Seit August 2021 müssen auf Beschluss der Kultusministerkonferenz (KMK) bei einer Modernisierung von Ausbildungsordnungen die vier neuen Positionen „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“, Digitalisierte Arbeitswelt“, Organisation des Ausbildungsbetriebs, Berufsbildung, Arbeits- und Tarifrecht“ sowie „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ aufgenommen werden (BIBB 2021). Insbesondere die letzten beiden Positionen unterscheiden sich deutlich von den alten Standardberufsbildpositionen.

Diese Positionen begründet das BIBB wie folgt (BIBB o. J.a): „Unabhängig vom anerkannten Ausbildungsberuf lassen sich Ausbildungsinhalte identifizieren, die einen grundlegenden Charakter besitzen und somit für jede qualifizierte Fachkraft ein unverzichtbares Fundament kompetenten Handelns darstellen“ (ebd.).

Die Standardberufsbildpositionen sind allerdings allgemein gehalten, damit sie für alle Berufsbilder gelten (vgl. BMBF 2022). Eine konkrete Operationalisierung erfolgt üblicherweise durch Arbeitshilfen, die für alle Berufsausbildungen, die modernisiert werden, erstellt werden. Die Materialien der PA-BBNE ergänzen diese Arbeitshilfen mit einem Fokus auf Nachhaltigkeit und geben entsprechende Anregungen (vgl. BIBB o. J.b). Das Impulspapier zeigt vor allem in tabellarischen Übersichten, welche Themen der Nachhaltigkeit an die Ausbildungsberufe anschlussfähig sind.

Die neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ist zentral für eine BBNE, sie umfasst die folgenden Positionen (BMBF 2022).

a) “Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen

b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen

c) für den Ausbildungsbetrieb geltende Regelungen des Umweltschutzes einhalten 

d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen

e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln 

f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren”

Die Schnittstellen zwischen der neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit” werden in 

• Tabelle 1 – Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”

fortlaufend aufgezeigt. Mit Ausnahme der Position c) werden in der Tabelle alle Positionen behandelt. Die Position c) wird nicht behandelt, da diese vor allem ordnungsrechtliche Maßnahmen betrifft, die zwingend zu beachten sind. Maßnahmen zur Nachhaltigkeit hingegen sind meist freiwillige Maßnahmen und können, müssen aber nicht durch das Ordnungsrecht geregelt bzw. umgesetzt werden. In der Tabelle werden die folgenden Bezüge hergestellt:

• Spalte A: Positionen der Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit”;
• Spalte B: Vorschläge für Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten, die im Sinne der nachhaltigen Entwicklung wichtig sind;
• Spalte C: Bezüge zur Nachhaltigkeit;
• Spalte D: Mögliche Aufgabenstellungen für die Ausbildung im Sinne der Position 3e) „Vorschläge für nachhaltiges Handeln entwickeln“;
• Spalte E: Zuordnung zu einem oder mehreren SDGs (Verweis auf das Hintergrundmaterial).

Nachhaltigkeit sollte integrativ vermittelt werden, sie sollte auch in den berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen verankert werden (BIBB o. J.): 

“Die berufsübergreifenden Inhalte sind von den Ausbilderinnen und Ausbildern während der gesamten Ausbildung integrativ, das heißt im Zusammenspiel mit den berufsspezifischen Fertigkeiten, Kenntnissen und Fähigkeiten, zu vermitteln.”

Aus diesem Grund haben wir die jeweiligen Berufsbildpositionen sowie die Lernfelder des gültigen Rahmenlehrplanes gleichfalls betrachtet in 

Tabelle 2: Berufsbildpositionen und Lernfelder mit Bezug zur Nachhaltigkeit

Die Betrachtung ist beispielhaft, es wird kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben. Folgende tabellarische Darstellung wurde gewählt:

Spalte A: Berufsbildposition und Lernfeld(er)

Spalte B: Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten gemäß Ausbildungsordnung (AO) sowie Lernfelder des Rahmenlehrplans (RLP, kursive Zitierung). Explizite Formulierungen des RLP zu Themen der Nachhaltigkeit werden als Zitat wiedergegeben;

Spalte C: Beispielhafte Bezüge zur Nachhaltigkeit;

Spalte D: Referenz auf die jeweilige Position der Standardberufsbildposition (siehe Tabelle 1, Spalte A).

Es gibt insgesamt 12 verschiedene Ausbildungsgänge und Fachrichtungen zur Ausbildung als Elektroniker und Elektronikerin. Die folgende Tabelle stellt diese dar unter Berücksichtigung der Neuordnung der handwerklichen Berufsausbildungen in 2021 (vgl. HWK Rheinhessen o. J.):

Tabelle: Übersicht über die Elektroniker*innen-Berufe nach HWO und IH

Zielkonflikte und Widersprüche sind bei der Suche nach dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit immanent und für einen Interessenausgleich hilfreich.  Im Kapitel 6 werden beispielhafte Zielkonflikte aufgezeigt. Ergänzend werden in dem dazugehörigen Dokument einige Folien (pptx bzw. pdf) erstellt, die für Lernprozesse verwendet werden können. Ein Beispiel für einen berufsbildbezogenen Zielkonflikt ist der folgende: 

• Der erhöhte Bedarf an elektrischen Antrieben, Steuerungen, Regeltechnik und Maschinen im Kontext der Energiewende, also der Umstellung auf erneuerbare Energien, bringt einen erhöhten Bedarf an Ressourcen in Form von Metallen, Kunststoffen und Hilfsstoffen mit sich.
• Einerseits wird durch Reduzierung der THG Emission und der Nutzung fossiler Energieträger ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet, der andererseits durch die Gewinnung und Verarbeitung der nötigen Ressourcen auch THG-Emission verursacht und zudem soziale und ökologische Auswirkungen entlang der Wertschöpfungskette hat.

Diese Bereiche in Balance zu halten ist die Herausforderung, der sich nachhaltige Entwicklung stellen muss, um ihre Ziele zu erreichen und gleichzeitig handlungsfähig als Wirtschaftsnation zu bleiben. Es müssen jeweils  Kompromisse gefunden werden, die für alle Betroffenen akzeptabel sind.

Zur Verbesserung der Anschaulichkeit der integrativen Förderung nachhaltigkeitsorientierter Kompetenzen wurden viele Projektaufgaben entwickelt, siehe hierzu Kap. 9. THG-Analyse einer Wertschöpfungskette und nachfolgende Kapitel. Diese Aufgaben orientieren sich an dem Konzept der nachhaltigen Wertschöpfungskettenanalyse mit einer Orientierung an den SDG Sustainable Development Goals, die in verschiedenen Varianten beschrieben und mit einer Vielzahl von Aufgabenstellungen untersetzt sind. Es ist eine umfassende Darstellung, wie die neue Standardberufsbildposition in Verbindung mit der Nachhaltigkeit unterrichtet werden kann.

Bundesministerium für Justiz BMJ (2021): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2021 Teil I Nr. 15, ausgegeben zu Bonn am 9. April 2021: Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen vom 30. März 2021. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav 

BMJ HW Maschinen-Antrieb (2021a): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in für Maschinen und Antriebstechnik nach der Handwerksordnung: Artikel 1, S. 662ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbhwoausbv/BJNR066210021.html 

BMJ HW Informationselektronik (2021b): Verordnung über die Berufsausbildung zum Informationselektroniker*in: Artikel 2, S. 674ff. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav sowie https://www.gesetze-im-internet.de/infoelekausbv/InfoElekAusbV.pdf 

BMJ HW Gebäudeintegration (2021c): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker für Gebäudesystemintegration*in: Artikel 3, S 687ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, http://www.gesetze-im-internet.de/gsiausbv/BJNR068700021.html 

BMJ HW Automatisierung (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in:
–Fachrichtung Automatisierungs-Systemtechnik: Artikel 4 (S. 662ff). Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf 

BMJ HW Energie-Gebäude (2021d): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: –Fachrichtung Energie- und Gebäudetechnik: Artikel 4 S. 699ff. Online: Nr. 15 vom 09.04.2021 – Verordnung zur Neuordnung der Ausbildung in handwerklichen Elektroberufen, https://www.gesetze-im-internet.de/elekausbv_2021/ElekAusbV.pdf

BMJ IH Elektro – Bundesministerium für Justiz BMJ (2018): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2018 Teil I Nr. 23, ausgegeben zu Bonn am 5. Juli 2018, S. 897 ff). Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/ 

BMJ IH Elektro Gebäude-Infrastruktur (2018a): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme: Teil 2, S. 898ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/ 

BMJ IH Betriebstechnik (2018b): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Betriebstechnik: Teil 3, S. 900ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/

BMJ IH Automatisierung (2018c): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*Automatisierungs- und Systemtechnik: Teil 4, S. 902ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/

BMJ IH Geräte-Systeme (2018d): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*in für Geräte und Systeme: Teil 4, S. 904ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/

BMJ IH Info-Systemtechnik (2018e): Vorschriften für den Ausbildungsberuf Elektroniker*Informations- und Systemtechnik: Teil 6, S. 905ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/indelausbv_2007/ 

BMJ BBG Maschinen-Antrieb (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker*in: (2021e): Verordnung über die Berufsausbildung zum Elektroniker:in für Maschinen und Antriebstechnik nach dem Berufsbildungsgesetz: Artikel 5, S. 714ff. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/elekmaschbbbigausbv/BJNR071400021.html

Bundesministerium für Justiz BMJ (2020): Bundesgesetzblatt Jahrgang 2020 Teil I Nr. 9, ausgegeben zu Bonn am 5. März 2020, S. 268ff: Verordnung über die Berufsausbildung zum IT-System-Elektroniker*in vom 28. Februar 2020. Online: https://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav#__bgbl__%2F%2F*%5B%40attr_id%3D%27bgbl120s0268.pdf%27%5D__1678726674892

Elektronische Anwendungen sind modern und verbreiten sich in immer mehr Alltagsbereichen, in denen sie z. B. der Sicherheit, der Bequemlichkeit oder dem Energiesparen dienen. Bei ihrer Nutzung muss aber beachtet werden, dass jede elektronische  Vorrichtung bei der Produktion Rohstoffe benötigt und im Betrieb Energie verbraucht; ein Bewegungsmelder z. B. 20 kWh pro Jahr (Bund der Energieverbraucher, o. J.). In einem selten genutzten Kellerraum sollte also weiterhin der analoge Lichtschalter betätigt werden. Selbst wenn das Ausschalten einmal vergessen wird, so verbraucht dies in einer Woche bei einer 5 W LED doch auch nur 0,84 kWh.

