CO2-Fußabdruck als repräsentativer Indikator für ökologische Nachhaltigkeit

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Verzeichnis der Symbole und Abkürzungen

1 Einführung

2 Zielstellung

3 Material und Methoden

4 Ergebnisse

5 Diskussion

6 Schlussfolgerungen

7 Zusammenfassung

8 Literaturverzeichnis

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Abb. 3.1: Betrachtete Lebenswegphasen bei einer cradle-to-gate, gate-to-gate- und einer crad- le-to-grave-Bilanzierung (nach Hottenroth 2013, S. 30)

Abb. 4.1: Zwischen dem PCF und einer Auswahl an Umweltwirkungs-Indikatoren beobachte­te Korrelationen (nach Laurent et al. 2012, S. 4103)

Tabellenverzeichnis

Tab. 4.1: Gegenüberstellung verschiedener Umweltwirkungen für unterschiedliche Lebens­mittel (LM) (verändert nach Reinhardt et al. 2020, S. 19)

Verzeichnis der Symbole und Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einführung

Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts für die Menschheit ist der voran­schreitende Klimawandel und die damit verbundene Umweltproblematik, die sich in extremen Wetterphänomenen, wie Dürren und Starkregen, drohender Ressourcenknappheit, ungerechter Ressourcenverteilung sowie weiteren äußert. Nachdem die Bundesregierung im Zuge des his­torischen Urteils des Bundesverfassungsgerichtes am 29. April 2021 für mehr Generationen­gerechtigkeit bezüglich des Klimawandels in die Pflicht genommen wurde, wurde das Klima­schutzgesetz verschärft und darin das Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 verankert 1. Der Hauptfokus liegt hierbei auf der stufenweise Reduktion der Treibhausgasemissionen (THGE) in die Atmosphäre. Auch sind in den letzten Jahren die Umweltauswirkungen der Agrar- und Ernährungswirtschaft verstärkt ins Zentrum des öffentlichen Interesses gerückt und zum 01. Januar diesen Jahres wurde eine CO2-Bepreisung auf fossile Brennsstoffe einge­führt 2. Besonders der CO2-Fußabdruck und die Diskussion um ein CO2-Label auf Lebens­mitteln gerät immer wieder in den medialen Diskurs.

Einige Unternehmen, darunter der Hafermilchhersteller Oatly! und der Tiefkühlwarenprodu­zent Frosta weisen den CO2-Fußabdruck ihrer Produkte mit einem Label aus (s. Anhang A). Dies mag zunächst als Marketing zur Schaffung eines Wettbewerbsvorteils fungieren, zeigt aber deutlich eine aktuelle Entwicklung, denn Ernährung und Landwirtschaft verursachen zwischen 15 und 20 % der THGE einer Privatperson (FRITSCHE & EBERLE 2007, S. 4). Be­sonders tierische Produkte gelangen aufgrund ihres zum Teil immens hohen CO2-Fußabdrucks häufig in den öffentlichen Fokus. Berechnungen des CO2-Fußabdrucks sind ein weit verbrei­tetes Messinstrument für Klimawandelauswirkungen und der Hauptfokus vieler Nachhaltig­keitsmaßnahmen, sowohl in der Politik (s. Klimaschutzgesetz Deutschland) als auch in Un­ternehmen.

Teilweise ist allerdings eine deutliche Diskrepanz zwischen den vorhandenen Daten zu CO2- Fußabdrücken von Lebensmitteln zu beobachten, die auf unterschiedliche Berechnungsme­thoden und Systemgrenzen zurückzuführen sein könnte. Ebenfalls sollte hinsichtlich weiterer, wichtiger Umweltauswirkungen des Agrar- und Lebensmittelsektors erwogen werden, inwie­fern der CO2-Fußabdruck die ökologische Nachhaltigkeit eines Erzeugnisses, Produkts oder einer Dienstleistung repräsentiert. Der Fokus auf Treibhausgase (THG) scheint die Verknap­pung von Ressourcen, insbesondere Wasser, Flächen und Rohphosphat, aber auch deren Ver­schmutzung und Degradierung, sowie weitere ökologische Probleme unberücksichtigt zu las­sen. Die Folge kann eine Problemverschiebung darstellen, „when reductions in CFP [Product Carbon Footprint] are obtained at the expense of increase in other environmental impacts“ (LAURENT ET AL. 2012, S. 4100).

