Den CO₂-Fußabdruck eines Industrieprodukts einheitlich und verständlich berechnen

Wie lässt sich der CO₂-Fußabdruck eines Produkts standardisiert, automatisiert und unternehmensübergreifend entlang der Wertschöpfungskette ermitteln? Und wie gelingt dies in Unternehmen, die dafür nur über begrenzte (Personal-)Ressourcen verfügen?

"PCF Guidance", der neue Leitfaden der Plattform Factory-X, an dem das Fraunhofer IWU mitgearbeitet hat, beschreibt Berechnungsmethoden und enthält konkrete Berechnungsbeispiele für Fertigungsprozesse wie Fräsen, Schmieden und additive Fertigung.

Es erweitert den Betrachtungsraum auf die industrielle Fertigung von Produkten, die aus mehreren Teilen oder Baugruppen bestehen (diskrete Fertigung) - und ergänzt das Rulebook der Plattform Catena-X, das auf einer höheren Abstraktionsebene und mit Schwerpunkt Automobilindustrie grundlegende Berechnungsstandards setzt.

Warum den CO₂-Fußabdruck erfassen? Was ist ein PCF?

Für große Unternehmen besteht bereits bzw. entsteht die Pflicht, über Klima- und Emissionsdaten zu berichten (CSRD, Corporate Sustainability Reporting Directive der Europäischen Union). Dabei müssen häufig auch Emissionen aus Produkten und Lieferketten berücksichtigt werden.

Noch greift die ESPR-Verordnung (Ecodesign for Sustainable Products Regulation), die schrittweise den Digitalen Produktpass (DPP) mit umfassenden Nachhaltigkeitsdaten einführt, für den Großteil der Fertiger nicht. Doch die künftige Regulatorik führt dazu, dass viele Kunden von ihren Zulieferern bereits heute Produkt- oder Material-CO₂-Daten anfordern.

Factory-X adressiert den Product Carbon Footprint (PCF) als eine zentrale Herausforderung für die diskrete Fertigung. Für einen Produkt-PCF müssen alle Beiträge zu einem durchgängigen CO₂-Fußabdruck (von der Rohstoffgewinnung bis zum Fabriktor, "Cradle-to-Gate") aggregiert werden. Ein PCF beschreibt die einem konkreten Produkt zuzurechnenden Treibhausgasemissionen, typischerweise in kg CO₂e (CO₂-Äquivalent).

Für die diskrete Fertigung bedeutet das beispielsweise, die Beiträge des Rohmaterials (Stahl, Aluminium, Kunststoff), der Transporte und vorgelagerten Lieferantenprozesse sowie den Energieverbrauch der Fertigungsanlagen und die Hilfsstoffe zu berücksichtigen - heruntergebrochen bis auf das einzelne Bauteil.

Was der Leitfaden "PCF Guidance" leistet

Ziel der Autoren ist es, den CO₂-Fußabdruck eines Produkts standardisiert und automatisiert aus Prozess-, Energie-, Material- und Logistikdaten berechenbar und über Unternehmensgrenzen hinweg nachvollziehbar zu machen. Der Leitfaden erläutert verständlich, wie Unternehmen systematisch Emissionsdaten aus Eigenfertigung und Lieferkette erfassen, zu einem Cradle-to-Gate-PCF zusammenführen und dabei Anforderungen wie Systemgrenzen oder Cut-off-Regeln (beispielsweise Grenzwerte, Stichtage oder Ausschlusskriterien) berücksichtigen.

Ein Schwerpunkt liegt auf der möglichst verursachungsgerechten Zuordnung von Energie- und Materialverbräuchen zu einzelnen Produkten. Dazu werden drei detaillierte Berechnungsbeispiele für ein Frästeil, ein Schmiedeteil und eine additiv gefertigte Dämpfergabel vorgestellt, inklusive Formeln, Datenquellen und der Behandlung von Ausschuss, Verpackung und Transporten.

Darüber hinaus beschreibt das Dokument, wie Emissionen in Mehrproduktfertigungen über Prozessunterteilung ("Process Subdivision"), Systemerweiterung ("System Expansion") oder Allokation (physisch beziehungsweise wirtschaftlich) verteilt werden können. Es empfiehlt dafür die räumliche und zeitliche Prozessaufteilung durch Submetering (Einzelerfassung) und die Nutzung von Produktionsdaten, um den Anteil von Schätzungen und Zuordnungen zu reduzieren. Zusätzlich enthält der Leitfaden konkrete Praxisbeispiele zur Allokation von Gebäudeemissionen, Stillstandszeiten und Maschinenverbräuchen.

Orientierung, Hilfestellung und Angebot zur Kooperation

Der mit Beteiligung von ESTAINIUM, Siemens, dem Fraunhofer IWU und weiteren Partnern erstellte Leitfaden "PCF Guidance" (Product Carbon Footprint Guidance) entstand auf Basis des Catena-X PCF Rulebook V4.0. Kleinen und mittleren Unternehmen bietet er eine wichtige Orientierungshilfe; das Fraunhofer IWU unterstützt gern bei der korrekten Berechnung eines PCF.

Austauschbarkeit der Daten

Über den Factory-X-Datenraum können Lieferanten und Kunden PCF-Daten standardisiert austauschen, sodass sich CO₂-Informationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette nachvollziehen lassen. Dies schafft die Grundlage für kommende regulatorische bzw. kundenseitige Nachhaltigkeitsanforderungen.

Factory-X betrachtet dabei insbesondere den Cradle-to-Gate-Ansatz. Perspektivisch soll der Austausch von diesen Daten auch für kleine und mittlere Unternehmen auf Basis von Catena-X ermöglicht werden: Unternehmen behalten stets die vollständige Kontrolle über ihre Daten (Datensouveränität). Bei stark arbeitsteiligen Herstellprozessen über Unternehmensgrenzen hinweg lässt sich ein Cradle-to-Gate-Ansatz für die Ermittlung des CO₂-Fußabdrucks nur im Rahmen automatisierter Prozesse und über sichere Daten-Ökosysteme effizient umsetzen.

» Leitfaden in englischer Sprache zum Download

Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)