Ein typisches Beispiel für diesen Zielkonflikt ist auch die Anschaffung eines effizienten Neugeräts versus Lebensdauerverlängerung eines weniger effizienten alten Geräts, das zwar mehr Energie verbraucht, aber nicht mehr produziert werden muss.

Die Ausstattung mit elektronischen Einrichtungen für höhere Sicherheitsanforderungen nimmt immer mehr zu. Dies gilt für Industrieanlagen (Kameras, Bewegungsmelder) ebenso wie beispielsweise für Fußwege und Haltestellen des ÖPNV, die zunehmend beleuchtet werden, auch um das Sicherheitsempfinden zu erhöhen. Auch hier gilt es zu berücksichtigen, dass diese  Einrichtungen Energie und  Ressourcen verbrauchen.

Die Bundesregierung will Solaranlagen auf Ackerflächen stark ausbauen. Die Felder sollen gleichzeitig für die Landwirtschaft und zur Stromerzeugung genutzt werden und helfen, die Klimaziele zu erreichen (Tagesschau 10.02.22): Hierdurch geht natürlich die Fläche für die landwirtschaftliche  Produktion verloren. Allerdings nehmen Windkraftanlagen nur eine relativ  geringe Fläche von  ca. 100 m ein. Auf dieser Fläche könnte man ca. 100 kg Getreide pro Jahr ernten (eigene Berechnung der Autoren im KORN-Projekt; Scharp 2021) und ca. 75 Brote backen. Allerdings beträgt der Backwarenabfall mehr als 30 Prozent aller Backwaren. Es wäre viel effizienter und würde viel mehr Fläche frei machen, wenn es nur gelänge, den Backwarenabfall um 10 Prozent zu reduzieren – dann wären Flächen für tausende Windkraftanlagen frei, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu beeinträchtigen.

Naturschutzorganisationen wie BUND und Nabu fürchten Beeinträchtigungen des Naturschutzes durch Windkraftanlagen und Überlandleitungen; vor allem die Auswirkungen auf Vogelzugrouten und die Tötung von Fledermäusen werden benannt (BUND 2021). Da man dieses Problem nicht mit herkömmlichen Lösungen in Griff bekommt (Lichter, Signale o. ä.), läuft derzeit eine kamerabasierte  KI-Überwachung in der Forschung an (vgl. Springer 2021). Mit Hilfe mehrerer Kameras wird eine Rundumsicht ermöglicht. Eine KI analysierte die Routen der anfliegenden Vögel. Sie erkennt, wenn die Vögel vorbeiziehen würden. Kommen die Vögel zu nahe, schaltet die KI-Überwachung die Anlage ab.

Die Rohstoffgewinnung für Elektronik, Leitungen  und Energiespeicher  bedeutet zumindest eine Flächenkonkurrenz gegenüber Natur/Biodiversität und Landwirtschaft, auch wenn sie nach ökologischen Kriterien abgesichert durchgeführt wird. Als Beispiel kann hier das Jdar-Tal in Serbien (Taz 2023)genannt werden, bei dem ein  Gebiet mit bislang ertragreicher Landwirtschaft ein Lithium -Vorkommen innerhalb Europas durch ein britisch-australisches Unternehmen erschlossen werden soll.

Kunststoffgehäuse , z. B. für Antriebe, und Ummantelungen von Bauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen können weniger wetterbeständig sein, als die gleichen Produkte aus fossilen Ressourcen.  Dies widerspricht dann dem Nachhaltigkeitsziel der Langlebigkeit.

Die ökologische WKA betrachtet die Umweltwirkungen, die mit der Gewinnung von Rohstoffen, der Nutzung von Ressourcen (Luft, Wasser, Biomasse, Fläche) verbunden sind. Darüber hinaus werden die Umweltwirkungen der Prozesskette betrachtet – z. B. vom Bergbau über die Verhüttung zur Halbzeugproduktion und danach über die Herstellung der Produkte, über ihre Nutzung bis hin zur Entsorgung oder dem Recycling. Die Ressourcen selber (z. B. Erdöl) als auch die Gewinnung (Emissionen im Rahmen der Ölförderung) können nicht vollständig nachhaltig sein. Die folgenden Beispiele zeigen dies:

• Die Mobilität ist derzeit noch auf fossile Treibstoffe angewiesen. Die Verbrennung von Erdöl führt unweigerlich zur Emissionen von Treibhausgasen. Nutzt man Erdöl zum Betrieb eines Solarkraftwerks (in vielen Ländern üblich, nicht in Deutschland), so würde pro Kilowattstunde gewonnener Strom rund 0,9 kg CO2-Äq emittiert. Dieser Wert gilt unter Anrechnung der Vorketten und auf den Lebenszyklus eines Kraftwerkes bezogen (Deutscher Bundestag 2007). Zum Vergleich: Erzeugt man Strom durch Windenergieanlagen, so werden 0,08-0,016 kg CO2-Äq verursacht (ebd.). Erdöl und alle Technologien, die auf Erdöl und seine Verarbeitungsprodukte angewiesen sind, sind deshalb weniger nachhaltig als vergleichbare Produkte, die erneuerbare Energien nutzen.
• Aluminium wird weltweit gewonnen und zu Halbzeug verarbeitet. Ein wichtiger Prozessschritt ist die Schmelzflusselektrolyse. Das aufbereitete Aluminiumoxid wird mit Kryolith Na3AlF6 und weiteren Fluorverbindungen versetzt und auf 950 Grad erhitzt. Es wird eine Spannung von 5 bis 6 Volt angelegt und ein Strom von 150.000 Ampere (zum Vergleich: Wallbox zum Laden eines E-Autos hat einen Ladestrom von 16 Ampere, allerdings bei 380 Volt). Entscheidend für die Frage, ob die Produktion als nachhaltig anzusehen ist oder nicht, ist der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. 
  • Wird das Aluminium aus Norwegen importiert, so ist die Elektrolyse sehr nachhaltig: Norwegen erzeugt 98,5% seines Stroms aus erneuerbaren Energien, d.h. es werden nur sehr, sehr geringe Emissionen erzeugt (statista 2023). 
  • Wird das Aluminium in Deutschland hergestellt, so ist der Strommix deutlich höher mit Treibhausgasen belastet. Pro Kilowattstunden Strom wurden in 2020 rund 420 g CO2-Äq erzeugt (UBA 2022). 
  • Bezieht man das Aluminium aus China, so werden noch höhere Emissionen pro Kilowattstunde emittiert. Im Jahr 2011 lag der Strommix bei rund 840 g pro kWh auf Basis einer Analyse von Greenpeace (Zeit online 2012). Offiziell gibt die oberste Planungsbehörde für 2020 eine Emission von rund 305 g CO2-Äq/kWh an (Wirtschaftswoche 2021). Obwohl China weltweit am meisten in Erneuerbare Energie investiert, erscheint dieser Wert viel zu niedrig, da China mit Abstand der größte Verursacher von Treibhausgasen ist (ebd.). Noch ein zweites ist zu bedenken. Seit 2015 nimmt die Konzentration an Tetrafluormethan und Hexafluorethan in der Atmosphäre wieder zu (spektrum 2021). Die beiden Gase haben einen um den Faktor 1.000 höheres Treibhausgaspotential als Kohlendioxid. Mit Hilfe von Luftproben in Südkorea und Wetter Simulationen erscheint es sehr wahrscheinlich, dass die Emissionen aus der Elektrolyse stammen.

Nachhaltigkeit hat drei Dimensionen: Ökologie, Ökonomie und Soziales. Insbesondere die letzte ist nur schwierig zu bilanzieren. Hierbei sind aber SDG Sustainabel Development Goals sehr hilfreich, da das SDG 8 “Menschenwürdige Arbeit” einen deutlichen Standard auch für die Elektronikindustrie vorgibt (destatis 2022):

Unterziel 8.7 Sofortige und wirksame Maßnahmen ergreifen, um Zwangsarbeit abzuschaffen, moderne Sklaverei und Menschenhandel zu beenden und das Verbot und die Beseitigung der schlimmsten Formen der Kinderarbeit,…

Unterziel 8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern

Die Sozial-Ökonomische WKA ist ein zentraler Teil des Sorgfaltspflichten Gesetzes (s.o.), allerdings zeigen viele Beispiele, dass die Elektronikindustrie weltweit noch Defizite hat.

• Kobalt wird vor allem in der Demokratischen Republik Kongo (DRK, 60% der Weltproduktion, ca. 90-100.000 t von 2019-22) gewonnen (elektroniknet / Arnold 2021; ISE o. J.). Eine bergbauliche Besonderheit liegt beim Hauptproduzenten in der DRK vor. Hier liegt das Kobalterz oberirdisch in einem sehr weichen Gestein vor. Es wird sowohl von global tätigen Minenkonzernen, von lokalen Genossenschaften oder durch Zwangsarbeit von Milizen abgebaut (kleiner handwerklicher Bergbau, vgl. Save the Children 2022). Der sogenannte artesiale Kleinbergbau (ASM) ist die Einkommensgrundlage für mehr als 200.000 Menschen in der Region. Er ist jedoch zumeist illegal und nicht reguliert (analog dem Goldrausch in Alaska). Dieser Bergbau ist aufgrund der schlechten wirtschaftlichen Bedingungen vor Ort auch mit Kinderarbeit verbunden.
• 2015 berichtete die US-Arbeitsrechts Organisation China Labor Watch über einen taiwanesischen Zulieferer für Apple in Shanghai: Schimmel, Wanzen und 14 Personen in einem Schlafraum. Obwohl der Zustand schon seit 2013 bekannt war, wurde nichts unternommen. Informationen für die Arbeiter und Arbeiterinnen, wo Quecksilber und Arsen in der Produktion eingesetzt werden, lagen nicht vor (Handelsblatt 2015). 
• 2019 schrieb die Zeitschrift Südasien über eine vergleichbare Problematik in Indonesien. Das Beispiel zeigt auf, was vielerorts Realität zu sein scheint: Es gibt drei Typen von Beschäftigen: Reguläre oder unbefristete Beschäftigte, Kontraktarbeiter*innen oder befristete Beschäftigte sowie Beschäftigte aus Leiharbeitsfirmen. Trotz gleicher Arbeit erhalten die Beschäftigten unterschiedliche Löhne und Sozialleistungen. Zudem werden Grenzwerte für Industriechemikalien erheblich überschritten, was zu Gesundheitsschäden führt (Südostasien 2019).

