Sustainicum Collection

Consus Qëllimi i projektit është të krijojë një rrjet rajonal shkencor-shoqëror për risitë e qëndrueshmërisë në Shqipëri e Kosovë me qëllim forcimin e lidhjes dhe bashkëpunimit të institucioneve në fushën e arsimit të lartë, kërkimit dhe praktikës.
Login

Resource facts

  • unabhängig von der Zahl der Studierenden
  • Bis zu 3 Vorlesungseinheiten
  • Internet Verbindung erforderlich
  • German

Beschreibung
(als PDF)

Implementierung

Zusätzliche Anhänge

Ökologischer Fußabdruck der Landwirtschaft(Resource ID: 113)

Der ökologische Fußabdrucksrechner für die Landwirtschaft nach der Sustainable Process Index Methode bildet den ökologischen Druck landwirtschaftlicher Produktionsmethoden ab. Er existiert bereits in zwei Ausführungen, einer "Kurzversion", die den Fußabdruck eines landwirtschaftlichen Betriebes abbildet, und einer "Langversion", die eine detaillierte Bewertung bis auf die Ebene einzelner Produkte eines landwirtschaftlichen Betriebs erlaubt. Beide Rechner verwenden Life Cycle Analysis Methoden und bewerten daher auch Vorleistungen (Kraftstoff, Dünger, etc) der landwirtschaftlichen Produktion.

Der Rechner „Ökologischer Fußabdruck für die Landwirtschaft“ ist ein Werkzeug, mit dem Studierende in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Landwirten landwirtschaftliche Betriebe in ihrer Gesamtheit (in der detaillierten Version bis hin zu den Produkten) ökologisch bewertet werden können. Die Bewertung geschieht nach der Methode des Sustainable Process Index (SPI®).

Studierende können mit diesem Werkzeug erfahren, wie sich land- und forstwirtschaftliche Wirtschaftsweise auf die Umwelt auswirkt, welche Bereiche am stärksten ins Gewicht fallen und wo demnach Veränderungen am wirksamsten sind.

Der Rechner leistet eine umfassende ökologische Betrachtung, bietet aber keine ökonomische Bewertung. Auch sind Zusatzinformationen wie Humusaufbau, Mortalitätsraten von Tieren oder Ähnliches nicht (direkt) inkludiert.

Der Rechner bietet die Möglichkeit, den ökologischen Fußabdruck eines Betriebes gesamtheitlich zu berechnen (geringer Detaillierungsbedarf, Kurzversion) oder bis auf die Ebene einzelner Produkte des Betriebes zu gehen (hoher Detaillierungsgrad, detaillierte Version).

Zum Einstieg werden allgemeine Daten für beide Versionen abgefragt. Direkt bei den Eingaben platzierte Hinweise sollen den Benutzer/die Benutzerin beim Ausfüllen unterstützen bzw. ihn/sie mit Hintergrundinformationen versorgen. Einträge können mit Benutzernamen und Passwort gespeichert werden. Sollten also nicht alle Daten unmittelbar verfügbar sein, kann der Datensatz zu einem späteren Zeitpunkt geladen und vervollständigt werden. Ebenso können gespeicherte Datensätze geändert und als neuer Datensatz (beispielsweise für ein neues Jahr, das bewertet werden soll) abgespeichert werden.

Kurzversion

Die Kurzversion bewertet

  • die elektrische Energie des Betriebes (mit der Auswahlmöglichkeit Strommix des jeweiligen Landes oder mit einem benutzerdefinierten Strommix),
  • die thermische Energie des Betriebes,
  • die eingesetzten Arbeitsgeräte und deren Treibstoffverbrauch,
  • die eingesetzten Dünge- und Pflanzenschutzmittel sowie
  • Produkte, die zugekauft werden.

Sie ist somit ein „Black Box“-Modell für den gesamten Betrieb mit einem Gesamtfußabdruck als Ergebnis, der auf die oben erwähnten Bereiche aufgegliedert wird. Zudem wird das Ergebnis mit den bisher gespeicherten Daten von anderen Betrieben verglichen. Dabei wird dargestellt, wie man im Vergleich zum Durchschnitt liegt. Dieser Vergleich kann aufgrund der Unterschiedlichkeit der Betriebe natürlich nur als grober Anhaltspunkt gesehen werden.