Es stellt sich die Frage, ob der CO2-Fußabdruck dennoch ein Schritt in die richtige Richtung zu mehr Nachhaltigkeit und Bewusstsein bei der Produktion und dem Konsum von Lebens­mitteln sein kann oder tatsächlich nur einen Teil der Umweltproblematik widerspiegelt und die Systemgrenzen zu eng sind bzw. andere essentielle Aspekte von Nachhaltigkeit unbedacht bleiben. Ist ein Wandel zu einem nachhaltigeren Wirtschafts- und Agrarsystem ausschließlich im Hinblick auf die THGE möglich? Eine Analyse vorhandener Studien sowie der Versuch einer Definition von ökologischer Nachhaltigkeit scheint dabei ebenso elementar, wie der Blick auf die Chancen und Grenzen des CO2-Fußabdrucks als Indikator für ökologische Nachhaltigkeit.

2 Zielstellung

Im Zuge der aktuellen Entwicklungen - wie die Verschärfung des Klimaschutzgesetzes nach einem Urteil des Bundesverfassungsgerichts und die Einführung eines CO2-Preises zum An­fang diesen Jahres 2021 - aber auch öffentliche Diskurse und Unternehmensinitiativen zur Anwendung eines CO2-Labels auf Lebensmitteln, rückt der CO2-Fußabdruck zur Repräsenta­tion der ökologischen Nachhaltigkeit eines Produkts immer mehr in den Fokus von Politik und Wirtschaft. Aufgrund großer Differenzen in Studien zur Berechnung der Product Carbon Footprints (PCF) von Lebensmitteln und Kritik an der Einseitigkeit dieser Kennzahl, ist eine breite Analyse notwendig, um Grenzen und Chancen dieser Kennzahl darzustellen. Der Zweck dieser Arbeit ist demnach die Untersuchung, inwiefern der CO2-Fußabdruck die breite Palette an ökologischen Wirkungen abbildet und somit einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit im Agrar- und Ernährungssektor und zum Wandel des Wirtschaftssystems mit Fokus auf mehr Nachhaltigkeit leistet, sodass Generationengerechtigkeit, Klimaschutz, reduzierte Umwelt­auswirkungen und bewussterer Konsum die Folge sind.

3 Material und Methoden

Der Product Carbon Footprint (PCF), im Deutschen CO2-Fußabdruck, bilanziert systematisch die Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebensweges eines Produktes (HOTTEN- ROTH 2013, S. 9). Im Fall eines Lebensmittels umfasst dieser zumeist die folgenden Stufen: die landwirtschaftliche Produktion inklusive aller vorgelagerten Prozesse wie Rohstoffpro­duktion, Düngemittel- und Pflanzenschutzmittelproduktion, die Lebensmittelverarbeitung, die Lagerung, die Verpackung sowie deren Entsorgung und die Distribution (REINHARDT ET AL. 2020, S. 5). Bei der Berechnung des PCF werden alle sechs im Kyoto-Protokoll vom Welt­klimarat IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) erfassten Gase mit definiertem Koeffizient für das Global Warming Potential einbezogen (PCF-PILOTPROJEKT 2009, S. 4). Diese Treibhausgase sind neben Kohlenstoffdioxid (CO2) auch Methan (CH4), Distickstoff­monoxid (Lachgas, N2O), Schwefelhexafluorid (SF6), teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstof­fe (H-FKW, engl. HFC) und perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW, engl. PFC). Diese Me­thode und deren ermittelter Wert werden bereits breit genutzt, um Klimawandeleffekte zu ver­deutlichen und sind außerdem der Fokus vieler nachhaltigkeitsbezogenen Maßnahmen in Po­litik und Unternehmen.

Um zu konkretisieren, inwiefern der PCF ein repräsentativer Indikator für ökologische Nach­haltigkeit darstellt, werden mehrere Studien ausgewertet, die unterschiedliche Faktoren, die über die gesamte Wertschöpfungskette von Lebensmitteln im Agrarsektor beeinflusst werden, in Beziehung zum CO2-Fußabdruck setzen. Die vorliegende Arbeit nimmt die Form einer Re­view bzw. Analyse bereits existierender Studien, die Life Cycle Assessments durchgeführt oder mehrere Impact Kategorien von Lebensmitteln, inklusive dem Product Carbon Footprint, untersucht haben, an. Dabei sollen außerdem Unterschiede sowohl bei den gewählten Vorge­hensweisen, bei den Systemgrenzen und letztendlich bei den konkreten Werten und Ergebnis­sen verdeutlicht werden.

