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.
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.