Ökobilanzierung komplexer Elektronikprodukte: Innovationen und Umweltentlastungspotentiale durch Lebenszyklusanalyse

313 Pages·1998·11.526 MB·German

by  Siegfried Behrendt, Rolf Kreibich, Sven Lundie, Ralf Pfitzner, Michael Scharp (auth.)

Okobilanzierung komplexer Elektronikprodukte
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
Budapest
Hongkong
London
Mailand
Paris
Santa Clara
Singapur
Tokio
Siegfried Behrendt· Rolf Kreibich
Sven Lundie . Ralf Pfitzner
Michael Scharp
o
••
kobilanzierung
komplexer
Elektronikprodukte
Innovationen
und U mweltentlastungspotentiale
durch Lebenszyklusanalyse
Mit 47 Abbildungen und 76 Tabellen
Springer
Siegfried Behrendt
Rolf Kreibich
Sv(m Lundie
Ralf Pfitzner
Michael Scharp
Institut fiir Zukunftsstudien
und Technologiebewertung
Schopenhauerstr. 26
14129 Berlin
GefOrdert von der Volkswagen-Stiftung
ISBN -13: 978-3-642-64343-9 Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Okobilanzierung komplexer Elektronikprodukte: Innovationen und UmweltentIastungspotentiale
durch Lebenszyklusanalyse I von Siegfried Behrendt ... - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona;
Budapest; Hongkong; London; Mailand; Paris; Santa Clara; Singapur; Tokio: Springer, 1998
ISBN-13: 978-3-642-64343-9 e-ISBN-13: 978-3-642-60299-3
DO!: 10.1007/978-3-642-60299-3
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Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1998
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Vorwort
Bislang wurden vor aHem relativ einfache Produkte in Okobilanzen untersucht.
Der tiberwiegende Teil beschaftigt sich mit Verpackungsmaterialien. Zu kom
plexen Produkten und spezieH zu elektronischen Bauteilen liegen bisher nur
wenige detaillierte okologische Untersuchungen vor. Das Institut fur Zukunfts
studien und Technologiebewertung (IZT), Berlin, hat in einer umfassenden
Studie jetzt erstmals Farbfernsehgerate tiber ihren gesamten Lebenszyklus bilan
ziert. Das Interesse galt der Aufdeckung von Schwachstellen in der Produktlinie
TV und der Bewertung von moglichen Innovationen zur okologischen Optirnie
rung von Farbfernsehgeraten.
An dem Forschungsprojekt, das von der Volkswagen Stiftung gef6rdert wurde,
beteiligten sich die Farbfernsehgerate-Hersteller Loewe Opta GmbH, Sony
Europa GmbH und Schneider Elektronik Rundfunkwerk GmbH Daruber hinaus
waren auch verschiedene Zulieferer der Geratehersteller sowie Verbrau
chereinrichtungen, Verbande der Industrie und das Umweltbundesamt in das
Projekt einbezogen.
Die Resultate, die bei dem Pilotprojekt gewonnen wurden und hier zusammen
gefaBt als Buch vorliegen, bieten eine Grundlage fur die Okobilanzierung
komplexer Produkte. Das Buch zeigt methodische Moglichkeiten fur eine
Komplexitatsreduktion auf, ohne zentrale Aspekte im Lebenszyklus zu vernach
lassigen, und prasentiert eine FUlle von Daten, die fur weitere Arbeiten auf
diesem Gebiet von Nutzen sind.
Kapitel 1 gibt einen Uberblick tiber den Stand der Methodenentwicklung und
die nationalen und internationalen Bemtihungen zur Standardisierung von Oko
bilanzen. Sie bilden den Rahmen, an dem sich die vorliegende Untersuchung
orientiert.