Um einen möglichst differenzierten Eindruck zu erlangen, wie verschiedene Impact Kategori­en im Zuge der Lebensmittel-Wertschöpfungskette beeinflusst werden und inwiefern diese gegebenenfalls durch den PCF abgebildet werden oder mit diesem korrelieren, wurden ver­schiedene Studien mit jeweils unterschiedlichen Schwerpunkten, Zielen, Systemgrenzen und Zeitpunkten der Erfassung ausgewählt. Für eine möglichst aussagekräftige Bewertung der Verwendung des PCF als Indikator für ökologische Nachhaltigkeit wurden folgende Studien betrachtet: Die erste Studie aus dem Jahr 2007 des Instituts für angewandte Ökologie Darm­stadt, durchgeführt von FRITSCHE UND EBERLE, hat Lebensweganalysen verschiedener Nah­rungsmittel untersucht und sich dabei vor allem auf den Vergleich der Bereitstellung dieser Produkte aus ökologischem und konventionellem Anbau fokussiert. Die hierbei verwendeten Daten beruhen auf Studien des Öko-Instituts, die von mehreren Institutionen unterstützt wur­den (darunter das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und das Umweltbundesamt (UBA)). In die Bilanzen wurden Verarbeitung und Kühlung der Nahrungsmittel sowie Transporte einbezogen, sofern diese relevante Prozessschritte darstellen (FRITSCHE & EBERLE 2007, S. 5). Eine weitere im Jahr 2020 durchgeführte Studie des Insti­tuts für Energie und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) hat besonders den Einfluss unter­schiedlicher Lebensmittel-Bereitstellungsprozesse auf die Umweltauswirkungen, einschließ­lich einer Betrachtung von Teilaspekten wie Verpackung, Transport, usw. thematisiert und da­bei etwa 200 Lebensmittel betrachtet. Außerdem wurden weitere bedeutende ökologische Fußabdrücke (Phosphat-, Flächen- und Wasser-Fußabdruck sowie Energiebedarf), die eben­falls mit der Lebensmittelproduktion verbunden sein können, exemplarisch ermittelt (REIN­HARDT ET AL 2020, S. 20). Zuletzt wurde eine im Jahr 2012 durch LAURENT ET AL. im Namen der Technical University Denmark (DTU) verfasste Studie analysiert. Diese sehr detailliert und breit angelegte Untersuchung modellierte und analysierte die Lebenszykluswirkungen von über 4.000 verschiedenen Produkten, Technologien und Dienstleistungen aus unterschied­lichen Sektoren. Durch die Untersuchung anhand statistischer Korrelationsanalysen zwischen dem PCF und 13 weiteren Umweltwirkungs-Indikatoren, wird gezeigt, ob und inwiefern der CO2-Fußabdruck stellvertretend für weitere ökologische Effekte betrachtet werden kann.

Zur vollständigen Erfassung der Klimawirksamkeit von Produkten, in dieser Arbeit Produkte der Agrarwirtschaft, dient der Lebenswegansatz. Dieser hat besonders in der Methode der Ökobilanz Verwendung gefunden. Diese im Englischen als Life Cycle Assessment (LCA) be­zeichnete Methode dient der Erfassung und Beurteilung der potentiellen Umweltwirkungen während des Produktlebensweges oder innerhalb eines Produktsystems (HOTTENROTH 2013, S. 8). Dabei ist die Bilanzierung der THG hinsichtlich ihrer Klimawirkung nur einer von vie­len Umweltaspekten im Zuge der Ökobilanz. Weiterhin können auch Emissionen in Gewässer und Boden, neben den sechs beim carbon footprinting erfassten THGE sowie Wirkungen auf Wasser (Eutrophierung, Versauerung) und Ressourcen und viele weitere Aspekte Teil einer LCA sein. Durch ISO-Normen ist die Methode international standardisiert.

Der hier vordergründig hinsichtlich des Einflusses von Produkten auf das Klima als mitunter wichtigste Umweltwirkung analysierte PCF ist ein Teilaspekt einer LCA. Er bezieht sich im­mer auf ein Produkt oder eine Dienstleistung, auch als funktionelle Einheit bezeichnet, und betrachtet den gesamten Lebensweg dieser. Allgemein reflektiert die funktionelle Einheit die Menge und / oder Art und Weise wie ein Produkt vom Endkonsumenten oder auch Unterneh­menskunden angewendet wird und welcher Nutzen damit verbunden ist. Die Bestimmung der funktionellen Einheit ist ein zentraler Schritt in der Ökobilanzierung bzw. bei der Berechnung des PCF und ist die Basis und eine Notwendigkeit, wenn Produktvergleiche angestrebt wer­den. Neben der Festlegung der funktionellen Einheit sind für die Aussagekräftigkeit und Ver­gleichbarkeit des PCF auch die Definition der Systemgrenzen notwendig (HOTTENROTH 2013, S. 79). Systemgrenzen definieren in diesem Kontext den Anwendungsbereich des PCF, ergo die Prozesse, die in die Betrachtung und Bilanzierung einbezogen werden.

