Gebundener Kohlenstoff

Was ist sogenannter gebundener Kohlenstoff?

Eingebetteter Kohlenstoff ist die Gesamtmenge an CO2e, die während des Produktionslebenszyklus eines Produkts ausgestoßen wird. Embodied Carbon – auch als eingebetteter Kohlenstoff bekannt – umfasst in erster Linie die Gewinnung und Veredelung von Rohstoffen, die Herstellung und die Montage. (Der Transport macht in der Regel nur einen geringen Prozentsatz des eingebetteten Kohlenstoffs aus.)

Die andere Hauptkategorie der Treibhausgasemissionen ist der Betriebskohlenstoff, der die Menge an Kohlendioxid-Äquivalenten (CO2e) darstellt, die während der Betriebsphase eines Gebäudes oder Produkts emittiert wird. Dazu gehören Energieverbrauch, Nutzung, Verwaltung und Wartung eines Produkts oder einer Struktur.

Unternehmen, die in der Lage sind, die Auswirkungen auf den Kohlenstoffausstoß während des Produktdesigns und der Herstellung zu bewerten, können Möglichkeiten zur Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes erkennen, die aufgrund der Komplexität dieses Prozesses oft verborgen bleiben.

Nachhaltige Strategien zur Dekarbonisierung der Produktion müssen den gesamten Lebenszyklus der Produktentwicklung (gebundener und betrieblicher Kohlenstoff) berücksichtigen, um die Umweltauswirkungen eines Produkts zu reduzieren.

Warum wird der Anteil des gebundenen Kohlenstoffs an den Treibhausgasemissionen immer größer?

Der Übergang zu einem saubereren Energienetz beschleunigt sich im Rahmen der Bemühungen um eine Reduzierung des Klimawandels. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) wuchs der Anteil der erneuerbaren Energien weltweit von 2023 bis 2023 um 50 %. Damit gingen im Jahr 2023 510 Gigawatt (GW) an erneuerbaren Energien ans Netz – das 22. Jahr in Folge, in dem die Kapazität an erneuerbaren Energien erhöht wurde.

Ein umweltfreundlicheres Energienetz in Verbindung mit Fortschritten bei der Elektrifizierung (z. B. Elektrofahrzeuge, die gasbetriebene Autos ersetzen) verringert den Kohlenstoffgehalt im Betrieb. Der Anteil des verkörperten Kohlenstoffs an den gesamten Treibhausgasemissionen nimmt daher zu und wird immer wichtiger. Nach Angaben des U.S. Department of Energy Office of Science and Technical Information ist ein Viertel des globalen Kohlenstoff-Fußabdrucks in gehandelten Gütern enthalten.

Und dieser Anteil variiert je nach Branche. Laut einem Bericht der Vereinten Nationen (UN) wird der verkörperte Kohlenstoff im Baustoff- und Bausektor zwischen 2020 und 2050 49 % der gesamten Kohlenstoffemissionen ausmachen. Zum Vergleich: Fast die Hälfte des gesamten CO2e eines Bauprojekts wird bereits freigesetzt, bevor die ersten Mieter einziehen. (Der verkörperte Kohlenstoff in Gebäuden macht fast 50 % des gesamten CO2e über den Lebenszyklus aus.)

Die Berechnung des verkörperten Kohlenstoffs ist weitaus komplizierter als die des betriebsbedingten Kohlenstoffs (im Betrieb). Die Hersteller müssen in der Lage sein, die verkörperten Kohlenstoffemissionen in ihren Design- und Produktionsprozessen zu messen, um die globale Erwärmung zu reduzieren.