Da, abgesehen von einigen Grundsatzen, bisher nur sehr wenige feste Regeln
zur Okobilanzierung existieren, wurden eigene Festlegungen getroffen. Sie
werden in Kapitel 2 dargestellt. Dies betrifft insbesondere Aspekte der System
abgrenzung, der Komplexitatsreduktion und der einzubeziehenden Kriterien
sowie die Art der Aufbereitung von Ergebnissen. Urn den subjektiven Faktor
VI Vorwort
'eigener Festlegungen' zu minimieren, worde eine projektbegleitende Werkstatt
mit Beteiligung der FachOffentlichkeit eingerichtet, in der in einem kooperativen
Prozell mit den beteiligten Firmen und Vertretem relevanter Institutionen fiber
greifende Fragen der Zielfestlegung, der Einbeziehung von Umweltkriterien und
der Bewertung behandelt worden.
FUr die Untersuchung worde ein hypothetisches Referenzgerat zusammen
gestellt, das aus den Komponenten dreier handelsfiblicher Gerate der beteiligten
Hersteller besteht. Die Zusammensetzung des Referenzgerates wird in Kapitel 3
beschrieben.
Die Kapitel 4 bis 9 geben die Ergebnisse der Input-Output-Analysen in Form
einer Sachbilanz wieder. Um die Komplexitat auf ein bearbeitbares Mall zu
reduzieren, worden als Leitparameter flir die Untersuchung Energieverbrauch
und Abfallmenge ausgewiihlt. Betrachtet wurde der gesamte Lebenszyklus, d.h.
von der Gewinnung und Verarbeitung der Rohstoffe, der Werkstoflherstellung
und Bearbeitung, der Fertigung der Bauteile und Montage des Gerates fiber die
Distribution und Nutzungsphase bis hin zu Recycling und Entsorgung.
In den Kapiteln 10 bis 13 werden Innovationsoptionen zur okologischen Opti
mierung von Farbfemsehgeraten behandelt. Untersucht worden verschiedene
Gehausevarianten und Elektronikkonzepte sowie Moglichkeiten, den Energie
verbrauch in der Gebrauchsphase zu senken.
In Kapitel 14 erfolgt eine Wirkungsabschatzung der in der Sachbilanz ermit
telten Umweltbelastungen. Sie konzentriert sich auf den Vergleich der Umwelt
wirkungen verschiedener Gehausekonzepte. Ein weiterer Schwerpunkt ist die
Abschatzung der toxikologischen Relevanz der ein-und freigesetzten Stoffe.
In Kapitel 15 werden Schln1lfolgerungen aus den Ergebnissen der Sachbilanz
und Wirkungsabschatzung gezogen. Daruber hinaus werden Umweltentlastungs
und Optimierungspotentiale eines okologisch konstruierten Femsehgerates
anhand des Ressourcenverbrauchs, des Primarenergiebedarfs, der Recyclingquote
und der Abfallmenge dargestellt.
Abschliellend sei an dieser Stelle betont, daJl die Zusammenarbeit mit den
kooperierenden Firmen Loewe Opta GmbH, Schneider Elektronik Rundfunkwerk
GmbH und Sony Europa GmbH sehr fruchtbar verlief. Dies auJlerte sich ins
besondere in dem Engagement, das dem Projekt entgegengebracht worde sowie
in der Bereitstellung von Informationen und Daten. Wertvolle Informationen
haben auch verschiedene Zulieferer der Hersteller zur Verfiigung gestellt.
