Nachhaltige Chemie

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Chemikalien beeinflussen unser Leben.
Quelle: CC Vision

Das Konzept der Nachhaltigen Chemie hat das Ziel, vorsorgenden Umwelt- und Gesundheitsschutz mit einer innovativen ?konomischen Strategie zu verbinden, die gleichzeitig zu mehr Besch?ftigung führt. Nachhaltige Chemie ist ein breit angelegtes Thema, das sich Akteuren aus Wissenschaft, Wirtschaft, Beh?rden sowie Umwelt- und Verbraucherschutzverb?nden stellt.

Inhaltsverzeichnis

 

Was ist Nachhaltige Chemie?

Für die Umsetzung einer Nachhaltigen Chemie (engl.: Sustainable/Green Chemistry) gibt es verschiedene Ans?tze. Ein bekanntes Beispiel sind die zw?lf Prinzipien für eine ?green chemistry” nach Anastas und Warner (siehe Literatur) aus dem Jahre 1998. Auf Europ?ischer Ebene bringen die zw?lf Leitgedanken zum Stand der besten verfügbaren Technik im Anhang IV der Richtlinie zur Integrierten Vermeidung und Verminderung von Umweltverschmutzungen (⁠IVU-Richtlinie⁠) den Anspruch an eine nachhaltige Produktion und damit auch an die Chemiebranche zum Ausdruck. Die zw?lf Leitkriterien der IVU-Richtlinie (96/61/EG):

  1. Einsatz abfallarmer Technik,
  2. Einsatz weniger gef?hrlicher Stoffe,
  3. F?rderung der Rückgewinnung und Wiederverwertung der bei den einzelnen Verfahren erzeugten und verwendeten Stoffe und gegebenenfalls der Abf?lle,
  4. vergleichbare Verfahren, Vorrichtungen und Betriebsmethoden, die mit Erfolg im industriellen Ma?stab erprobt wurden,
  5. Fortschritte in der Technik und in den wissenschaftlichen Erkenntnissen,
  6. Art, Auswirkungen und Menge der jeweiligen Emissionen,
  7. Zeitpunkte der Inbetriebnahme der neuen oder der bestehenden Anlagen,
  8. für die Einführung einer besseren verfügbaren Technik erforderliche Zeit,
  9. Verbrauch an Rohstoffen und Art der bei den einzelnen Verfahren verwendeten Rohstoffe (einschlie?lich Wasser) sowie Energieeffizienz,
  10. die Notwendigkeit, die Gesamtwirkung der Emissionen und die Gefahren für die Umwelt so weit wie m?glich zu vermeiden oder zu verringern,
  11. die Notwendigkeit, Unf?llen vorzubeugen und deren Folgen für die Umwelt zu verringern,
  12. die von der Kommission gem?? Artikel 16 Absatz 2 oder von internationalen Organisationen ver?ffentlichten Informationen.

Das Umweltbundesamt hat zusammen mit der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (⁠OECD⁠) bei einem Workshop zur Nachhaltigen Chemie im Jahre 2004 vertiefte Kriterien für eine Nachhaltige Chemie erarbeitet und n?her ausgefüllt:

  • Qualitative Entwicklung: ungef?hrliche Stoffe, oder wo dies nicht m?glich ist, Stoffe mit geringer Gef?hrlichkeit für Mensch und Umwelt einsetzen und ressourcenschonend produzierte und langlebige Produkte herstellen,
  • Quantitative Entwicklung: Verbrauch von Ressourcen verringern, die m?glichst erneuerbar sind; Emissionen oder Eintr?ge von Chemikalien oder Schadstoffe in die Umwelt vermeiden, oder wo dies nicht m?glich ist, diese zu verringern; diese Ma?nahmen helfen Kosten zu sparen,
  • Umfassende Lebenswegbetrachtung: Analyse von Rohstoffgewinnung, Herstellung, Weiterverarbeitung, Anwendung und Entsorgung von Chemikalien und Produkten, um den Ressourcen- und Energieverbrauch zu senken und gef?hrliche Stoffe zu vermeiden,
  • Aktion statt Reaktion: Bereits im Vorfeld vermeiden, dass Chemikalien w?hrend ihres Lebenswegs Umwelt und menschliche Gesundheit gef?hrden und die Umwelt als Quelle und Senke überbeanspruchen; Schadenskosten und damit wirtschaftliche Risiken der Unternehmen und Sanierungskosten für den Staat vermeiden,
  • Wirtschaftliche Innovation: Nachhaltigere Chemikalien, Produkte und Produktionsweisen schaffen Vertrauen bei industriellen Anwendern und privaten Konsumenten und erschlie?en damit Wettbewerbsvorteile.

