Wachsender Kohlenstoff-Fussabdruck von Kunststoffen

Kunststoffe sind n¨¹tzlich, g¨¹nstig und ?usserst beliebt. Die globale Nachfrage hat sich in den letzten vierzig Jahren vervierfacht und d¨¹rfte weiter steigen ¨C mit negativen Folgen f¨¹r die Umwelt und die menschliche Gesundheit. In der ?ffentlichen Wahrnehmung gelten Kunststoffe vor allem am Ende ihres Lebenszyklus als umweltsch?digend, etwa wenn sie beim Verbrennen Treibhausgase und Luftschadstoffe freisetzen oder in Form von Mikroplastik Gew?sser und B?den verschmutzen.

Auch die Forschung zu den globalen Umweltfolgen von Plastik hat sich prim?r auf die Entsorgungsphase konzentriert. Nur wenige Studien gibt es hingegen zur Herstellung von Kunststoffen, die das Klima und die Luftqualit?t ebenfalls beeintr?chtigt. Vertiefte Analysen setzen allerdings detaillierte Informationen ¨¹ber Lieferketten und Prozesse voraus, um die relevanten Stoff- und Energiefl¨¹sse nachvollziehen zu k?nnen.

Globaler Fussabdruck von Kunststoffen bestimmt

?Bislang ging man vereinfachend davon aus, dass die Produktion von Plastik ungef?hr gleiche Mengen an fossilem Brennstoff erfordert wie als Rohstoff ¨C meistens Erd?l ¨C in Plastik enthalten ist?, sagt Livia Cabernard, Doktorandin am Institute of Science, Technology and Policy (ISTP) der ETH Z¨¹rich. Nur: Damit hatte man das relative Gewicht der Produktion gegen¨¹ber der Entsorgung deutlich untersch?tzt.

Cabernard ist Teil eines Teams von Forschenden um Stephan Pfister, Senior Scientist am ISTP, und Stefanie Hellweg, ETH-?Professorin f¨¹r ?kologisches Systemdesign am Institut f¨¹r Umweltingenieurwissenschaften. In akribischer Detektivarbeit hat das Team die Klima- und Gesundheitswirkung der weltweiten Wertsch?pfungskette von Kunststoffen ¨¹ber einen Zeitraum von zwei Jahrzehnten analysiert.

In einer soeben in externe Seite Nature Sustainability erschienenen Studie zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass sich der globale Kohlenstoff-Fussabdruck von Kunststoffen seit 1995 verdoppelte und im Jahr 2015 zwei Milliarden Tonnen CO₂-?quivalent (CO₂e) erreichte. Das entspricht 4,5 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen und ist mehr als bisher erwartet. Im selben Zeitraum ist der globale Gesundheitsfussabdruck von Kunststoffen durch Feinstaubbelastung um 70 Prozent gestiegen, was im Jahr 2015 rund 2,2 Millionen verlorene gesunde Lebensjahre (DALY) verursachte.

Kohle f¨¹r Prozessw?rme, Strom und als Rohstoff

F¨¹r ihre Studie ermittelte das Team die Treibhausgasemissionen, die ¨¹ber den gesamten Lebenszyklus von Kunststoffen hinweg entstehen ¨C von der Extraktion fossiler Ressourcen ¨¹ber die Verarbeitung zu Produktklassen und deren Nutzung bis hin zum Lebensende, einschliesslich Recycling, Verbrennung und Deponien.

Als Hauptursache f¨¹r die wachsende Treibhausgasbilanz von Kunststoffen identifizieren die Forschenden die boomende Plastikproduktion in kohlebasierten Schwellenl?ndern wie beispielsweise China, Indien, Indonesien und S¨¹dafrika. Die Energie und Prozessw?rme zur Produktion von Plastik stammen in diesen L?ndern prim?r aus der Verbrennung von Kohle. Zudem wird Kohle zu einem geringen Teil auch als Rohstoff f¨¹r Plastik genutzt.

?Der kunststoffbedingte Kohlenstoff-Fussabdruck des chinesischen Verkehrssektors, der indonesischen Elektronikindustrie und des indischen Bausektors ist seit 1995 um mehr als das 50-fache gestiegen?, erl?utert Cabernard. Weltweit haben sich die kohlebasierten Emissionen in der Pastikproduktion seit 1995 vervierfacht und verursachen nun fast die H?lfte des globalen Kohlenstoff-Fussabdrucks von Kunststoffen

Wird Kohle verbrannt, entstehen feinste Partikel, die sich in der Luft anreichern. Solcher Feinstaub ist stark gesundheitssch?digend und kann Asthma, Bronchitis und Herzkreislauferkrankungen verursachen. Da immer mehr Kohle f¨¹r Prozessw?rme, Strom und als Rohstoff in der Plastikproduktion verwendet wird, nehmen auch die negativen Folgen f¨¹r die Gesundheit zu.

Untersch?tzte Plastikproduktion

Im Gegensatz zu fr¨¹heren Sch?tzungen, die von gleichen Mengen an Brennstoff und Rohstoff f¨¹r die Herstellung von Kunststoffen ausgingen, weisen die ETH-Forschenden nun nach, dass doppelt so viel fossile Energie f¨¹r die Plastikproduktion verbrannt wird, wie als Rohstoff in Plastik enthalten ist.

Das hat Konsequenzen f¨¹r die Bewertung der Umweltfolgen. ?Selbst in einem Worst-Case-Szenario, in dem alle Kunststoffe verbrannt w¨¹rden, verursacht deren Produktion den L?wenanteil der gesamten Treibhausgas- und Feinstaubemissionen?, sagt Cabernard. Die gesamte Produktionsphase von Plastik ist f¨¹r den weitaus gr?ssten Teil (96 Prozent) des Kohlenstoff-Fussabdrucks von Kunststoffen verantwortlich.

Einsichten dank neuer Methodik

Bisher gab es nur eine Publikation, die den globalen Kohlenstoff-Fussabdruck der Kunstoffproduktion untersuchte. ?Diese hatte die Treibhausgasemissionen jedoch untersch?tzt, weil die zunehmende Abh?ngigkeit von Kohle aufgrund der Auslagerung von Produktionsprozessen in kohlebasierte L?nder nicht ber¨¹cksichtigt werden konnte?, erkl?rt Cabernard.

F¨¹r ihre Studie verwendeten die Forschenden eine neue Methode, die Cabernard zuvor in ihrer Doktorarbeit unter Leitung von Pfister und Hellweg entwickelt hatte. Es handelt sich um eine multiregionale Input-Output-Analyse, mit der sich globale Wertsch?pfungsketten von Produktion zu Verbrauch ¨¹ber Sektoren, L?nder oder Regionen hinweg pr?zise abbilden lassen.