Vorwort VII
Hervorzuheben sind die Firmen Ninkaplast GmbH, Philips GmbH Bildrohren
fabrik und Schott-Werke GmbH sowie der Elektronikbauteilehersteller Philips
Components. Den beteiligten Firmen sei an dieser Stelle fur ihre Kooperation
gedankt. Dariiber hinaus gebUhrt den Teilnehmern der projektbegleitenden
Werkstatt besonderer Dank: Herrn Brix (Stiftung Warentest), Herrn Grafimann
(Deutsches Institut fur Normung), Frau Harenberg (SchUB beim BUND), Herrn
Henseling (Sekretariat der Enquete-Kommission "Schutz des Menschen und der
Umwelt" des 12. Deutschen Bundestages), Herrn Landeck (Loewe Opta GmbH),
Herrn Mordziol (Umweltbundesamt), Herrn Neitzel (Umweltbundesamt), Herrn
Ohmle (Schneider Elektronik Rundfunkwerk GmbH), Herrn Rock (Unter
nehmensGriin), den Herren Dr. Scheidt, Gunther, Schulz, Schneider und von
Quast (aIle Sony Europa GmbH) und Frau Westermann (Umweltbundesamt), da
sie durch ihre Sachkompetenz und konstruktive Mitarbeit wesentlieh zum Fort
schritt des Projekts beigetragen haben. Bei der VW -Stiftung bedanken wir uns fur
die Forderung, ohne die das Projekt nieht hiitte durchgefuhrt werden konnen.
Besonderer Dank gebUhrt schliefHich Herrn Hof, der das Projekt von seiten der
Volkswagen-Stiftung betreut und unterstiitzt hat.
Siegfried Behrendt
Prof. Dr. RolfKreibieh
SvenLundie
Ralf Pfitzner
Dr. Michael Scharp
Inhaltsverzeichnis
1 Die Produkt-Okobilanz ................................................................................... 1
1.1 DefInition ......................................................................................................... 1
1.2 Methodischer Ansatz ......................................................................................... 3
2 Vorgehensweise und System definition .......................................................... 11
2.1 Vorgehensweise .............................................................................................. 11
2.2 Bilanzierungsziele ........................................................................................... 12
2.3 Bilanzvarianten ............................................................................................... 12
2.4 Bilanzgrenzen ................................................................................................ 13
2.5 Datenlage ....................................................................................................... 14
3 Zusammensetzung des Referenzgeriites ....................................................... 18
4 Rohstoffe und Werkstoffherstellung ............................................................ 25
4.1 Glas ................................................................................................................ 25
4.1.1 Systembeschreibung Glas ................................................................................ 25
4.1.2 Glasproduktion .............................................................................................. 26
4.1.3 Spezielle Annahmen und Randbedingungen ................................................... 26
4.1.4 Sachbilanzdaten .............. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ....... . . . . . . . . . ......... . . . . .. . .. . ....................... 26
4.2 Kunststoffe .................................................................................................... 27
4.2.1 Systembeschreibung Polystyrol (High-Impact-Polystyrol) ................................ 27
4.2.2 Produktion von Polystyrol (HlPS) ................................................................... 28
4.2.3 Annahmen und Randbedingungen fUr HlPS .................................................... 29
4.2.4 Sachbilanzdaten HlPS ..................................................................................... 29
4.2.5 Systembeschreibung Polyviny1chlorid .............................................................. 30
4.2.6 Produktion von Polyviny1chlorid (PVC) ........................................................... 31
4.2.7 Spezielle Annahmen und Randbedingungen fUr Polyviny1chlorid ..................... 32
4.2.8 Sachbilanzdaten Polyvinylchlorid ................................................................... 32
4.3 Eisen und Stahl .............................................................................................. 33
4.3.1 Systembeschreibung Eisen .............................................................................. 34
4.3.2 Produktion von Roheisen ................................................................................. 34
X Inhaltsverzeichnis
4.3.3 Spezielle Annahmen und Randbedingungen flir Eisen ........................................ 35
4.3.4 Sachbilanzdaten Eisen ..................................................................................... 35
4.3.5 Systembeschreibung Stahl ............................................................................... 36
4.3.6 Stahlproduktion nach dem Thomas-Verfahren ................................................. 37
4.3.7 Spezielle Annahmen und Randbedingungen fUr Stahl ...................................... 37
4.3.8 Sachbilanzdaten Stahl ..................................................................................... 38
4.4 Blei ................................................................................................................. 38
4.4.1 Systembeschreibung Blei ................................................................................ 39
4.4.2 Produktion von Blei ........................................................................................ 39
4.4.3 Spezielle Annahmen und Randbedingungen ................................................... .40
4.4.4 Sachbilanzdaten Blei ...................................................................................... .40
4.5 Aluminium ...................................................................................................... 41
4.5.1 Systembeschreibung Aluminium ..................................................................... 41