Wie können Hersteller ihre verkörperten Kohlenstoffemissionen reduzieren?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Hersteller die Nachhaltigkeit verbessern können, z. B:

• Materialauswahl: Wählen Sie kohlenstoffarme Materialien, einschließlich recycelter Materialien oder biobasierter Alternativen, um die Emissionen zu reduzieren.
• Design für Effizienz: Entwickeln Sie Produkte so, dass der Materialverbrauch minimiert und die Energieeffizienz während der Nutzung maximiert wird, um den gebundenen Kohlenstoff und den Kohlenstoff in der Nutzung zu senken (z. B. kann die Verwendung leichterer Materialien für Transportprodukte den Kraftstoffverbrauch senken). Nutzen Sie Erkenntnisse aus der Fertigung, um die CO2e-Auswirkungen während der Entwurfsphase zu bewerten, und führen Sie „Was-wäre-wenn“-Szenarien durch, um Kosten, Nachhaltigkeit und Herstellbarkeit von Alternativen zu vergleichen.
• Design für die Fertigung:
  • Berücksichtigen Sie Fertigungsprozesse mit geringem Abfall (z. B. Kunststoffspritzguss anstelle von maschineller Bearbeitung, bei der ein größerer Anteil an Ausschuss anfallen kann).
  • Entwerfen Sie Produkte so, dass die Schritte im Produktionsprozess minimiert werden (z. B. keine Spezialwerkzeuge erforderlich sind).
  • Ermöglichung energiesparender Fertigungsprozesse (z. B. Minimierung des für die Zykluszeit erforderlichen Energieverbrauchs)
• Design für Service und Wartung: Vereinfachung der Wartung während der Nutzungsphase und Erleichterung des Zugangs, des Recyclings und der Entsorgung von Teilen und Komponenten während der End-of-Life-Phase.
• Energiemix für die Produktion: Beziehen Sie den Strom für die Produktion aus erneuerbaren Quellen, um die mit der Produktion verbundenen Emissionen zu reduzieren.
• Entwicklung für die Kreislaufwirtschaft: Führen Sie Initiativen wie Wiederaufbereitung und Aufarbeitung ein, um die Lebensdauer eines Produkts zu verlängern.
• Nutzen Sie Daten aus Lebenszyklusanalysen (LCA) als Entscheidungshilfe: LCA-Bewertungen erfassen den Kohlenstoff-Fußabdruck eines Produkts von der Wiege bis zur Bahre. Produktentwicklungsteams können LCA-Bewertungen ähnlicher, bereits existierender Produkte als Richtschnur für die Nachhaltigkeit heranziehen. Aufgrund der Komplexität der Ökobilanzdaten stehen sie den Designteams jedoch in der Regel nicht zur Verfügung, um die Entwicklung neuer Produkte zu unterstützen.
• Fördern Sie die Zusammenarbeit: Tauschen Sie Daten zur Produktnachhaltigkeit aus und arbeiten Sie mit Partnern in der Lieferkette zusammen, um den gebundenen Kohlenstoff zu reduzieren.

Wie geht die Baumaterialbranche mit dem Thema „embodied carbon“ um?

Initiativen für umweltfreundliches Bauen verlangen von den Unternehmen, dass sie Produkte entwickeln, die den Nachhaltigkeitskriterien entsprechen. Viele US-Gemeinden verlangen zum Beispiel für neue Gebäude eine LEED-Zertifizierung (Leadership in Energy and Environmental Design). Hersteller von Heiz- und Kühlsystemen (HVAC) und anderen Baumaterialien/Produkten müssen nachhaltige Produkte anbieten, die eine LEED-Zertifizierung ermöglichen.

Bauherren wiederum geben nachhaltigen Produkten für den Bau ihrer LEED-zertifizierten Neubauten den Vorrang. Um vom Markt für grünes Bauen zu profitieren, sichern sich die Hersteller von Bauprodukten Umweltproduktdeklarationen (EPDs), um zu zeigen, dass ihre Produkte Initiativen für grünes Bauen unterstützen. Bei einer EPD handelt es sich um einen von einer dritten Partei validierten Nachhaltigkeitsbericht für ein Produkt, in dem die Produktinformationen (z. B. Materialien) und die Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen während des gesamten Lebenszyklus aufgeführt sind. Eine verifizierte Produkt-EDV kann Entwicklern die für LEED und verwandte Bewertungssysteme für grünes Bauen erforderlichen Punkte liefern.