Gef?hrliche Chemikalien vermeiden – ungef?hrliche Chemikalien entwickeln

Ein Schritt zu mehr Sicherheit sind Chemikalien mit weniger gef?hrlichen Eigenschaften, die mit weniger Risikominderungsma?nahmen gehandhabt werden k?nnen. Chemikalien stellen kein Risiko mehr dar, sobald die Grundregeln des sicheren Umgangs eingehalten werden.

Besonders gef?hrliche Stoffe müssen in der Anwendung eingeschr?nkt oder sogar verboten werden. Dies sind zum Beispiel kanzerogene, mutagene oder reproduktionstoxische Stoffe (CMR-Stoffe), oder solche Stoffe, die für die Umwelt besonders kritisch, weil sie langlebig (persistent) und anreicherungsf?hig (bioakkumulierend) sind (die ⁠PBT⁠-Stoffe).

Aus Sicht des Umweltschutzes dürfen nachhaltige Chemikalien keine kurz- oder langfristigen Probleme verursachen, nachdem sie in die Umwelt freigesetzt wurden. Für die Umwelt bedeutet ⁠Nachhaltigkeit⁠ von Chemikalien, dass sie nicht persistent sind, sich nicht über gr??ere Entfernungen ausbreiten (short range chemicals) und keine irreversiblen Wirkungen haben.

Chemikalien gelten als nachhaltig, wenn sie keine gef?hrlichen Eigenschaften aufweisen. Das bedeutet, dass sie weder bekannte Schadwirkungen haben, noch so lange in der Umwelt verbleiben, dass bisher unbekannte sch?dliche Wirkungen zu einem Problem werden k?nnen.

Eine nachhaltige Chemikalie wird nicht nur durch die stofflichen Eigenschaften charakterisiert. Auch die Bedingungen, unter denen die Stoffe hergestellt, verarbeitet und angewendet werden, müssen für den gesamten Lebenszyklus bewertet werden. Dazu geh?rt der spezifische Ressourcenbedarf (in Bezug auf Energie, Roh- und Hilfsstoffe), die Ausbeute bei der Herstellung, Emissionen in Luft, Wasser und Boden, sowie Abwasser- und Abfallmengen.

Warum befasst sich das Umweltbundesamt mit Nachhaltiger Chemie?

Ziel des Umweltbundesamtes ist es, negative Wirkungen der chemischen Industrie und der nachgeschalteten Verarbeitung und Anwendung von Chemikalien auf Mensch und Umwelt vermeiden zu helfen. Soweit Produkte und Verfahren weniger Ressourcen verbrauchen, entspricht dies Entlastungen für die Umwelt und gleichzeitig Kostenersparnissen für die Unternehmen.

Nachhaltige Chemie ist aus Sicht des Umweltbundesamtes ein wichtiger Beitrag zu einer umweltgerechten Innovationspolitik, die gleichzeitig Umwelt und Gesundheit schützt. Das Umweltbundesamt bietet an, Forum für Akteure zu sein, um Ideen und Ans?tze für eine Nachhaltige Chemie auszutauschen, Gestaltungsans?tze zu entwickeln und ein gemeinsames Verst?ndnis über Ziele zu erzeugen.

 

Beispiele einer Nachhaltigen Chemie

Chemikalienleasing steht für ein dienstleistungsorientiertes Gesch?ftsmodell mit dem Ziel, Chemikalien nicht mehr mengenorientiert, sondern für eine Dienstleistung zur Verfügung zu stellen.

So orientiert sich zum Beispiel der Preis für die Dienstleistung einer L?semittel-Entfettung an der Fl?che der gereinigten Oberfl?che und nicht mehr an der Menge verkauften L?semittels. Der Hersteller der Chemikalie wird im neuen Gesch?ftsmodell zum Dienstleistungsunternehmen. Chemikalienleasing ist ein Instrument, um Nachhaltige Chemie umzusetzen, da der Gewinn nicht mit der Menge verkaufter Chemikalien gesteigert wird, sondern durch deren Einsparung. Ziel ist es, damit den Chemikalieneinsatz zu minimieren, um Kosten und damit auch den Ressourcenverbrauch zu reduzieren.

Der Hersteller der Chemikalien tritt bei diesem Modell mit den Verarbeitern und Anwendern in der Wertsch?pfungskette in Kontakt. Er befasst sich also mit dem weiteren Lebensweg der Chemikalien, macht das Know-how zur Anwendung seiner Chemikalie zu seinem eigenen Gesch?ft und übernimmt damit im Idealfall auch die Verantwortung für die Chemikaliensicherheit.