Während obige Beispiel vor allem aus Ländern stammen, in denen keine mit den Industrienationen vergleichbaren Sozialstandards beachtet werden, heißt dies nicht, dass es auch in der westlichen Welt nicht-nachhaltige Wertschöpfungsketten gibt. Auch hierzu geben die SDGs eindeutige Richtungen vor, wie z. B.:

SDG 8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern

SDG 8.4 Bis 2030 die weltweite Ressourceneffizienz in Konsum und Produktion Schritt für Schritt verbessern und die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Umweltzerstörung anstreben, …

SDG 8.2 Eine höhere wirtschaftliche Produktivität durch Diversifizierung, technologische Modernisierung und Innovation erreichen, einschließlich durch Konzentration auf mit hoher Wertschöpfung verbundene und arbeitsintensive Sektoren

Dieser ökonomische Anteil der Analyse ist aber auch sehr mit Zielkonflikten behaftet, denn die Unternehmen streben nach Umsatz und Gewinn, der durch den Verkauf von Produkten erzielt wird, die zu ihrer Erstellung Ressourcen verbrauchen und Umweltgüter nutzen. Die beiden nachfolgenden Beispiele sind der psychologischen und der technologischen Obsoleszenz zuzuordnen. 

• Die beiden großen Smartphone-Hersteller Samsung und Apple bringen jedes Jahr eine neue Generation von Smartphones auf den Markt. Hierbei werden die neuen Smartphones mit von den Verbrauchern kaum zu bewertenden funktionalen Verbesserungen wie z. B. der Auflösung der Kameras auf den Markt beworben, die dann überschwänglich angepreist werden (vgl. apple 2022). Diese “hohe” Innovationsgeschwindigkeit bei IKT-Produkten führt möglicherweise zu einer verkürzten Nutzungsdauer, so dass Notebooks oder Smartphones teilweise nur zwei oder drei Jahre genutzt werden, bevor wieder ein neues Gerät angeschafft wird. Dies nennt man auch psychologische Obsoleszenz, nach der ein funktionierendes Produkt als nicht “gut” nutzbar eingeschätzt wird, auch wenn es noch gut funktioniert (vgl. Öko-Institut o. J.). Hinzu kommt, dass auch die steuerliche Abschreibung es ermöglicht, Hardware alle drei Jahre abzuschreiben (Handwerk 2022), so dass auch der Gesetzgeber noch die Ressourcennutzung fördert.
• Bei IT-Produkten kommt häufig noch der Sonderfall ökonomische Obsoleszenz hinzu (vgl. Öko-Institut o. J.). Dies kann zum einen bedeuten, dass die Reparaturkosten nicht im Verhältnis zu einem Neukauf stehen. Ein Beispiel hierfür ist die Apple Watch, wo die Reparatur des Deckglases ca. 140 € kostet und eine neue Uhr für ca. 370 € zu kaufen ist. Gleiches gilt für den Bildschirm des MacBook Pro: Eine Reparatur kostet 800 Euro, ein neues MacBook ca. 2.200 Euro (eigene Recherche der Preise des Autors). Auch Software von IT-Geräten kann funktionstüchtige Geräte unattraktiv machen, wenn sie anfälliger für Hackerangriffe werden. So listen sowohl Samsung, Microsoft als auch Apple ältere Geräte (Samsung und Apple) oder Betriebssysteme (Windows) aus und vergeben keine Updates mehr. Im Ergebnis gibt es keine neuen Sicherheitspatches oder die Geräte werden nicht mehr zur Reparatur angenommen.

• Zunächst wird die oben beschriebene THG-WKA durchgeführt.
• Hierauf aufbauend wird eine Einführung in die SDG gegeben. Eine Kurzbeschreibung der SDG findet sich im Kap. 12. SDGs für Elektroniker*innen.
• Notwendige Materialien
  • Internetzugang: Zu allen Aufgaben sind die Quellen mit den Daten im Internet angegeben.
  • Eine schnellere Bearbeitung im Unterricht ist möglich, wenn die Lehrkraft die entsprechenden Quellen herunterlädt und die betreffenden Seiten ausdruckt. Die wichtigsten Quellen sind: 
  • UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Seite 67-68. Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf
  • Öko-Institut (2020): Digitaler Fußabdruck. Diverse Seiten über Primärenergiewand für IT-Geräte. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf 
• Zeitaufwand: 
  • Zwei Doppelstunden oder ein Projekttag
  • Es ist möglich, die Aufgabenstellung als Projektaufgabe zu vergeben

Arbeitsblätter siehe 10.6 Arbeitsblätter: SDG-Wertschöpfungskettenanalyse

• Deutsches Kunststoff-Museum (o. J.): Lexikon der Kunststoffe. Online: https://www.deutsches-kunststoff-museum.de/kunststoff/lexikon/ 
• KERN (o. J.): Kunststoff-Lexikon. Online: https://www.kern.de/de/kunststofflexikon 
• Kunststoff Deutschland (o. J.): Kunststoff-Lexikon. Online: https://www.kunststoff-deutschland.com/html/kunststoff-lexikon.html 

Seilnacht (o. J.): Polymere und Kunststoffe. Online: ​​ https://www.seilnacht.com/Lexikon/polymere.html

1. Wählen Sie ein Bauteil eines Elektronischen Produktes 
2. Bestimmen Sie den Metallgehalt des Bauteils
3. Bestimmen Sie den Primärenergiebedarf für das Metall
4. Rechnen Sie um: Wie hoch sind die THG-Emissionen des Metalls?
5. Schätzen Sie die Lebensdauer 
6. Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, um einen Wert für ein Jahr zu erhalten.
7. Berechnen Sie den prozentualen Anteil, den dieses Bauteil am CO2-Budget eines Bürgers oder einer Bürgerin hat.

Verlegt wird ein Kabel vom Typ NYM-J 5×6,0 mm² mit einer Leitungslänge von 4 m (mobilio o. J.). 

Länge der Adern: 5 Adern a 4 m = 20 m

Volumenberechnung: 6 mm2 = 0,06 cm2; 20 m = 2.000 cm;
0,06 cm2 * 2.000 cm = 120 cm3

Massenberechnung: Dichte von Kupfer ca. 9 g/cm3;
mkabel = 120 * 9 = 1.080 g

Primärenergiebedarf von Kupfer (KEA):
50.700 MJ/t = 50,7 MJ/kg ~ 51.000 J/g

Primärenergiebedarf für das Kupfer in dem Wallbox-Kabel:
51.000 * 1.080 = 56 MJ

Umrechnung in kWh: 56 MJ = ca. 16 kWh 

Umrechnung in THG-Äquivalente (grobe Schätzung): 16 kWh * 485 g/kWh = 8 kg CO2-Äq

Lebensdauer: 10 Jahre

THG-Beitrag pro Jahr: 0,8 kg

Anteil am jährlichen Budget: 1.500 kg / 0,8 kg = 0,05% des jährlichen CO2-Budgets

Bewertung: Der Anteil ist gering, zudem ermöglicht er die emissionsfreie Mobilität

Nehmen wir an, Sie sollen eine neue Leitung in Ihrem Betrieb legen, um eine Maschine anzuschließen. Sie muss ausgelegt werden auf einen höheren Strom und eine höhere Spannung. Die Aluminium-Leitung darf keinem Zug unterliegen, deshalb ist die Leitungslänge länger als die der Kupferleitung. Ein Händler bietet Ihnen eine Aluminium-Leitung an, die einen 30% höheren Querschnitt hat, also eigentlich überdimensioniert ist. Die Ausdehnung kann sehr gut durch die Art der Verlegung aufgefangen werden. Nun haben Sie Wahl, legen Sie eine Leitung aus Aluminium oder aus Kupfer – welche ist besser für die Nachhaltigkeit?

• Wählen Sie zwei vergleichbare Aluminium- und Kupfer-Leitungen aus
• Berechnen Sie:

• Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
• Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html 

Strom ist unerlässlich für die Produktion von elektronischen Bauteilen. Diese werden jedoch weltweit hergestellt. Und jedes Land hat einen anderen Strommix – d.h. der Anteil der erneuerbaren Energien ist unterschiedlich und damit auch die Emissionen, die mit der Stromnutzung verbunden sind. Für die THG-Emissionen ist vor allem der Anteil der Kohl- und Gasverstromung besonders relevant, da Kernenergie relativ gesehen emissionsfrei ist. Dieser liegt, wie die folgenden Beispiele zeigen (Enerdata o. J. und CRP o. J.) in folgenden Dimensionen:

Tabelle: Strommix und Anteil fossiler Stromerzeugung

Konsequenterweise bedeutet dies, dass Kupfer und Aluminium, die in Europa hergestellt werden, wesentlich umweltfreundlicher sind als wenn sie aus China oder den USA importiert werden. Die einzige pragmatische Option für die Bestellung von Bauteilen für Elektroniker und Elektronikerinnen ist deshalb, den Strommix zu beachten, um möglichst klimaeffiziente Bauteile einzukaufen.

Führen sie folgende Aufgabe durch:

1. Wählen Sie sie Bauteile oder Baugruppen für verschiedene elektrotechnischen Geräte, die sie häufig verwenden
2. Recherchieren Sie Produzenten der Bauteile oder Baugruppen in verschiedenen Ländern
3. Vergleichen Sie den Strommix der jeweiligen Länder
4. Vergleichen Sie die Kosten der jeweiligen Bauteile oder Baugruppen
5. Bestimmen sie die Mehrkosten als Anteil an den Verkaufkosten des Produktes
6. Berücksichtigen Sie hierbei ihre “Verkaufskosten”, da höhere Einkaufspreis den Ertrag mindern: Um wie viel Prozent würde der Ertrag zu Gunsten der Nachhaltigkeit sinken?

1. Wählen Sie ein elektronisches Bauteil (z. B. Widerstand, Diode, Kondensator)
2. Bestimmen Sie die Masse des Metalls mit dem größten Anteil
3. Berechnen Sie den Primärenergiebedarf mit obigem Link, Seite 67-68
4. Rechnen Sie den Primärenergiebedarf in Kilowattstunden um
5. Rechnen Sie die Kilowattstunden in THG-Emissionen um (485 g CO2-Äq/kWh)
6. Schätzen Sie die Lebensdauer des Bauteils
7. Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, berechnen Sie die THG-Emissionen auf ein Jahr
8. Berechnen Sie den Anteil dieses Bauteils an dem jährlichen CO2-Budget pro Jahr einer Person für den Konsum (1,5 t CO2-Äq / Person*a)
9. Bewerten Sie: Ist das viel oder wenig?