Detaillierte Version

Die Bewertung der detaillierten Version umfasst:

  • die elektrische Energie des Betriebes (mit der Auswahlmöglichkeit Strommix des jeweiligen Landes oder benutzerdefiniertem Strommix) für den Eigenbedarf und für Beherbergung,
  • die thermische Energie des Betriebes für den Eigenbedarf und für Beherbergung,
  • den Wasserverbrauch für den Eigenbedarf und für Beherbergung,
  • den Ackerbau mit (zugekauftem) Saatgut bei Getreide, Maschineneinsatz, Dünger, Pflanzenschutz, Bewässerung, Trocknung, Treibhaus und Kühlung,
  • den Viehbestand (inkl. Zukauf) sowie
  • die Veredelung von (selbst produzierten und zugekauften) Produkten.

Die Ergebnisse der detaillierten Version zeigen zum einen den Gesamtfußabdruck des Betriebes für die bewerteten Jahre und die Aufteilung auf die einzelnen Bereiche. Weiters werden alle Kulturen und deren Gesamtauswirkungen pro Tonne Ertrag aufgelistet. Als drittes Ergebnis werden die Fußabdrücke für die einzelnen Produkte nochmals zusammengefasst und anteilsmäßig dargestellt.

Verwendete Bewertungsmethode des ökologischen Fußabdrucks nach dem Sustainable Process Index (SPI)

Der ökologische Fußabdruck ist ein Maß dafür, wie stark menschliches Handeln die Natur verändert und belastet. Je mehr Rohstoffe verbraucht und je mehr Schadstoffe produziert werden, desto größer ist der ökologische Druck.

Ein Grundprinzip des ökologischen Fußabdrucks ist, dass nachhaltige Entwicklung langfristig nur auf dem natürlichen Einkommen der Sonneneinstrahlung aufbaut. Sonnenenergie treibt alle natürlichen Stoffkreisläufe an, sie ist die Grundlage des Lebens und sie stellt alle erneuerbaren Ressourcen für nachhaltiges menschliches Wirtschaften zur Verfügung. Dieses natürliche, solare Einkommen nimmt unser Planet über seine Oberfläche ein, alle natürlichen und auch menschlichen Prozesse konkurrieren in einer nachhaltigen Gesellschaft daher um diese „Ur-Ressource“ Fläche (und damit um das natürliche solare Einkommen). Daher ist „Fläche“ die Berechnungseinheit für das Konzept des ökologischen Fußabdrucks.

Da die Erdoberfläche aber begrenzt ist, ist folglich auch der mögliche Flächenverbrauch limitiert. Damit entsteht das Konzept eines natürlichen Budgets: Nachhaltiges Wirtschaften bedeutet aus dieser Sicht, in seiner ökologischen Dimension mit der Oberfläche unseres Planeten und dem damit verbundenen (begrenzten) natürlichen Einkommen auszukommen.

Es gibt verschiedene Arten der Berechnung des ökologischen Fußabdrucks, die unterschiedliche Bezüge zwischen Fläche und menschlichen Handlungen herstellen. Eine Berechnungsart stellt der Sustainable Process Index (SPI®) dar [Narodoslawsky et al.,1995]. Bei dieser Methode werden alle Stoff- und Energieflüsse, die im Lebenszyklus zur Herstellung eines Produkts oder der Bereitstellung einer Dienstleistung zwischen Anthroposphäre und Natur ausgetauscht werden, berücksichtigt und in Flächen umgerechnet. Dies bedeutet, dass der SPI sowohl den Verbrauch an Rohstoffen als auch entstehende Emissionen und Abfälle berücksichtigt.

