von Produkten im Vergleich zu herkömmlichen Alternativen präziser bewertet werden, wobei der gesamte Lebenszyklus berücksichtigt wird.

Abbildung 2: LCA der Energiequellen

Schlussfolgerungen

Die Lebenszyklusanalyse ist ein zunehmend strategisches Instrument für Unternehmen, öffentliche Einrichtungen und politische Entscheidungsträger.

Ihre Anwendung ermöglicht nicht nur eine wissenschaftlich fundierte Bewertung der Umweltwirkungen, sondern auch die Identifizierung konkreter Lösungen zur Reduktion von Emissionen, zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Verbesserung der gesamten Nachhaltigkeit.

Autoren 

Prof. Erwin Rauch und Mattia Gualco – Sustainable Manufacturing Lab, Freie Universität Bozen