Bisher sind verschiedene Anwendungsbereiche für das Modell erprobt worden, so zum Beispiel die Metallbearbeitung (Anwendung: Reinigen/Entfetten, Beizen, Gie?en, Kühlen/Schmieren), in der chemischen Synthese (Anwendung: Katalyse), in der Nahrungsmittelindustrie (Anwendung: Extraktion, Wasseraufbereitung) und bei der Bereitstellung von Hilfsstoffen (Anwendung: Kühlen von Gütern, technische Gase). Es sind jedoch noch Fragen zu kl?ren, zum Beispiel für welche Branchen das Modell in Deutschland praktikabel ist und welche Bedingungen erfüllt sein müssen, um Betriebs- und Gesch?ftsgeheimnisse zu wahren.

In diesem Zusammenhang steht auch ein Forschungsprojekt des Umweltbundesamts zu Chemikalienleasing in Deutschland. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Qualit?tskriterien für Chemikalienleasing mit dem Schwerpunkt Gesundheits- und Umweltschutz. Im Projektverlauf ist geplant, konkrete und praktikable Kriterien zu erarbeiten und Vorschl?ge für deren Anwendbarkeit und Verankerung in Chemikalienleasing-Gesch?ftsmodellen zu unterbreiten. Die Ergebnisse werden in der internationalen Working Group zum Chemikalienleasing pr?sentiert und dort in die internationale Diskussion eingebracht.

Ein Beispiel für einen innovativen Ansatz zur nachhaltigen Chemieproduktion ist die Wei?e Biotechnik. Die Wei?e Biotechnik nutzt biologische Prozesse, um in Bioreaktoren mit Bakterien, Hefen, Schimmelpilzen oder den darin enthaltenen Enzymen Chemikalien herzustellen oder zu verarbeiten. Oft kommen nachwachsende Roh- oder Reststoffe als N?hrmedien zum Einsatz, zum Beispiel Melasse und Molke. Neue biotechnische Prozesse zielen darauf ab, Reststoffe und Abf?lle zu nutzen und aus ⁠Biomasse⁠ chemische Grundstoffe sowie Produkte zu entwickeln. Das Risiko für St?rf?lle sinkt ebenfalls.

Besonders eindrucksvoll sind Beispiele wie die Produktion von Vitamin B12, das sich biotechnologisch in einem Arbeitsschritt, mit Hilfe der klassischen chemischen Synthese aber nur aufw?ndig in vielen Schritten herstellen l?sst. Wei?e Biotechnik ersetzt aber nicht nur bestehende Verfahren, sondern erm?glicht es vor allem, neue, wirtschaftlich interessante Stoffe herzustellen. Die verwendeten und produzierten Chemikalien sind meist umwelt- und gesundheitsvertr?glicher als bei klassisch-synthetischen Verfahren. Noch fehlt der Durchbruch, aber Prognosen zufolge sollen im n?chsten Jahrzehnt bereits ca. 20 % der Chemikalien mit Hilfe der Biotechnologie hergestellt werden.

 

Regelungselemente einer Nachhaltigen Chemie

Ein wichtiger Baustein zu einer Nachhaltigen Chemie ist die neue europ?ische Chemikalienverordnung REACH. REACH tr?gt dazu bei, dass künftig Chemikalien und ihre Anwendungen sicherer sind und hilft, die Chemiebranche insgesamt nachhaltig zu gestalten, weil:

  • Information zu Gefahrenmerkmalen und sicheren Anwendungen von Stoffen in der Wertsch?pfungskette kommuniziert werden,
  • die gef?hrlichsten Stoffe zulassungspflichtig werden und damit unter Kontrolle sind,
  • Chemikalien nur hergestellt und verwendet werden, wenn ihre Verwendung sicher ist.

REACH schafft damit die Voraussetzung, dass die Risiken von Chemikalien erkannt und bekannt werden. Der Schwerpunkt liegt auf Informationen zu den Chemikalien. Diese Anforderungen greifen besonders ab einer Produktionsmenge von zehn Tonnen pro Jahr je Hersteller und Importeur. Für den Bereich zwischen einer und zehn Tonnen reichen aus Sicht des Umweltbundesamtes die Anforderungen noch nicht aus, um sicherzustellen, dass die Branche insgesamt nachhaltig arbeitet. Weitere Schritte sind deshalb notwendig.