Die Umrechnung dieser Stoff- und Energieflüsse geschieht nach zwei Prinzipien [SUSTAIN, 1994]:

  1. Menschliche Materialflüsse dürfen globale Stoffkreisläufe nicht verändern.
    Dieses Prinzip bezieht sich auf Kreisläufe, wie z.B. den Kohlenstoffkreislauf, und bedeutet, dass nicht mehr fossiler Kohlenstoff (aus Kohle, Erdöl, Erdgas, …) in Umlauf gebracht werden darf, als die Meere wieder aufnehmen und sedimentieren können. Wenn mehr in Umlauf gebracht wird (was bei weitem der Fall ist), wird eine größere Fläche benötigt.
  2. Menschliche Materialflüsse dürfen die Qualität der lokalen Umwelt nicht verändern.

Das bedeutet, dass Schadstoffeinträge in den Boden, in die Luft und ins Wasser die Aufnahmefähigkeit der lokalen Umwelt nicht überschreiten dürfen. Wenn mehr eingebracht wird, braucht es wiederum eine größere Fläche, um die natürliche Aufnahmefähigkeit nicht zu überschreiten.

Konkret vergleicht der SPI, entsprechend dieser Nachhaltigkeits-Prinzipien, anthropogene Ströme mit natürlichen Strömen über den Bezugs-Zeitraum eines Jahres. Dabei gilt

  • Für erneuerbare biogene Ressourcen: Prinzip 1 ist erfüllt, wenn die Fläche für den Anbau berücksichtigt wird (da hier die globalen Zyklen auf der Fläche des Feldes/Grünfläche/Wald geschlossen werden).
  • Für fossile Ressourcen: Prinzip 1 ist erfüllt wenn die Fläche zur Sedimentation des Kohlenstoffes auf den Ozeangrund (als Fluss in den Langzeitspeicher) berücksichtigt wird.
  • Für Nicht-erneuerbare Ressourcen: Prinzip 1 ist erfüllt, wenn die Fläche zur Bereitstellung der Energie/Hilfsmaterialien zur Bereitstellung der Ressourcen berücksichtigt wird. Prinzip 2 ist erfüllt, wenn die Fläche zur Dissipation der Materialien (siehe unten) berücksichtigt wird.
  • Für Energie: Prinzip 1 und 2 sind erfüllt, wenn alle Flächen zur Bereitstellung der Energieträger, Infrastrukturen und direkt genutzte Flächen zur Dissipation von Emissionen und Abfällen berücksichtigt werden.
  • Für Infrastruktur: Prinzip 1 und 2 sind erfüllt wenn die Flächen zur Bereitstellung der Materialien, aus denen die Infrastrukturen aufgebaut sind, gewertet werden. Dabei wird eine entsprechende Lebensdauer der Anlagen in Rechnung gestellt (ökologische Abschreibung), da der Bewertungszeitraum ein Jahr beträgt. Direkt genutzte Flächen (Flächenbedarf technischer Anlagen und Infrastruktur) gehen vollständig in die Rechnung ein.
  • Für die Dissipation von Emissionen/Abfällen: Hier geht der SPI von Prinzip 2 aus. Für Dissipation von Emissionen/Abfällen in Boden und Wasser gilt dabei, dass für diese Kompartimente natürliche Regenerationsraten angesetzt werden (Versickerung von Niederschlag für Wasser, Kompostbildung aus Grünschnitt von ungedüngtem Grünland für Boden). Weiters werden hier natürliche Konzentrationen für die dissipierten Stoffe (entsprechend der Bodenrichtwerte bzw. der Grundwasserkonzentrationen) angesetzt. Die Fläche zur nachhaltigen Dissipation eines Stoffes ergibt sich dann aus der emittierten Menge gebrochen durch das Produkt aus Erneuerungsrate mal natürlicher Konzentration in einem Kompartiment.

Für das Kompartiment Luft wird die natürliche flächenbezogene Austauschmenge des Emittenten (zwischen natürlichem Grünland bzw. Wald und der Atmosphäre) als Vergleichswert herangezogen.

Generell wird für jeden Emissionsstrom, der aus mehreren Stoffen besteht, nur der Stoff mit dem höchsten Wert der Dissipationsfläche berücksichtigt (Leitemittent).