1. Wählen Sie ein Elektro-Kleinprodukt
2. Hierbei wird kann eine pauschale Zusammensetzung wie folgt angenommen werden (eigene Abschätzung auf Basis von BUWAL): 
3. 50 Prozent  Metall (vor allem Eisen bzw. Stahl), 30 Prozent  Kunststoff und 20 Prozent  Komponenten von Bildschirmröhren (Glas + Metall). Es wird angenommen, die Metallfraktion ist wesentlich für den Primärenergiebedarf ist. 
4. Die Metallfraktion setzt sich wie folgt zusammen: (eigene Schätzung auf Basis von Lukas 2012): Das Gerät enthält 30 Prozent  Eisen/Stahl (15% der Gesamtmasse bzw. 15 g), 10 Prozent  Aluminium (5% bzw. 5g), 10 Prozent  Kupfer (5% bzw. 5g), 2 Prozent  Nickel (1% bzw. 1 g), 2 Prozent  Chrom (1% bzw. 1 g) und 1 Prozent  Zinn (0,5% bzw. 0,5 g). Alle weiteren Metalle fallen mengenmäßig nicht ins Gewicht.
5. Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 50.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g.
6. Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
   • Masse des KEEG bestimmen
   • Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
   • Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
   • Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
   • Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

1. Alternativ kann auch nur der Primärenergieaufwand für eine Leiterplatte betrachtet werden, wenn diese zentral für das elektronische Gerät ist. Ihre Zusammensetzung kann wie folgt pauschal angenommen werden (Mittelwerte in Anlehnung an Handke 2012:27):
2. Kupfer 15%; Eisen 7,5%; Blei 2,5%, Nickel 2%, Zinn 2%, Aluminium 1%.
3. Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet):
   Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 51.000 J/g; Nickel 110.000 J/g;
   Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g.
4. Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
   • Masse des Leiterplatte bestimmen (Alternativ schätzen: 200 g)
   • Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
   • Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
   • Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
   • Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

Verschiedene Produkte wie z. B. Thermostate oder Elektromotoren verfügen nur über einen geringen Anteil von Elektronik. Bei diesen Produkten lautet die Aufgabe wie folgt:

• Recherchieren oder schätzen Sie die Zusammensetzung des Produktes: Welche Metalle werden vor allem verwendet und welches Gewicht haben diese?
• Anschließend die Schritte 2 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

Nehmen wir an, Sie sollen eine neue Leitung in Ihrem Betrieb legen, um eine Maschine anzuschließen. Sie muss ausgelegt werden auf einen höheren Strom und eine höhere Spannung. Die Aluminium-Leitung darf keinem Zug unterliegen, deshalb ist die Leitungslänge länger als die der Kupferleitung. Ein Händler bietet Ihnen eine Aluminium-Leitung an, die einen 30% höheren Querschnitt hat, also eigentlich überdimensioniert ist. Die Ausdehnung kann sehr gut durch die Art der Verlegung aufgefangen werden. Nun haben Sie Wahl, legen Sie eine Leitung aus Aluminium oder aus Kupfer – welche ist aus Sicht des Klimaschutzes besser?

• Wählen Sie zwei vergleichbare Aluminium- und Kupfer-Leitungen aus
• Berechnen Sie:

• Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
• Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html 

Führen sie folgende Aufgabe durch:

1. Wählen Sie sie Bauteile oder Baugruppen für verschiedene elektrotechnischen Geräte, die sie häufig verwenden
2. Recherchieren Sie Produzenten dieser Bauteile oder Baugruppen in verschiedenen Ländern
3. Vergleichen Sie den Strommix der jeweiligen Länder
4. Vergleichen Sie die Kosten der jeweiligen Bauteile oder Baugruppen
5. Bestimmen Sie die Mehrkosten als Anteil an den Verkaufkosten des Produktes. Berücksichtigen Sie hierbei ihre “Verkaufskosten”, da höhere Einkaufspreis den Ertrag mindern: Um wie viel Prozent würde der Ertrag zu Gunsten der Nachhaltigkeit sinken?

Bauteile oder gar Produkte hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit einzuschätzen ist wesentlich schwieriger: Sie bestehen aus einer Vielzahl von Metallen und Kunststoffen und organischen Verbindungen (z. B. Flammschutzmittel oder Weichmacher). Um diese zu bestimmen, müsste eigentlich eine Ökobilanz durchgeführt werden, aber nur für wenige Produkte ist dies bisher erfolgt. Zudem: Der Primärenergieverbrauch zur Herstellung von reinen Metallen sagt nur aus, wie viel Energie hierfür gebraucht wird – er sagt aber nichts über die Notwendigkeit, diese Materialien in elektronischen Produkten zu verwenden. Nur in seltenen Fällen zeigt er Alternativen auf, wenn z. B. konstruktive Elemente sowohl aus Stahlblech oder aus Aluminium gefertigt werden könnten.

Den Primärenergiebedarf für einzelne Metalle finden sie hier (S.67-68):

UBA Umweltbundesamt (2017): Erörterung ökologischer Grenzen der Primärrohstoffgewinnung . Online: www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2017-09-28_texte_87-2017_oekoress_rohstoffbezogene_bewertung_1.pdf

1. Wählen Sie ein elektronisches Bauteil (z. B. Widerstand, Diode, Kondensator)
2. Bestimmen Sie die Masse des Metalls mit dem größten Anteil
3. Berechnen Sie den Primärenergiebedarf mit obigem Link, Seite 67-68
4. Rechnen Sie den Primärenergiebedarf in Wattstunden und Kilowattstunden um
5. Rechnen Sie die Kilowattstunden in THG-Emissionen um (485 g CO2-Äq/kWh)
6. Schätzen Sie die Lebensdauer des Bauteils
7. Dividieren Sie die THG-Emissionen durch die Lebensdauer, berechnen Sie die THG-Emissionen auf ein Jahr
8. Berechnen Sie den Anteil dieses Bauteils an dem jährlichen CO2-Budget pro Jahr einer Person für den Konsum (1,5 t CO2-Äq / Person*a)
9. Bewerten Sie: Ist das viel oder wenig?

1. Wählen Sie ein Elektro-Kleinprodukt
2. Hierbei wird kann eine pauschale Zusammensetzung wie folgt angenommen werden (eigene Abschätzung auf Basis von BUWAL): 
3. 50 Prozent Metall (vor allem Eisen bzw. Stahl), 30 Prozent Kunststoff und 20 ProzentKomponenten von Bildschirmröhren (Glas + Metall). Es wird angenommen, dass die Metallfraktion wesentlich für den Primärenergiebedarf ist. 
4. Ein typisches Elektrokleingeräte hat folgende Zusammensetzung der  Metallfraktion: (eigene Schätzung auf Basis von Lukas 2012): Das Gerät enthält 30 Prozent Eisen/Stahl (15%), 10 Prozent Aluminium (5%), 10 ProzentKupfer (5%), 2 ProzentNickel (1%), 2 Prozent Chrom (1%) und 1 Prozent Zinn (0,5%). Alle weiteren Metalle fallen mengenmäßig nicht ins Gewicht.
5. Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 50.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000 J/g.
6. Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
   • Masse des KEEG bestimmen
   • Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
   • Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
   • Umrechnung des Primärenergieaufwandes in kWh (Link: UnitJuggler)
   • Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

1. Alternativ kann auch nur der Primärenergieaufwand für eine Leiterplatte betrachtet werden, wenn diese zentral für das elektronische Gerät ist. Ihre Zusammensetzung kann wie folgt pauschal angenommen werden (Mittelwerte in Anlehnung an Handke 2012:27):
2. Kupfer 15 Prozent-Anteil am Gesamtgewicht; Eisen 7,5 Prozent; Blei 2,5 Prozent, Nickel 2 Prozent, Zinn 2 Prozent, Aluminium 1 Prozent.
3. Der Primärenergiebedarf der Metalle ist wie folgt (UBA 2017, gerundet): Eisen 23.000 J/g; Aluminium 130.000 J/g; Kupfer 51.000 J/g; Nickel 110.000 J/g; Chrom 480.000 J/g; Zinn 320.000.
4. Der Primärenergiebedarf wird dann wie folgt berechnet:
   • Masse des Leiterplatte bestimmen (Alternativ schätzen: 200 g)
   • Massen der Metalle bestimmen an Hand obiger Daten
   • Primärenergiebedarf an Hand obiger Daten berechnen
   • Umrechnung des Primärenergieaufwandes in Kilowattstunden (Link: z. B. UnitJuggler)
   • Anschließend die Schritte 5 bis 9 durchführen wie oben in 3.5.1 Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

Verschiedene Produkte wie z. B. Thermostate oder Elektromotoren verfügen nur über einen geringen Anteil von Elektronik. Bei diesen Produkten lautet die Aufgabe wie folgt:

• Recherchieren oder schätzen Sie die Zusammensetzung des Produktes: Welche Metalle werden vor allem verwendet und welches Gewicht haben diese?
• Anschließend die Schritte 2 bis 9 durchführen wie oben in Material eines Elektro- oder Elektronikbauteils beschrieben

• Wo werden die Rohstoffe abgebaut – in biologisch, armen oder biologisch reichen Gebieten?

Die Biodiversität und die Vegetationszonen gehen fast immer Hand in Hand. Je feuchter und wärmer eine Landschaft ist, desto höher ist die pflanzliche und auch die tierische Vielfalt. In diesen Landschaften entsteht viel mehr Humus, der das Pflanzenwachstum fördert. Dies wirkt sich dann auf die tierische biologische Vielfalt aus. Gebiete mit großer biologischer Reichhaltigkeit sind z. B. tropische Wälder aller Arten, Feuchtgebiete (Sümpfe, Moore) und Mischwaldgebiete, aber auch Feuchtsavannen. Biologisch arme Gebiete sind Bergregionen, Trockensavannen und Steppen, die Tundra und ganz besonders arm sind die Wüsten. Dazwischen liegen Nadelwälder und Hartlaubgehölze (Mittelmeerregion, Kalifornien, Südaustralien), Wiesen und Heiden, aber auch vegetationsreiche Formen der Tundra (Zwergstrauch und Wiesen Tundra). Meeresregionen werden hierbei nicht betrachtet, da eine Einschätzung zu schwierig ist.

Als Indikator für eine Belastung der Biodiversität wird deshalb eine Zuordnung zu den Vegetationszonen vorgeschlagen, in denen die jeweiligen Rohstoffe gefördert werden. Dies kann anhand folgender Quellen erfolgen.