Erst wenn man den Lebensweg von Chemikalien systematisch untersucht, kann man erkennen, wo effiziente und innovative L?sungen m?glich sind. Nachhaltige Chemie erfordert daher einen st?rkeren Informationsaustausch zwischen den Akteuren in der Wertsch?pfungskette. REACH f?rdert den Informationsaustausch in der Kette und ist auch insofern ein Schritt in Richtung ⁠Nachhaltigkeit⁠. Zudem werden besonders gef?hrliche Stoffe wie CMR- oder ⁠PBT⁠-Stoffe zukünftig unter REACH zulassungspflichtig sein.

Am 14. Januar 2009 verabschiedete das Europ?ische Parlament die neue EU-Pflanzenschutzgesetzgebung, die diesen Ansatz konsequent weiter verfolgt und das Substitutionsgebot auf einige andere besondere Gef?hrdungen (z.B. hormonelle Wirkungen) ausdehnt. Die neue EG-Richtlinie für einen nachhaltigen Gebrauch von Pestiziden ist ein Beispiel für Anforderungen, wie der Einsatz giftiger Chemikalien sicher gestaltet und insgesamt reduziert werden kann.

Durch nachhaltiges Chemikalienmanagement werden Unternehmen im internationalen Wettbewerb konkurrenzf?hig und k?nnen neue M?rkte erschlie?en. Auch anerkannte Umweltmanagementsysteme, wie die Internationale Norm ISO 14001 und die EG-?ko-Auditverordnung (EMAS II), tragen dazu bei; zum Beispiel liefern EMAS-validierte Produkterkl?rungen (?Geprüfte Umweltinformation”) Anreize, nachhaltige Produkte zu entwickeln.

 

Nachhaltigkeit im globalen Kontext

Zahlreiche Umweltprobleme k?nnen nicht mehr nur auf nationaler oder europ?ischer Ebene gel?st werden, sondern erfordern globale Handlungsans?tze. Die Weltwirtschaft ist heute und zukünftig in zunehmendem Ma?e auf einen globalen, freien Handel ausgerichtet. Deshalb sind auch globale Initiativen für eine nachhaltige Chemikalienproduktion und zur Chemikaliensicherheit notwendig. Daher versucht man mit internationalen, v?lkerrechtlich verbindlichen übereinkommen einen Rahmen für einheitliche, weltweit geltende Standards zu entwickeln. Die Europ?ische Union hat ein gro?es Interesse daran, entwickelte europ?ische technische Standards in diese Vereinbarungen einzubringen: Zum Beispiel die Informationen zum besten verfügbaren Stand der Technik oder zum Risikomanagement für gef?hrliche Chemikalien.

Die globalen Konferenzen haben eine Reihe internationaler Initiativen und übereinkommen zur Chemikaliensicherheit hervorgebracht, zum Beispiel:

  • Globally Harmonised System (GHS) zur weltweit einheitlichen Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien.
  • Stockholmer übereinkommen zur Regulierung persistenter organischer Schadstoffe (POPs) und Leitlinien für bestverfügbare Techniken (BVT=BAT) und beste Umweltpraktiken (BEP) für industrielle Mindeststandards.
  • Rotterdamer übereinkommen über das Verfahren zur vorherigen Zustimmung des Empf?ngerlandes beim Export von Chemikalien (Prior Informed Consent – PIC) zur Regulierung des internationalen Handels mit gef?hrlichen Stoffen.
  • Basler übereinkommen über die Kontrolle des grenzüberschreitenden Transports von gef?hrlichen Abf?llen – und damit auch von verbrauchten Chemikalien - und ihre Entsorgung.

Der derzeitige H?hepunkt der Entwicklungen zielt mit einem strategischen Ansatz zum internationalen Chemikalienmanagement (Strategic Approach to International Chemical Management - SAICM) darauf, ein übergreifendes, globales Chemikalienmanagement aufzubauen. Die zahlreichen Einzelinitiativen zum Chemikalienmanagement sollen zusammengeführt werden. Das Instrument selber ist zwar nicht rechtlich bindend, dennoch ist erkennbar, dass sich die Staatengemeinschaft bemüht, Wege zur weltweiten Umsetzung zu finden.

In Zukunft wird es immer wichtiger, die verschiedenen Initiativen auf globaler Ebene zum Chemikalienmanagement zu vernetzen. Ein bedeutender Aktuere dafür ist auch das International Sustainable Chemistry Collaborative Centre (ISC3).