Die Gesamtfläche des Fußabdrucks setzt sich aus folgenden Teilflächen zusammen:

  • direkter Flächenverbrauch für Infrastruktur
  • Flächenverbrauch für nicht erneuerbare Ressourcen
  • Flächenverbrauch für erneuerbare Ressourcen
  • Flächenverbrauch für die Aufnahme von fossilem Kohlenstoff
  • Flächenverbrauch für Infrastruktur
  • Flächenverbrauch für die Dissipation von Emissionen im Wasser
  • Flächenverbrauch für die Dissipation von Emissionen im Boden
  • Flächenverbrauch für die Dissipation von Emissionen in der Luft

In der Bewertung konkreter Produkte oder Dienstleistungen werden dabei immer die gesamten Lebenszyklen zu deren Bereitstellung (also von der „Wiege“ der Rohstoffproduktion bis zur „Bahre“ der Dissipation aller Emissionen und Abfälle) bewertet, wobei für die Abgrenzung der Systeme und die Aufteilung des Fußabdruckes auf Produkte und Nebenprodukte die Regeln der ISO Normen 14040 ff über Life Cycle Analysis Verwendung finden.

Lernziele
Das Ziel des Rechners ist einerseits, Bewusstsein zu schaffen und konkrete Zahlen bereit zu stellen, die die positiven Effekte von umweltfreundlichen Veränderungen unmittelbar belegen, andererseits soll mit diesem Werkzeug die transdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Studierenden und Landwirten gefördert werden.
Welche Version des Rechners eingesetzt wird, hängt einerseits von der Zielsetzung der Studierenden und des Landwirtes, aber auch vom vorhandenen Zeitbudget ab: Soll das Ergebnis zu einer allgemeinen Orientierung dienen und eine Abschätzung von sinnvollen Veränderungen in der Bewirtschaftung des Betriebes mit dem Ziel einer Verringerung des ökologischen Drucks zulassen, so ist die Kurzversion sinnvoll. Dabei sollen neben der Berechnung des Istzustands auch Szenarien mit möglichen Verbesserungsmaßnahmen (Änderung der Energieversorgung, Änderung in Düngung und Pflanzenschutz, Energieeffizienzmaßnahmen, etc.) durchgeführt werden.
Die detaillierte Version kann eingesetzt werden, um den ökologischen Druck der Bereitstellung der Produkte eines landwirtschaftlichen Betriebes abzuschätzen. In diesem Fall können neben der Planung von Verbesserungsmaßnahmen auch Marketingstrategien für einzelne Produkte auf der Basis ihrer besonders guten Ökobilanz in transdisziplinärer Diskussion zwischen Studierenden und Landwirt erörtert werden.
Bezug zur Nachhaltigkeit
Die Berechnung des ökologischen Fußabdrucks landwirtschaftlicher Betriebe und die darauf basierende Entwicklung von Maßnahmen zur Verbesserung der ökologischen Situation des Betriebes bzw. zur Verringerung des Druckes zur Bereitstellung der Produkte des Betriebes kann einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Nachhaltigkeit der Landwirtschaft leisten. Wichtig dabei ist, dass durch Verwendung des ökologischen Fußabdruckes nach der Sustainable Process Index Methode sichergestellt ist, dass die Auswirkungen des Betriebes gesamthaft berechnet werden können und durch die Aggregation auf eine Zahl eine effektive Prioritätensetzung von sinnvollen Maßnahmen erfolgen kann.
Vorbereitungsaufwand
Mittel
Zugang
Free
Quellen und Verweise
Gefördert von
Gefördert vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung im Rahmen der Ausschreibung "Projekt MINT-Massenfächer" (2011/12)

Kommentare Kommentar verfassen

Autor

Prof. Michael Narodoslawsky

Kontakt

Michael Eder
michael.eder(at)tugraz.at
This teaching resource is allocated to following University:
TUG - Graz University of Technology
Datum:

Lizenz

Creative Commons
BY-SA

Werkzeuge und Methoden

  • Simulation