• Unser-Planet-Erde (o. J.): Vegetationszonen. Online: https://unser-planet-erde.de/vegetationszonen/ 
• Wikimedia / Ökologix – Vegetationszonen der Erde: ca. 30 Räume mit ähnlichem Pflanzenbewuchs. Eigenes Werk Quellen Kartographie: Eckert VI-Projektion. Download möglich. Online https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone#/media/Datei:Vegetationszonen.png
• Wikipedia: Die Vegetationszonen der Erde – Erläuterung zu obiger Abbildung. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone 

ZUM Unterrichten: Vegetationszonen. Online: https://unterrichten.zum.de/wiki/Datei:Vegetationszonen.png

Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen, die ggf. Auskunft geben über die Verteilung des Energieverbrauchs auf die einzelnen Komponenten. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Bauteile bewertet werden, sondern ausgewählte Materialien des Produktes. 

Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt und Punkte entsprechend obiger Tabelle vergeben werden:

Unser Planet Erde (o. J.): Vegetationszonen. Online: https://unser-planet-erde.de/vegetationszonen/ 

Wikimedia / Ökologix – Vegetationszonen der Erde: ca. 30 Räume mit ähnlichem Pflanzenbewuchs. Eigenes Werk Quellen Kartographie: Eckert VI-Projektion. Download möglich. Online https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone#/media/Datei:Vegetationszonen.png

Wikipedia: Die Vegetationszonen der Erde – Erläuterung zu obiger Abbildung. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Vegetationszone 

ZUM Unterrichten: Vegetationszonen. Online: https://unterrichten.zum.de/wiki/Datei:Vegetationszonen.png

Jede Minenproduktion ist mit Abraum verbunden, jede Aufarbeitung von Erz führt zu Abwasser und jede Verhüttung führt zu Abfällen. Dies ist nicht zu vermeiden, sondern nur zu minimieren und zu sichern, so dass die Umweltbelastung so gering wie möglich gehalten wird. Abraum entsteht vor allem bei einem offenen Tagebau – um an die mineralisch werthaltigen Schichten heranzukommen. Aufgrund des Abraums, der oberirdisch gelagert wird, beanspruchen aber auch unterirdische Minen viel Platz. Größere Bergwerke können mit zugehöriger Infrastruktur (z. B. Absetzbecken) 20 bis 30 km2 Fläche umfassen. Aber um dies auch richtig einzuordnen, entspricht dies viel weniger als die Agrarwirtschaft nutzt. In Argentinien wurden Soja-Felder angelegt, die mehr als 1.000 ha groß sind – eine Fläche von 10 km2 (DLF 2008). Im Mittel benötigt man für die Gewinnung einer Tonne Kupfer zwischen 3-6,5 m² Fläche (BGR 2020). Martens et al. haben einen Flächenverbrauch von 2,3 ha pro Mio t Erz bestimmt (Martens, P. et al 2002).

Die Flächennutzung für den Abraum lässt sich kaum vermeiden. Die oberirdische Lagerung führt zusätzlich zu Staubbelastungen; ebenso führt die Verhüttung zu Emissionen – und sowohl der Abraum als auch die Emissionen sind schwermetallbelastet. Hierzu ein Beispiel: Der Bergbau von Kupfer findet vor allem im globalen Süden statt. Bei der Extraktion im Tagebau entstehen Luftbelastungen durch Schwermetalle in Stäuben, vorwiegend Arsen (ingenier.de 2014), wie am Beispiel der Chuquicamata Mine in Chile kürzlich nachgewiesen wurde (NDR 2022). Dort lagen bei Messungen im Jahr 2021 an zwei ausgewählten Orten, einer Schule und einem Sportplatz, die Arsenwerte 200% über dem nationalen Grenzwert, dieser liegt derzeit 115 Prozent höher als die europäischen Grenzwerte. Schwermetallbelastungen in der Luft können das Krankheitsrisiko erhöhen. Laut einer Studie der Universität Berkeley (ebd. zitiert nach NDR), erkranken in der Region rund um diese Mine 5 bis 6 Mal mehr Menschen an Blasenkrebs als im Rest des Landes, die Sterberate bei Nierenkrebs erhöhte sich in den vergangenen 9 Jahren um 75 Prozent und insgesamt liegen die Krebsraten 5 bis 7 Mal höher als im Rest von Chile. Stäube aus dem Abraum sind vermutlich weltweit bei allen Minen ein Problem, weshalb ein Indikator gewählt werden sollte, der die Belastung der betroffenen Bevölkerung bemisst. Da keine qualitativen Daten über die Schwermetallbelastung der Stäube vorliegen, soll als Referenz die Bevölkerungsdichte gewählt werden: Werden viele oder nur wenige Menschen betroffen?

• Als Indikator für eine Belastung durch Stäube des Abraums wird die Bevölkerungsdichte der Region, in der die Mine liegt, vorgeschlagen. 
• Wo werden die Rohstoffe abgebaut – in dünn oder in dicht besiedelten Regionen?
• Anmerkung: Minen werden zumeist abseits von Regionen hoher Bevölkerungsdichte (Städte) angelegt. Deshalb sollte berücksichtigt werden, ob größere Städte in näherer Umgebung liegen.

Für die Bestimmung der Bevölkerungsdichte kann folgendes Portal genutzt werden:

• Geo-Ref.net (o. J.): Karten. Online: http://www.geo-ref.net/ph/welt.htm 

Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen:

• Bevölkerungsdichte 
• weniger als 10 Ewh/km2: -3 Punkte, 
• weniger als 100 Ewh/km2: -2 Punkte, 
• weniger als 1.000 Ewh/km2: -1, 
• mehr als 10.000 Ewh/km2: +2, 
• mehr als 100.000 Ewh/km2: +6

Tabelle: Bewertung der Belastung der Bevölkerung in der Nähe von zwei Kupferminen

 Jeder Bergbau, die anschließende Aufbereitung des Gesteins mit der Herauslösung der verschiedenen Fraktionen der Mineralien sowie die anschließende Verhüttung ist auf Wasser angewiesen. Sowohl die Wasserentnahme als auch die Abwässer beeinflussen die lokale Hydrologie als auch die Ökologie der Gewässer und dessen Nutzbarkeit durch die lokale Bevölkerung (ebd 2020., DW 2019). 

Neben dem Wasserbedarf ist das Abwasser ein großes Problem. Die Aufbereitung des Kupfererzes z. B. ist nur durch Flotation möglich, bei der das Gestein schlammig gemahlen wird, um Kupferkonzentrat zu erhalten. Hierbei entstehen große Mengen schwermetallhaltiges Abwasser. Aber auch die Stollenentwässerung, die für einen sicheren Abbau nötig ist, erzeugt häufig große Abwassermengen. Im Prinzip können alle Abwässer des Bergbaus und der Aufbereitung zu 70 bis 90% recycelt werden, aber dies bringt ökonomische Herausforderungen mit sich (BGR 2020). Es ist einfacher, Abwässer in Oberflächengewässer zu leiten, da die Wasseraufbereitung aufwändig und teuer ist. In der Konkola Kupfermine in Sambia sind es ca. 400.000m³ pro Tag (ebd. 2020). Die Abwässer der Chuquicamata-Mine in Chile für den Kupferbergbau z. B. werden in einen Salzsee geleitet und bilden eine “Ewigkeitslast”, wie es im deutschen Bergbau-Vokabular heißt. Die Belastung der verbliebenen Süßgewässer im Umfeld der Mine, aus denen u.a. Ackerland bewässert wird, liegt ungewöhnlich hoch. Arsen ist der größte Faktor von insgesamt 66 Stoffen, die dort gefunden wurden (NDR 2022). Sowohl die Wasserentnahme als auch die Abwässer beeinflussen die lokale Hydrologie. Es gibt negative Umweltfolgen für die Ökologie der Gewässer und dessen Nutzbarkeit durch die lokale Bevölkerung (ebd 2020., DW 2019). Auch soziale Konflikte mit der lokalen Bevölkerung können sich ergeben, wenn der Wohlstand nicht, aber die Lasten ungleich verteilt werden. Dies ist häufig der Fall, wenn das Grundwasser abgepumpt wird und die Landwirtschaft darunter leidet (ebd.).

Die Auswahl eines geeigneten Indikators ist aber sehr schwierig: 

• Üblicherweise wird hierzu der Wasserfußabdruck eines Stoffes oder eines Produktes verwendet, der aber für Metalle und andere Materialien der Elektronik nicht vorliegt. 
• Bei der Aufarbeitung des Gesteins entstehen immer hochbelastete Schlämme. Diese werden häufig in Becken aufgefangen, wie oben beschrieben. Es gibt jedoch kaum Informationen darüber, wie die jeweiligen Minen damit umgehen und ob die Sicherung ausreichend ist.
• Ebenso gibt es kaum Informationen, wie die Minen mit den Abfällen der Verhüttung (Stäuben und Schlacken) umgehen: Werden Sie aufbereitet, sicher abgelagert oder unsicher verwahrt?
• Gleiches gilt für Abwasser. Im Prinzip können alle Abwässer des Bergbaus und der Aufbereitung zu 70 bis 90% recycelt (BGR 2020) werden, aber dies bringt ökonomische und ökologische Herausforderungen mit sich. Auch hierzu fehlen Informationen.

Anstelle dessen soll eine qualitative Einschätzung vorgenommen werden an Hand des Wasserbedarfs.

Als Indikator kann der Wasserbedarf für die Herstellung des Metalls oder eines anderen Rohstoffs genommen werden. Dieser muss aber die Lage der Mine berücksichtigen. Liegt die Mine in einer sehr trockenen Region, so muss das Wasser entweder aus dem Grundwasser genommen werden und tritt in Konkurrenz zur landwirtschaftlichen Nutzung. Liegt es in einer Region mit hohen Niederschlägen, so steht ausreichend blaues Wasser zur Verfügung und es gibt keine Konkurrenz zur Landwirtschaft.

• Als Indikatoren werden die Lage der Mine genommen unter Berücksichtigung der Niederschläge vor Ort auf Basis des Ariditätsindex-Index sowie der Wasserbedarf für die Aufarbeitung der Mineralien.
• Wie ist der Wasserbedarf der Mine?
• Wo liegen die Minen – in sehr ariden oder in sehr wasserreichen Regionen?
• Wenn Sie in ariden Regionen liegen – wo kommt das Wasser her?
• Ist der Wasserbedarf relevant für den Wasserhaushalt des Landes oder der Region?