 

Aktivit?ten des Umweltbundesamtes

In einem Forschungsprojekt wurde in Zusammenarbeit mit Praktikern aus Unternehmen ein Leitfaden erarbeitet, wie nachhaltige Chemie konkret in Handels- und Wertsch?pfungsketten umgesetzt werden kann. Der Leitfaden ist als Anwendungskonzept aufgebaut und erm?glicht es dem Anwender eine umfassende Einsch?tzung der ⁠Nachhaltigkeit⁠ von Chemikalien und ihren Anwendungen vorzunehmen. Dieser Leitfaden hilft Ihnen als Hersteller, Formulierer oder Endanwender von Stoffen, verst?rkt Nachhaltigkeitsaspekte zu berücksichtigen: bei Ihrer Stoffauswahl und beim Einsatz der Chemikalien in Ihrem Unternehmen. Der Leitfaden in Papierform setzt seinen Schwerpunkt auf die Bewertung von Stoffen. Mit einigen Hinweisen, wie Sie bei Gemischen vorgehen k?nnen. Erg?nzend steht Ihnen mit SubSelect eine elektronische Fassung des Leitfadens zur Verfügung.

Das Umweltbundesamt ver?ffentlichte im M?rz 2009 ein Hintergrundpapier zur Nachhaltigen Chemie. Das Hintergrundpapier beschreibt, was Nachhaltigkeit in der Chemie bedeutet und warum ein solches Konzept wirtschaftlichen Erfolg für die Chemiebranche, mehr Sicherheit für Umwelt und Gesundheit vor gef?hrlichen Chemikalien und geringeren Verbrauch an natürlichen Ressourcen bedeutet. Enthalten sind Positionen zur Nachhaltigen Chemie und Kriterien für ein umwelt- und wirtschaftsgerechtes Chemikalienmanagement vor. Das Hintergrundpapier dient v.a. der Kommunikation zwischen den Interessenvertreterinnen und –vertretern der Wirtschaft, der Wissenschaft, der Umweltverb?nde und der Beh?rden.

 

Literatur

  • Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: New York, 1998, p.30. Oxford University Press from ACS Green Chemistry Institute Webpage.
  • Richtlinie 96/61/EG des Rates vom 24. September 1996 über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung; ABl. L 257 vom 10.10.1996, S. 26.
  • Steinh?user, K.; Richter. S.: ?Nachhaltige Chemie – Perspektiven für Wertsch?pfungsketten und Rahmenbedingungen für die Umsetzung” in Nachhaltige Chemie – Erfahrungen und Perspektiven, Metropolis-Verlag, Herausgegebene von Angrick, M; Kümmerer, K.; Meinzer, L.; Marburg 2006.
  • Best Available Techniques = BAT?(entspricht den besten verfügbaren Techniken nach EU-Verst?ndnis; EU-BVT beinhaltet jedoch BEP implizit); Best Environmental Practices = BEP.
 

Instrumente für die Weitergabe von Informationen von importierten Stoffen und Erzeugnissen

Im Projekt wurden die Informationspflichten v.a. gegenüber dem Kunden in der Wertsch?pfungskette unter ⁠REACH⁠ analysiert, existierende Informations-und Kommunikationsinstrumente für Stoffe in Erzeugnissen untersucht und die erforderlichen Informationen beschrieben. Des Weiteren wurden ein IT-basiertes Kommunikationsinstrument (SVHC-Communicator) und eine Anleitung (Leitfaden SVHC-Kommunikation) entwickelt. Beide beschreiben wie die Kommunikation für Erzeugnisse innerhalb der Lieferkette aussehen k?nnte und welche Informationen in den Lieferketten weitergeleitet werden sollten, damit alle Marktakteure - als Arbeitgeber und als Inverkehrbringer - ihre Verpflichtungen im Rahmen von REACH erfüllen k?nnen. Der Leitfaden existiert als separates Dokument neben dem Abschlussbericht.

Insgesamt zeigt das Projekt, dass verschiedene Arten von Informationen erforderlich sind, damit alle Akteure in der Lieferkette die Verantwortung für ihre Erzeugnisse übernehmen k?nnen. Es wird empfohlen Informationen über die Kandidatenstoffe, für die Informationspflichten unter REACH Art. 33 bestehen, in einem zentralen Dokumente oder einer zentralen Datenbank zusammenzustellen, um sie allen Akteuren zur Verfügung zu stellen. Diese Informationen k?nnen dann von allen Akteuren in einer Lieferkette abgerufen werden. Zudem wird empfohlen die Kommunikation über Stoffe in Erzeugnissen nicht nur auf den Stoffnamen zu begrenzen, sondern akteurs- oder fallspezifische Informationspakete weiterzugeben. Welche Informationspakete die Akteure verwenden sollten, kann mit Hilfe des SVHC-Communicators bzw. des zugeh?rigen Leitfadens erarbeitet werden.