Zunächst soll noch kurz auf den bereits erwähnten Begriff des Lebensweges eines Produktes eingegangen werden. Dafür gibt es hauptsächlich zwei Betrachtungsweisen, die sich im Ein­bezug der verschiedenen Lebenswegphasen unterscheiden und dementsprechend die System­grenze definieren: cradle-to-grave und cradle-to-gate. Erstere umfasst dabei die Klimawir­kung eines Produkts „von der Wiege zur Bahre“, ergo vom Zeitpunkt der Gewinnung der Rohstoffe bis zur Entsorgung des Produktes. Im Gegensatz dazu bezieht cradle-to-gate nur die Analyse der Umweltwirkungen „von der Wiege bis zum Tor“ mit in die Betrachtung ein. Die Bilanzierung der THGE erfolgt demnach nur bis zu dem Punkt, an dem das Produkt das Un­ternehmen verlässt, d. h. Nutzung und Entsorgung werden vernachlässigt (HOTTENROTH 2013, S. 31). Diese Art der Analyse kann die Komplexität einer LCA deutlich reduzieren. Der Lebensweg eines Produktes ist eine Systemgrenze, die in Studien zur PCF-Bilanzierung defi­niert werden muss, wobei der PCF alle Treibhausgasemissionen und -entzüge im Sinne des cradle-to-grave bilanziert. Die Unterschiede werden in Abbildung 3.1 deutlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.1: Betrachtete Lebenswegphasen bei einer cradle-to-gate, gate-to-gate- und einer cradle- to-grave-Bilanzierung (nach HOTTENROTH 2013, S. 30)

In der vorliegenden Arbeit werden bereits berechnete Werte und statistische Korrelationsana­lysen der analysierten Studien zur Beurteilung und Beantwortung der Fragestellung verwen­det. Es werden keine eigenen Berechnungen oder statistische Analysen ausgeführt. Auch kann in keinem Fall von Vollständigkeit und Allgemeingültigkeit dieser Arbeit ausgegangen wer­den. Sie dient lediglich der Analyse und dem Vergleich bereits durchgeführter Studien zur Be­urteilung der Anwendbarkeit - der Chancen und Grenzen des PCF - bezüglich der Repräsenta­tion von ökologischer Nachhaltigkeit. Der Fokus liegt neben den THG auf der Betrachtung der Impact-Kategorien Wasser, Phosphat und Land bzw. Fläche. In einer Studie wurden zu­sätzlich Humantoxizität, Versauerung, Ressourcenverknappung und weitere Umweltwir­kungs-Indikatoren untersucht, jedoch kann im Rahmen dieser Arbeit darauf nicht näher ein­gegangen werden. Dennoch sind auch diese elementare Indikatoren, deren Wirkung nicht ver­nachlässigt werden sollte und die in der Studie von LAURENT ET AL. (2012) genauer unter­sucht wurden.

Schlussendlich ist es von großer Bedeutung ökologische Nachhaltigkeit zu definieren, um eine Beantwortung der Fragestellung zu ermöglichen. Ökologische Nachhaltigkeit als eine der drei Säulen von Nachhaltigkeit - neben der sozialen und ökonomischen Dimension - zielt auf den Schutz der Natur, eine Schonung der Umwelt inklusive der natürlichen Ressourcen ab.

Sie umfasst die Aufrechterhaltung des Nutzens der Natur für den Menschen und die Reduktion der negativen Konsequenzen der Umweltverschmutzung für den Menschen (HOHN 2016, S. 105). Für Unternehmen und Politik bedeutet dies der Einsatz für einen bewussten Umgang mit Wasser, Energie, endlichen Rohstoffen, Ressourcenschutz und -effizienz.

Bei der Auswertung der oben beschriebenen Studien, werden zunächst die in diesen ermittel­ten Product Carbon Footprints hinsichtlich ihrer funktionellen Einheit, ihrer Systemgrenze und Nutzungsphase untersucht, um dann Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede herauszuar­beiten. Weiterhin werden die beiden Studien, die neben dem CO2-Fußabdruck auch weitere Indikatoren für Umweltwirkungen bzw. Life Cycle Assessments und statistische Korrelations­analysen durchgeführt haben, ausgewertet, verglichen und in die Betrachtung einbezogen. Diese Vorgehensweise dient der Beantwortung der Fragestellung, welche Grenzen und Chan­cen der PCF aufweist und seine Eignung zur Abbildung weiterer ökologischer Wirkungen im Zuge der Lebensmittelsbereitstellung.

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