4.5.2 Spezielle Annahmen und Randbedingungen .................................................... 42
4.5.3 Sachbilanzdaten Aluminium ............................................................................ 43
4.6 Kupfer ........................................................................................................... .44
4.6.1 Systembeschreibung Kupfer ........................................................................... .44
4.6.2 Produktion von Elektrolyt-Kupfer ................................................................... .45
4.6.3 Spezielle Annahmen und Randbedingungen ................................................... .45
4.6.4 Sachbilanzdaten Kupfer .................................................................................. 46
4.7 Sonstige Werkstoffe ........................................................................................ 47
4.8 Zusammenfassung ........................................................................................... 47
5 Baugruppen. .................................................................................................. 49
5.1 Gehiiuse .......................................................................................................... 49
5.1.1 Autbau und Zusammensetzung ....................................................................... .49
5.1.2 Systembeschreibung Gehiiuseherstellung ......................................................... 50
5.1.3 Konfektionierung ............................................................................................ 52
5.1.4 Zusammenfassung ........................................................................................... 53
5.2 Bildrohr .......................................................................................................... 54
5.2.1 Autbau und Zusammensetzung ........................................................................ 54
5.2.2 Herstellung ..................................................................................................... 57
5.2.3 Zusammenfassung ........................................................................................... 60
5.3 Leiterplattenfertigung ...................................................................................... 62
5.3.1 Herstellung des Basismaterials ........................................................................ 63
Inhaltsverzeichnis XI
5.3.2 Leiterplattenherstellung .................................................................................. 68
5.4 Zusammenfassung: Energie, Abfall, Toxizitat.. ............................................... 72
5.5 Elektronische Bauteile ................................................................................... 74
5.5.1 Autbau und Zusammensetzung der e1ektronischen Bauteile ............................. 77
5.5.2 Passive Bauelemente ....................................................................................... 77
5.5.3 Kondensatoren ................................................................................................ 77
5.5.4 Widerstiinde .................................................................................................... 83
5.5.5 Wickelteile ..................................................................................................... 88
5.5.6 Aktive Bauelemente ........................................................................................ 92
5.5.7 Sonstige Bauteile . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ....... ... .. .... . . . . . . . .. ....... . ... . . . . . .. . ....................... 97
5.5.8 Herstellung .................................................................................................... 98
5.5.9 Aktive Bauteile .............................................................................................. 98
5.5.10 Passive Bauteile ........................................................................................... 102
5.5.11 Zusammenfassung ........................................................................................ 103
5.6 Zusammenfassung der Bauteile-bzw. Baugruppenherstellung ...................... 105
6 Montage ....................................................................................................... 107
6.1 Bestiickung der Leiterplatten ........................................................................ 108
6.2 Lotbad ......................................................................................................... 109
6.3 Endmontage und Kontrolle.................. . . . . . . . . ... ............... . . . . . . . .. . ..................... 110
6.4 Zusammenfassung ........................................................................................ III
7 Distribution ................................................................................................. 113
8 Gebraucbspbase .......................................................................................... 115
8.1 Energieverbrauch .......... ................... ..................................... . ..................... 115
8.2 Bildschirmstrahlung ..................................................................................... 116
8.3 Emission von Flammschutzmitteln ............................................................... 117
9 Recycling und Entsorgung .......................................................................... 119
9.1 Allgemeine Verfahrensbeschreibung ............................................................. 119
9.1.1 Demontage......................................... . ......................................... 120
9.1.2 Maschinelle Autbereitung ....................................................... .................... 121
9.1.3 Sekundiirrohstoffgewinnung ......................................................................... 122
9.2 Das Verfahren der Schleswag Recycling GmbH ............................................ 124
9.3 Das Verfahren der Reichart-Dassler Elektronic Recycling GmbH .................. 127