The enhanced use of biomass for the production of energy, fuels, and materials is one of the key strategies towards sustainable production and consumption. Various life cycle assessment (LCA) studies demonstrate the great potential of bio-based products to reduce both the consumption of non-renewable energy resources and greenhouse gas emissions. However, the production of biomass requires agricultural land and is often associated with adverse environmental effects such as eutrophication of surface and ground water. Decision making in favor of or against bio-based and conventional fossil product alternatives therefore often requires weighing of environmental impacts. In this article, we apply distance-to-target weighing methodology to aggregate LCA results obtained in four different environmental impact categories (i.e., non-renewable energy consumption, global warming potential, eutrophication potential, and acidification potential) to one environmental index. We include 45 bio- and fossil-based product pairs in our analysis, which we conduct for Germany. The resulting environmental indices for all product pairs analyzed range from -19.7 to +0.2 with negative values indicating overall environmental benefits of bio-based products. Except for three options of packaging materials made from wheat and cornstarch, all bio-based products (including energy, fuels, and materials) score better than their fossil counterparts. Comparing the median values for the three options of biomass utilization reveals that bio-energy (-1.2) and bio-materials (-1.0) offer significantly higher environmental benefits than bio-fuels (-0.3). The results of this study reflect, however, subjective value judgments due to the weighing methodology applied. Given the uncertainties and controversies associated not only with distance-to-target methodologies in particular but also with weighing approaches in general, the authors strongly recommend using weighing for decision finding only as a supplementary tool separately from standardized LCA methodology.
Concerns over climate change and the security of industrial feedstock supplies have been opening a growing market for biobased materials. This development, however, also presents a challenge to scientists, policy makers, and industry because the production of biobased materials requires land and is typically associated with adverse environmental effects. This article addresses the environmental impacts of biobased materials in a meta-analysis of 44 life cycle assessment (LCA) studies. The reviewed literature suggests that one metric ton (t) of biobased materials saves, relative to conventional materials, 55 ± 34 gigajoules of primary energy and 3 ± 1 t carbon dioxide equivalents of greenhouse gases. However, biobased materials may increase eutrophication by 5 ± 7 kilograms (kg) phosphate equivalents/t and stratospheric ozone depletion by 1.9 ± 1.8 kg nitrous oxide equivalents/t. Our findings are inconclusive with regard to acidification (savings of 2 ± 20 kg sulfur dioxide equivalents/t) and photochemical ozone formation (savings of 0.3 ± 2.4 kg ethene equivalents/t). The variability in the results of life cycle assessment studies highlights the difficulties in drawing general conclusions. Still, common to most biobased materials are impacts caused by the application of fertilizers and pesticides during industrial biomass cultivation. Additional land use impacts, such as the potential loss of biodiversity, soil carbon depletion, soil erosion, deforestation, as well as greenhouse gas emissions from indirect land use change are not quantified in this review. Clearly these impacts should be considered when evaluating the environmental performance of biobased materials.
Der vorliegende Artikel vergleicht die Nutzung nachwachsender Rohstoffe zur Erzeugung von Energie (Wärme und Elektrizität), Kraftstoffen und Gebrauchsprodukten anhand von vier ausgewählten Umweltbelastungskategorien. Dazu wurden Ökobilanzdaten aus 11 verschiedenen Publikationen für insgesamt 45 Produktpaare auf Basis nachwachsender und fossiler Rohstoffe analysiert und bezogen auf Einwohneräquivalente pro Hektar landwirtschaftliche Fläche miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigen im Allgemeinen Vorteile für die nachwachsenden Produktalternativen in den Kategorien Nichterneuerbarer Energieverbrauch und Treibhauspotenzial, während Produkte aus fossilen Ausgangsstoffen beim Eutrophierungspotenzial günstiger abschneiden und sich in der Kategorie Versauerungspotenzial uneinheitliche Resultate ergeben. Durch die Nutzung nachwachsender Rohstoffe zur Erzeugung von Gebrauchsgütern und Energie lassen sich durch Substitution der fossilen Produktalternativen größere ökologische Entlastungen realisieren als durch die Herstellung von Biokraftstoffen, die als Vollsubstitute für Diesel eingesetzt werden. Wesentliche Nachteile der Biomassenutzung sind mit dem Pflanzenanbau im Rahmen der konventionellen Landwirtschaft verbunden. Durch andere Bewirtschaftungsformen (z. B. Extensivierung) und eine besser an die jeweiligen Verwendungszwecke angepasste Auswahl bzw. Verarbeitung der nachwachsenden Rohstoffe könnten die Umweltbelastungen durch Energie, Kraftstoffe und Gebrauchsprodukte aus nachwachsenden Rohstoffen deutlich verringert werden.
Vor dem Hintergrund der europäischen Klimaschutzziele bis 2050 und der damit erforderlichen Dekarbonisierung der Wirtschaft werden in dem Vorhaben die Weiterentwicklungsoptionen der europäischen Energieeffizienzpolitiken untersucht. Es werden die Sektoren private Haushalte, Verkehr und Industrie betrachtet sowie der förderliche Rahmen, d. h. auch sektorübergreifende Instrumente. In den vorgeschlagenen Politikpaketen soll sich die Vielfalt der Instrumententypen abbilden. Neben Best-Practice-Beispielen liegen Länderstudien für drei große Volkswirtschaften der EU vor (Deutschland, Frankreich, Italien) und mit Polen auch eine Länderstudie für einen Mitgliedstaat aus dem mittelosteuropäischen Raum.