Eine Einschätzung kann anhand folgender Quellen vorgenommen werden:

• scinexx (2022): Neue globale Karte der Aridität. Online: https://www.scinexx.de/news/geowissen/neue-globale-karte-der-ariditaet/ 
• Natur (2022): Scientific Data – Global PETOnline: https://www.nature.com/articles/s41597-022-01493-1 
• BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (o. J.): Informationen zur Nachhaltigkeit. Online: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Produkte/produkte_node.html
• EERA Deutsche Rohstoffagentur (o. J.): Rohstoffe. Online: https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DERA/DE/Rohstoffinformationen/Rohstoffe/rohstoffe_node.html
• ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Seltene Erden. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-in-der-https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/seltene-erden// 
• ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Basismetalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/basismetalle/ 
• ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Strategische Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/ 
• ISE Institut für Seltene Erden und Metalle (o. J.): Hochreine Metalle / High Tech Metalle. Online: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-sonder-metalle/ 

Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen:

Die folgende Tabelle nutzt das obige Schema für die Bewertung von zwei Minen.

Tabelle: Bewertung des Wasserverbrauchs und der Wasserverfügbarkeit für zwei Kupferminen

Bergbau und Metallurgie sind ein energieintensiver Prozess. Ohne Kohle und Koks, ohne Gas und Strom ist Bergbau und die Gewinnung von Metallen nicht möglich. Eine ausführliche Beschreibung der Nutzung von Energie aus Sicht der Nachhaltigkeit findet sich im Hintergrundmaterial “ Elektroniker*in HGM IZT”. Im Folgenden wird der Einsatz von fossilen Ressourcen für Bergbau und Verhüttung beschrieben.

• Steinkohle und Koks: Oxidische (z. B. Fe2O3) und Sulfidische Erze (z. B. CuS oder NiS) werden mit Koks “geröstet”. Der Koks – hergestellt aus Kohle – verbrennt zu Kohlenmonoxid, welches das Metalloxid reduziert (vgl. Lernhelfer o. J.). Die Verwendung von Kohle und Koks ist nicht nachhaltig, denn alle Prozesse, in denen sie verwendet werden, erzeugen hohe THG-Emissionen. Allerdings ist die thermische Reduktion von Metalloxiden ein zentraler Prozess zur Erzeugung von Eisen und Stahl, von Kupfer, Zink, Zinn und Blei. Eine Alternative ist die Verwendung von Wasserstoff, welches z. B. schon zur Erzeugung von Wolfram verwendet wird. Derzeit wird vor allem in Europa daran gearbeitet, metallurgische Prozesse auf Wasserstoff umzustellen, was jedoch aufgrund der zur Zeit noch geringen Mengen an nachhaltig erzeugtem Wasserstoff erst in einigen Jahren möglich sein wird.
• Erdöl, Diesel und Benzin: Die Verwendung von fossilen Erdöl und seiner durch Raffination gewonnenen Derivate ist nicht nachhaltig. Im Bergbau wird vor allem Diesel für schwere Lkw genutzt sowie für Dieselgeneratoren zur Erzeugung von Strom an Orten, die nur schwer an das Stromnetz angeschlossen werden können. Inzwischen gibt es aber vielfältige Fahrzeuge für den Bergbau, die mit Elektroantrieb fahren (vgl. kuhn-gruppe o. J.; elektroauto-news 2021; agrarzeitung 2023).
• Erdgas: Methan spielt in der Metallurgie nur eine untergeordnete Rolle – die Kosten sind hoch. Bedeutung hat es vor allem bei Verbrennungsprozessen wie in der Stahlindustrie (Stahl 2022) oder bei Prozessen, in denen Hitze für sehr hohe Temperaturen erzeugt werden muss, sowie bei Produktionsprozessen zum Einsatz. Ebenso benötigt die Kupferherstellung Erdgas bei der Herstellung der Kupferanoden, bei der Strangguss-Produktion und bei der Drahtherstellung (Handelsblatt 2022).
• Strom: Nahezu alle metallurgischen Prozesse nach der Verhüttung und die Herstellung von Halbzeugen sind auf Strom angewiesen. Herausragend sind die Elektrostahlproduktion, die Elektrolyse von Kupfer sowie die Schmelzelektrolyse von Aluminium. Diese drei Massenmetalle verbrauchen vermutlich am meisten Strom zur Produktion (vgl. Tabelle: Kumulierter Primärenergieaufwand (KEA) bezogen auf 1 t Rohmaterial sowie die jährliche Welt Gesamtproduktion (KEAglobal). Entscheidend für die Nachhaltigkeit ist deshalb der Strommix, d.h. der Anteil von fossilen Energieträgern an der Stromerzeugung (Stein- und Braunkohle sowie Erdgas). Die höchsten Anteile an erneuerbarer Energie (inklusive Wasserkraft) hat Europa mit ca. 40% (2020, vgl. Enerdata o. J.; CRP o. J.). China folgt auf dem zweiten Platz mit ca. 29 Prozent. In den USA liegt der Anteil der Erneuerbaren nur bei ca. 20 Prozent. Für die THG-Emissionen ist der Anteil der Kohl- und Gasverstromung besonders relevant, da Kernenergie relativ gesehen emissionsfrei ist. Dieser liegt in Europa bei ca. 22 Prozent, in China bei ca. 68 Prozent und in den USA bei ca. 38 Prozent. Konsequenterweise bedeutet dies, dass Kupfer und Aluminium, die in Europa hergestellt werden, wesentlich umweltfreundlicher sind als wenn sie aus China oder den USA importiert werden. Spitzenreiter der klimafreundlichen Stromerzeugung sind Norwegen (99%), Neuseeland (81%), Brasilien (78%), Kolumbien (75%) und Kanada, Schweden und Portugal (68 bis 66%, vgl. Enerdata o. J.).

Der Energieaufwand für metallurgische Prozesse kann an Hand des sogenannten Primärenergieaufwandes bestimmt werden. Er ist der Energieeinsatz, der notwendig zur Herstellung eines Metalls, eines Stoffes, einer Verbindung oder gar eines Produktes notwendig ist. Es ist die berechnete Energiemenge, die zusätzlich notwendigen Endenergieaufwand auch diejenigen Energiemengen einbezieht, die bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Energieform entstehen (TGA Lexikon o. J.). Es werden somit auch die Aufwendungen der Vorketten zur Herstellung von Koks, Strom oder Kohle mit einbezogen. 

Die Metallurgie kommt jedoch noch nicht ohne die Nutzung von Kohle und Gas aus. Eine Umstellung auf den Grünen Wasserstoff (durch Elektrolyse mit Strom aus Windenergie oder Sonnenlicht erzeugter Wasserstoff) ist erst in der nächsten Dekade zu erwarten. Zudem unterscheiden sich die Hüttenprozesse weltweit deutlich in den Technologien – nur mit Hilfe einer Ökobilanz kann geklärt werden, welcher Prozess der klima schonendste ist – deshalb kann der Primärenergiebedarf zur Herstellung der Metalle nicht allein verwendet werden.

Die einzige pragmatische Option für Elektroniker und Elektronikerinnen ist deshalb, den Strommix zu beachten.

• Als ein Indikator für die Nachhaltigkeit der Gewinnung von Materialie oder Bauteilen wird der Strommix vorgeschlagen
• Wie ist der Strommix für den Bergbau?
• Wie ist der Strommix in dem Land, in dem das Rein-Metall hergestellt wird?
• Wie ist der Strommix, in dem das Bauteil, die Baugruppe oder das Produkt hergestellt wird?
• Nutzen Sie folgende Quelle: Enerdata (o. J.): Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Online: https://energiestatistik.enerdata.net/erneuerbare-energien/erneuerbare-anteil-in-strom-produktion.html

Elektroniker und Elektronikerinnen sollten dann zur Förderung der Nachhaltigkeit vor allem Produkte aus Ländern zu beziehen, deren Strommix einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie hat (vgl. Enerdata o. J.). Wie zuvor wird eine Bewertung mit Punkten als sinnvoll erachtet mit folgenden Abstufungen (diese können frei gewählt werden):

Tabelle: Bewertungsschema für den Strommix

Tabelle: Bewertung des Strommixes für ein Bauteil hergestellt in unterschiedlichen Ländern

Wie schon mehrfach dargestellt, ist die Bilanzierung der Umweltfolgen der Erstellung von Produkten ein komplexer Prozess über viele Stufen. Demzufolge sind auch viele Indikatoren zu berücksichtigen. Weitere optionale Indikatoren – die hier nicht in die Wertschöpfungskette einfließen, wären z. B.:

• Energieeinsatz Primärrohstoffe
  1. Welche Energieträger werden bei der Verhüttung und bei der Halbzeugherstellung eingesetzt? 
  2. Wie viele THG-Emissionen entstehen durch Verhüttung und Halbzeugherstellung? 
• Gefahrstoffe
  1. Werden Gefahrstoffe als Hilfsmittel genutzt? (z. B. Quecksilber für die Goldgewinnung, Cyanid-Laugerei oder Fluoride für die Aluminiumschmelze?)
  2. Gelangen die Gefahrstoffe in die Umwelt?
• Umweltverschmutzung
  1. Liegen Berichte über Umweltverschmutzungen des Bergbau Konzerns oder der verarbeitenden Industrie vor? (google-Recherche)
  2. Was sagt der Bergbaukonzern im Nachhaltigkeitsbericht zu seinen Minen und Hütten in der ökologischen Dimension?

Dieses SDG 12 zielt auf die nachhaltige und effiziente Nutzung der Ressourcen ab aus der Perspektive der Produzenten und der Konsumenten. Das SDG 13 auf das Wissen um den Klimawandel, weshalb bei dem folgenden Beispiel beide SDG wichtig sind. Jedes Produkt hat einen ökologischen Fußabdruck – sowohl durch seine Produktion als auch durch seine Nutzung. Im Folgenden soll dies beispielhaft erläutert werden.

• Für IT-Produkte gibt es gute Bilanzierungen. Wenn Sie ein Produkt ähnlich einem Smartphone, eines Tablets, eines Routers oder eines Sprachassistenten einschätzen wollen, entnehmen Sie Vergleichsdaten folgender Veröffentlichung:
• Öko-Institut (2020): Digitaler Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf 
• Die Umrechnung der dortigen Werte von THG-Äquivalenten kann wie folgt durchgeführt werden unter der vereinfachenden Annahme, dass diesen Äquivalenten ein bestimmter Stromverbrauch zugrunde lag. Der Strommix in Deutschland lag in 2021 bei 485 g/kWh inklusive Vorketten (UBA 2022).

Ist das Gerät mit einem Notebook vergleichbar, so lag das THG-Potential für Herstellung und Nutzung bei ca. 250 kg CO2-Äq (Öko-Institut 2020:9). Dies entspricht unter obiger Annahme den Emissionen von rund 515 kWh Strom.

Allerdings ist der Indikator “Primärenergieaufwand” nur sinnvoll, wenn er als relativer Indikator verwendet wird, wie z. B. wenn verschiedene Metalle oder elektronische Bauteile als Alternativen zur Verfügung stehen. In dem Falle kann der Elektroniker oder die Elektronikerin die klimaschonendste Alternative wählen. Dies ist jedoch im Rahmen der WKA kaum möglich, da viele Faktoren miteinander verglichen werden müssten. Deshalb ist der Indikator selbst zu relativieren, indem man einen Vergleichsmaßstab an den Primärenergieaufwand des Produktes anlegt.

Dies ist möglich, wenn man den Primärenergiebedarf für die Herstellung und für die Nutzung an einen Maßstab für die Nachhaltigkeit anlegt. Dieser Vergleichsmaßstab kann z. B. das CO2-Budget sein, das jeder Mensch verbrauchen dürfte, ohne dass wir das 2o-Ziel überschreiten würden. Hier gibt es verschiedene Vorschläge aus der Wissenschaft von 1 (UBA 2021), über 2 (Greenpeace 2017) bis hin zu 3 t CO2-Äq pro Bürger und Jahr (tagesschau / Schellnhuber 2023).

Allerdings gelten die 2 bis 3 Tonnen für alle Bereiche des Lebens: Heizung und Strom, Mobilität, Ernährung und Konsum (inklusive Gesundheit, Bildung und Freizeit). Nimmt man eine weitgehende, auf Erneuerbare Energien beruhende Elektrifizierung an für Heizung, Strom und Mobilität, so verteilt sich das CO2-Budget auf die Bereiche Ernährung und Konsum schätzungsweise hälftig (eigene Annahme). Auf dieser Basis kann man dann einschätzen, ob die Herstellung und Nutzung eines Produktes klimaeffizient oder nicht ist.

• Als Indikator für die Energieressourcen wird der Primärenergieaufwand eines Bauteils oder eines Gerätes zuzüglich dem Energieverbrauch während der Nutzung verwendet.
• Dieser Wert wird durch die Lebensdauer des Gerätes geteilt und ergibt einen jährlichen Beitrag zum individuellen CO2-Budget.
• Der Bezug für Konsumprodukte sind 1,5 t CO2-Äq p.a.
• Welchen Anteil hat die Herstellung eines Produktes an dem nachhaltigen CO2-Budget von 1,5 t pro Jahr und Bürger*in?

Als Beispiel wird ein Tablet für den Industriebedarf genommen, mit dem Daten zur Anlagensteuerung abgerufen und Prozesse gesteuert werden. Als Vergleichsdaten werden typische Tablets von Apple herangezogen. Berechnet man den Primärenergieverbrauch und die Nutzenergie für das Tablet (Öko-Institut 2020) in Bezug auf seine Lebenszeit von etwas mehr als 4 Jahren (ZDNet 2018), so erhält man einen Anteil von ca. 40 kg CO2-Äq. Dies wäre ca. 6% des jährlichen Konsum Budgets, er ist somit sehr hoch.

• Recherchieren Sie die Daten für Computer, Fernseher, Smartphone, Spielekonsole oder Router
• Quelle: Öko-Institut (2020): Digitaler CO2-Fußabdruck. Online: https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Digitaler-CO2-Fussabdruck.pdf 
• Bewerten Sie anschließend den Anteil an Ihrem jährlichen CO2-Budget von 1,5 t CO2-Äq.
  • Ist der Anteil hoch oder gering?
  • Was müsste man tun, wenn er zu hoch ist?
• Bewertung
  • <0,1% sehr gering = +2
  • 0,1≤x<0,5% gering = 0
  • 0,5≤x<1% mittel = -1 
  • 1≤x<2% hoch = -2
  • 2≤x<5% sehr hoch = -4
  • x>5% viel zu viel = -6

Alle elektronischen Produkte brauchen Strom – aber nicht immer sind Schaltungen oder Bauteile der größte Stromverbraucher eines Gerätes, sondern es sind die Displays (Fernseher), die Heizung (Spül- und Waschmaschinen) oder die Elektromotoren (Antriebe). Dies ist noch für einen zweiten Aspekt bedeutsam:

• Was verursacht mehr THG-Emissionen:
  • Die Herstellung der Materialien und der Produkte
  • oder die Nutzungsphase?

Hierzu zwei Beispiele:

• Berechnet man das THG-Potential für die Herstellung und die Nutzungszeit, so zeigen sich deutliche Unterschiede. Das Öko-Institut hat diese z. B. für Waschmaschinen bilanziert (UBA 2016 sowie Öko-Institut 2006). Bei einer Nutzungsdauer je Maschine von 5 Jahren fallen in 20 Jahren insgesamt (d.h. von dann insgesamt 4 gekauften Waschmaschinen 3,7 t CO2-Äq an. Beträgt die Lebensdauer 10 Jahre, so verteilt sich der Herstellungsanteil der Emissionen auf die doppelte Zeitspanne und in 20 Jahren (der Nutzungsdauer von jetzt 2 Maschinen) sinkt die THG-Emission auf ca. 3 t. Wird eine Waschmaschine über die gesamten 20 Jahre genutzt (eine Waschmaschine der Fa. Miele wird vom Autor seit über 30 Jahren störungsfrei genutzt!), so liegt die THG-Emission in den 20 Jahren bei 2,7 t. 

Die durchschnittliche Nutzungsdauer digitaler Endgeräte beträgt 5 Jahre.
Bei der Herstellung eines Laptop mit SSD-Festplatte werden 311 kg THG-Emissionen verursacht (Öko-Institut 2020) Die Verlängerung der Nutzungszeit bedeutet THG-Einsparung. Ein Beispiel:
Für die Rechner für eine Computer-Schulklasse mit 30 SSD-Laptops werden also bei der Produktion insgesamt 9.330 kg THG emittiert. Bei 5-jähriger Laufzeit beträgt das 1.866 kg /Jahr. Bei 7-jähriger Laufzeit sind das 1.333kg/Jahr, also eine Einsparung 533 kg THG/Jahr. Unabhängig von der Nutzungsdauer der Geräte kommen natürlich noch die Emissionen aus dem Energieverbrauch während der Nutzung hinzu. Diese betragen bei 13 W pro Gerät angenommenen 1.000 Nutzungsstunden pro Jahr und einem CO2-Faktor von 450 g/kWh (und weiterhin 30 Geräten) ca. 175 kg CO2-Äq (ebd. 2020).

Vor diesem Hintergrund kann eine vereinfachte Bewertung der Nachhaltigkeit der Wertschöpfungskette unter folgenden Aspekt bewertet werden:

• Den Stromverbrauch der elektronischen Schaltungen so gering wie möglich zu gestalten (so wie dies z. B. bei Smartphones schon Standard ist),
• den Verbrauch an Nutzenergie für von der Elektronik veranlasste Prozesse (Bewegen, Erwärmen, Bestrahlen, Bildliches wiedergeben) möglichst gering zu halten.
• Als Indikator wird der Anteil des Stromverbrauchs durch die Elektronik am Gesamtstromverbrauch des Geräts vorgeschlagen
• Als zweiter Indikator wird der Energieverbrauch pro Nutzeinheit vorschlagen (z. B. eine Stunde Koche, Waschen, Kühlen, Beleuchten)

Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen, die ggf. Auskunft geben über die Verteilung des Energieverbrauchs auf die einzelnen Komponenten. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Bauteile bewertet werden, sondern das Produkt als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:

Eine positiver Wert für den Energieverbrauch der Elektronik bedeutet, dass die Elektronik nicht der eigentliche Stromverbraucher ist und andere Prozesse wichtiger sind für die Frage der Optimierung.

Die Bewertung muss qualitativ auf Basis einer Webrecherche erfolgen, da keine kompakten und auch vergleichbaren Informationen über die soziale Dimension nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das elektronische Bauteil als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:

Die Bewertung ist natürlich qualitativ und es kommt auf die Informationen an, über die die Bewertenden verfügen. Um die Bewertung aber anschaulich zu machen, empfehlen wir, immer zwei Länder miteinander zu vergleichen, damit Unterschiede deutlich werden wie die folgende Tabelle zeigt:

Folgt man der obigen Argumentation, liegt das eigentliche Problem in der 6. Prämisse: Wie kann ein gesellschaftlicher Nutzen festgestellt werden? Hierzu gibt es diverse Möglichkeiten, aber auch eine Jahrhunderte alte philosophische Debatte (vgl. Metzler o. J.). Wir schlagen im Rahmen des Projektes PA-BBNE vor, diesen an ihrem Beitrag zu den SDG Sustainable Development Goals festzumachen. Die SDG spannen eine Rahmen auf und sind ein Bekenntnis (fast) aller Nationen der Erde, welche Ziele wirklich wichtig sind. Sie haben somit eine hohe Autorität, da sie konsensual über die Nationen hinweg völkerrechtlich vereinbart wurden.

Allerdings gibt es hinsichtlich einer Bewertung des Nutzens die Problematik des “Dual Use” zu beachten (BMWK o. J.; DLF 2022, EC 2023 / Anhang I). Eine Vielzahl von Produkten kann zum Nutzen der Menschheit genutzt werden – oder eben zu deren Schaden. Ein einfaches Beispiel sind die handelsüblichen Drohnen, die im Privatsektor zur Erstellung von Filmen genutzt werden, in der Landwirtschaft zum Monitoring des Pflanzenwachstums oder Schädlingsbefalls oder im Krieg, um feindliche Stellungen auszuspähen. Vor diesem Hintergrund muss eine Bewertung der Elektronik eines Produktes auch mit einem bestimmten Nutzen gewählt werden. 

• Welchen Nutzen hat das von Ihnen bewertete Produkt für die SDGs?

Die Bewertung muss qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte eine Betrachtung unter dem Blickwinkel der SDG vorliegt. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das Produkt als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:

Die Bewertung ist natürlich qualitativ und es kommt auf die Informationen an, über die die Bewertenden verfügen. Wichtig ist, dass die Argumente nicht doppelt vergeben werden, da die Argumente durchaus zu mehreren SDGs passen (s.u. durchgestrichene Zeile). Insgesamt kommt es darauf an, möglichst viele Argumente pro und contra zu finden.

Tabelle: Bewertung der Elektronik für eine Drohne – Einsatzgebiet Landwirtschaft

Vor diesem Hintergrund kann eine vereinfachte Bewertung der Nachhaltigkeit der Wertschöpfungskette unter folgendem Aspekt bewertet werden:

• Gibt es ein Recyclingverfahren für die elektronischen Bauteile?
• Wie kann der Anteil der recycelten Materialien gesteigert werden?

Zur Orientierung für die Bewertung kann der “Global Waste Monitor” (ITU 2020) zu Rate gezogen werden. Die Herausforderungen und Mengenangaben können dann mit aktuellen einheimischen Statistiken des Statistischen Bundesamtes (Destatis 2022b) verglichen werden. Für einige Weltregionen bzw. Länder liegen individuelle Monitore vor sowie auch für die besondere Produktgruppe des “Internet Waste“ (ITU 2021).

Die Bewertung einzelner Produkte muss jedoch qualitativ erfolgen, da nur für wenige komplexe Produkte Ökobilanzen vorliegen. Es sollten deshalb nicht die einzelnen Materialien bewertet werden, sondern das elektronische Bauteil als Ganzes. Es wird deshalb ein vereinfachtes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden obigen Fragestellungen genutzt werden. Wie zuvor sollten Punkte vergeben werden:

Eine positiver Wert für das Recycling der Elektronik bedeutet, dass die Elektronik gut recycelt wird.

Vor der eigentlichen Rahmenaufgabe (Aufgabenstellungen A bis D)  sollten sich die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die ökologische, wirtschaftliche und soziale Bedeutung der Kupfergewinnung verschaffen. Hierzu dient die folgende einführende Aufgabenstellung: 

1. Recherchieren und verstehen von Informationen über Kupferbergbau und deren  Einflüsse auf Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft.
2. Erstellen einer Kriterienliste zur Beschaffung von Kupfer und Bestimmung der Abfallmengen im Sinne der Nachhaltigkeit.
3. Analysieren/dokumentieren des in Ihrem Ausbildungsbetrieb/in der Berufsschule verwendeten Kupfers anhand der Kriterien.

Die Gewinnung, Verarbeitung und Verwendung von Kupfer soll möglichst umweltverträglich gestaltet werden, dazu gehört, Energie- und Rohstoffressourcen möglichst effizient und schonend zu nutzen. Zudem sind – im Sinne der sozialen Verantwortung und Sorgfaltspflichten der Unternehmen – internationale Standards zum fairen Umgang mit Beschäftigten zu erfüllen. 

Um ein umfassendes Verständnis der Thematik zu gewinnen, soll hier die nachhaltige Entwicklung aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden, die durch Rollenübernahme  in Kleingruppen repräsentiert werden können.

1. für die Umweltaspekte: die Perspektive von Umweltschutz-Organisationen und lokaler Bevölkerung bzgl. deren Ernährungssicherheit
2. für den sozialen Aspekt: die Perspektive von Beschäftigten, Gewerkschaften und internationaler Arbeitsorganisation (ILO)
3. für den wirtschaftlichen Aspekt: die Perspektive von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette
4. für den politischen Aspekt: internationale Programme zur Erreichung der Ziele nachhaltiger Entwicklung (SDGs) und des Klimaschutzes (Kyoto-Protokoll), nationale Umsetzungspläne und die geopolitische Lage beteiligter Länder.

Kupfer ist als Material besonders relevant, da es, über sein Vorhandensein in allen elektrischen Anlagen hinaus, ein wichtiger Stoff für die Realisierung der “Energiewende”, also Ausbau der erneuerbaren Energien und die Umstellung auf elektrische Antriebe ist. Es ist mit einer anhaltend hohen Nachfrage und nachfolgend mit einer Verknappung des Rohstoffes Kupfer zu rechnen.

• Diskutieren Sie, welche Herausforderungen und mögliche Gefahren sich aus dem Umstand ergeben, dass ein begrenzt vorhandener Rohstoff von zentraler Bedeutung für Wirtschaft und Energieversorgungssicherheit ist.
• Erarbeiten Sie Vorschläge, was Unternehmen, die Staatengemeinschaft der Welt und Nichtregierungsorganisationen jeweils tun können, um den Kupferbedarf zu sichern. 

Die folgenden Abschnitte enthalten Informationen zur Bearbeitung der Aufgabenstellung:

Die Menge der Kupferförderung lag 2019 lt. BGR bei ca. 20,5 Mio. t. Die weltweit bekannten Reserven belaufen sich auf 870 Mio. t. Die weltweite Nachfrage lag im selben Jahr bei ca. 24,5 Mio. t. (BGR 2021)

99 Prozent der bergbaulich gewonnenen Metalle, die in Deutschland benötigt werden , kommen aus dem Ausland. (AK-Rohstoffe o. J.)Auf dem Weg zur Gewinnung durchläuft Kupfer verschiedene Schritte, für die Energie aufgewendet wird: Lösen, Laden, Transportieren und Aufbereitung (Flotieren, Mahlen bzw. Laugung, Raffination). Die Menge des Energieaufwands variiert je nach Erzgehalt, Abbautiefe und Transportdistanzen. Auch die Art der Energieressource – fossil oder erneuerbar – ist von Bedeutung für die Menge an Emissionen.

Wichtig zu wissen ist, dass ca. 60 ‒ 90 Prozent  des Energieverbrauches bei der Erzeugung einer Tonne Kupfer auf Bergbau und Aufbereitung entfallen, wobei die Aufbereitung tendenziell der Hauptenergieverbraucher ist (Elshkadi et al 2016). Pro Tonne Kupferkonzentrat – in diesem Zwischenschritt der  pyrometallurgische Aufbereitung wird das vor- gebrochene Erz zunächst unter Zugabe von Wasser auf ca. 50 µm Korngröße gemahlen (BGR 2020)-  liegt der Energieverbrauch derzeit im Mittel in der Größenordnung von 8.300 MJ. (pro Tonne Erz ca. 200MJ; Norgate et al. 2010).
Umweltbelastende Emissionen entstehen durch Reststoffe aus dem Erz, je nach Lagerstätte und dessen mineralogischer Beschaffenheit, aber auch durch lokal unterschiedlicher Lagerung. Durch den Wasserkreislauf gelangen belastende Stoffe in die Umwelt. Auch die THG Emissionen variieren stark je nach Aufbereitungsmethode (hydrometallurgisch oder pyrometallurgisch) und Art der eingesetzten Energie (fossil oder erneuerbar). Diese werden im Durchschnitt auf 30-40 kg pro Tonne Kupfererz geschätzt. Die Art der Stromproduktion, ob aus erneuerbaren oder fossilen Ressourcen,  ist dabei für die THG-Emissionen von entscheidender Bedeutung.

• Erstellen Sie eine Präsentation, die den Energiebedarf und die THG-Emissionen an den verschiedenen Stationen des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses von Kupfer zeigt. 
• Diskutieren Sie die Vor-und Nachteile verschiedener Energieträger (fossil/ erneuerbar) und  deren Auswirkungen auf den Klimawandel.

Eine weitere Dimension der nachhaltigen Entwicklung ist die wirtschaftliche Bedeutung des Rohstoffs. Entlang der Wertschöpfungskette Bergbau, Verarbeitung und Vermarktung werden Gewinne erwirtschaftet. Davon profitieren Unternehmen, deren Teilhaber (Aktionäre) und auch Staaten durch die jeweiligen Steuern und Abgaben. Die Schaffung von Arbeitsplätzen trägt zur sozio-ökonomischen Sicherheit, sowie zum  Wohlstand der Bevölkerung bei, und erhöht die Kaufkraft in der jeweiligen Region.  Arbeitsplätze haben somit eine ausstrahlende Wirkung auf den gesamten wirtschaftlichen Erfolg eines Landes. Die daraus resultierenden Steuereinnahmen kann ein Land in Infrastruktur und Bildung investieren. Dies kann einen wichtigen Beitrag zu Wohlstand und Entwicklung eines Landes und seiner Bevölkerung beitragen.

• Erstellen Sie eine Übersicht, welche Beteiligten (Organisationen, Einzelpersonen, etc.) von Gewinn und Beschäftigung profitieren.
• Tauschen Sie sich darüber aus, was wirtschaftlicher Wohlstand aus Ihrer Sicht bedeutet und was die wirtschaftliche Entwicklung für Menschen in einem Land mit Kupfervorkommen, z. B. in Chile in Südamerika, oder in Sambia in Afrika, bedeutet. 
• Diskutieren Sie Pro und Kontra einer wirtschaftlichen Entwicklung angesichts der zu befürchtenden Auswirkungen auf die Umwelt (Ackerflächen, Wasserverbrauch, Artenvielfalt) und beziehen Sie Ihre Ergebnisse auf Ihre Vorstellungen von Wohlstand.

Um die Betrachtung des Rohstoffkreislaufs zu vervollständigen, fehlt noch das Thema „Abfall und  Recycling”. Kupfer ist ein Metall, das sich ohne Funktionalitätsverlust unendlich häufig recyceln lässt. Aus Nachhaltigkeitsperspektive ist ein geordnetes, formelles Recycling unter Verwendung moderner Technologien zur Etablierung einer Kreislaufwirtschaft für Kupfer besonders erstrebenswert. (BGR 2020)

• Recherchieren Sie Beschaffungsquellen für Kupferprodukte aus Wiederverwertung/Recycling und dokumentieren Sie das Abfallmanagement im Betrieb bzw. auf einer Baustelle.

Erstellen Sie abschließend eine Liste mit Vorschlägen für eine ökologisch, soziale und wirtschaftlich nachhaltige Nutzung von Kupfer.

Ziel der Aufgabe ist, anhand der genannten Aspekte eine Darstellung der Pro- und Contra-Argumente zu erarbeiten, wie sie z. B. lokalen Entscheidungsträger:innen vorgelegt werden können. Das Verfahren geht über zwei Stufen:

• Zunächst entwickeln die Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit Pro-und-Contra-Argumente. Nutzen Sie die folgende Tabelle.
• Hinweis: Unten finden sich weitergehende Informationen.
• Anschließend werden die Argumente auf Karteikarten oder an die Tafel geschrieben, sortiert und gruppiert.
• Danach erfolgt eine Punktbewertung. Jede Schülerin und jeder Schüler erhält 5 Punkte. Panaschieren (verteilen der Punkte) und Kumulieren (mehrfach Bepunktung eines Argumentes) ist erlaubt.
• Abschließend wird das Ergebnis diskutiert.