Teil 1 - Was ist die Massenbilanzmethode?

Was ist die Massenbilanzmethode?

Bei der Massenbilanzmethode (auch Massenbilanzansatz genannt) handelt es sich um eine Nachweiskette, die es ermöglicht, die Gesamtmenge an Rohstoffen mit bestimmten Eigenschaften (wie etwa aus Biomasse oder recyceltem Kunststoff gewonnene Materialien) auf ihrem Weg durch ein Produktionssystem oder eine Lieferkette zu verfolgen und eine entsprechende Zuordnung dieser Rohstoffe zu den fertigen Produkten sicherzustellen.

*出典：バイオプラスチック導入ロードマップ -持続可能なプラスチックの利用に向けて-（環境省、経済産業省、農林水産省、文部科学省）（令和3年1月）

Die Massenbilanzmethode ist ein Rahmenwerk zur Gewährleistung der Genauigkeit durch sorgfältige Kontrolle des Gleichgewichts der als Inputs erhaltenen Rohstoffe und der als Outputs produzierten Endprodukte. Nehmen wir beispielsweise an, wir mischen 4 Tonnen aus Biomasse gewonnene Rohstoffe mit 8 Tonnen aus Erdöl gewonnenen Rohstoffen, um 12 Tonnen eines Endprodukts herzustellen. Streng auf der Grundlage des Mischungsverhältnisses haben wir 12 Tonnen eines Produkts hergestellt, das zu 33 % (oder einem Drittel) aus Biomasse gewonnen ist. Beim Massenbilanzansatz können wir jedoch 4 dieser 12 Tonnen als zu 100 % aus Biomasse gewonnenes Produkt bezeichnen, während die restlichen 8 Tonnen als aus Erdöl gewonnener Kunststoff bezeichnet werden.

Der Segregationsansatz
Der Begriff Trennung bezieht sich auf den herkömmlichen Produktionsansatz, bei dem die als Inputs erhaltenen Rohstoffe unverändert und ohne Änderungen in den als Outputs hergestellten Produkten verwendet werden. So wurden die Dinge traditionell gehandhabt. Im oben diskutierten Beispiel würden die 12 Tonnen Produkt, die zu 33 % (oder einem Drittel) aus Biomasse gewonnenen Zutaten hergestellt wurden, genau so verkauft – als 12 Tonnen Produkt, das zu 33 % aus Biomasse gewonnen wurde.
Es gibt auch mehrere andere Ansätze. Weitere Einzelheiten finden Sie unter Was ist die Chain of Custody? (Link).

Sogar bei Produktionsprozessen, bei denen aus Biomasse gewonnene Rohstoffe mit aus Erdöl gewonnenen Rohstoffen vermischt werden, kann durch die Anwendung des Massenbilanz-Ansatzes ein Teil des Endprodukts – proportional zum Anteil der aus Biomasse gewonnenen Materialien in der Eingangsmischung – als vollständig aus Biomasse gewonnen bezeichnet werden.

Beachten Sie, dass in ISO 22095:2020 (en) „Chain of Custody – Allgemeine Terminologie und Modelle“ die Massenbilanzmethode als Massenbilanzmodell bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um eines von mehreren bestehenden Modellen zum Management von Lieferketten entlang der sogenannten Chain of Custody, einschließlich der Verarbeitung und Logistik in allen Phasen vom Rohmaterial bis zum Endprodukt.

Massenbilanzmethoden im Alltag

Die Massenbilanzmethode hat in vielen Industriezweigen bereits Einzug gehalten, auch in einigen, die uns im Alltag vertraut sind: Die FSC-Zertifizierung in der Papier- und Zellstoffindustrie, die RSPO-Zertifizierung für Palmöl und die Fair-Trade-Zertifizierung für Kakaobohnen und ähnliche Produkte sind nur einige Beispiele für die zunehmende Verbreitung von Massenbilanztechniken.

Im Falle von Palmöl beispielsweise ermöglicht ein sorgfältiges Abwägen der Menge an zertifiziertem Palmöl im Vergleich zur Menge des Endprodukts eine Kontrolle der Versorgung mit zertifiziertem Palmöl auf dem gesamten Markt, selbst wenn im Logistikprozess nicht zertifiziertes Palmöl mit zertifiziertem Palmöl aus RSPO-zertifizierten Plantagen vermischt wird.

Da die Kunden bevorzugt RSPO-zertifizierte Palmölprodukte wählen, wird die Nachfrage nach RSPO-zertifiziertem Palmöl auf dem gesamten Markt steigen, was zu immer mehr RSPO-zertifizierten Plantagen führen und die gesamte Lieferkette in Richtung eines nachhaltigen Modells bewegen wird.

Vorteile der Massenbilanzmethode

Biomasse-Kunststoffe hatten mehrere Nachteile: Sie erforderten spezielle Produktionsanlagen und spezielle Rohstoffe, sie waren nur für eine begrenzte Produktpalette geeignet und ihre Verbreitung auf dem Markt verlief eher langsam. Die Einführung von Massenbilanzmethoden für Kunststoffprodukte bietet Herstellern die Möglichkeit, vorhandene Materialien schrittweise durch nachhaltigere Ressourcen zu ersetzen, eine vielversprechende Entwicklung auf dem Weg zu zukünftigen kohlenstoffneutralen Gesellschaften. Zu den wichtigsten Vorteilen der Massenbilanzproduktion für Kunststoffe gehören:

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• Reduzierter ökologischer Fußabdruck: Die Förderung der Verwendung von Materialien auf Biomassebasis verringert den Verbrauch fossiler Brennstoffe. Darüber hinaus bleibt das atmosphärische CO2 während des Wachstums der Biomasse gebunden, und – sofern die Biomasse wiederaufbereitet wird – erhöht die Verbrennung von Biomasse den atmosphärischen CO2-Gehalt nicht, was zur Reduzierung der CO2-Emissionen insgesamt beiträgt.* Außerdem ist dieses Schema nicht auf aus Biomasse gewonnene Inhaltsstoffe beschränkt: Es kann auch zur Einbeziehung von Ressourcen verwendet werden, die aus Abfallprodukten gewonnen werden.

  *Quelle: Kreislauf der Kunststoffressourcen (MOE)

• Verwendet herkömmliche Verfahren in bestehenden Anlagen: Außer der Beimischung von aus Biomasse gewonnenen Stoffen zu den Eingangsmaterialien sind keine Änderungen der Produktionsprozesse erforderlich; bestehende Anlagen und Verfahren können auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen wie bisher verwendet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die physikalischen Eigenschaften und andere Merkmale der Produkte denen ihrer herkömmlichen Gegenstücke entsprechen. Im Gegensatz dazu erfordert die Produktion durch Trennung eine vollständige Trennung zwischen aus Biomasse gewonnenen Inhaltsstoffen und aus Erdöl gewonnenen Inhaltsstoffen; dies führt zu zusätzlichen, mühsamen Prozessschritten, wie z. B. der Unterteilung der Produktionsbehälter und einer vorübergehenden Unterbrechung der Produktion zum Reinigen der Behälter beim Wechsel zwischen Biomasse- und Erdölmaterialien.
• Anwendbar auf eine breite Palette von Produkten: Der Massenbilanzansatz ermöglicht die Einbindung von Biomasse in viele unterschiedliche Produktionsprozesse – auch in Prozesse mit Materialien, die traditionell nur schwer aus Biomasse gewonnen werden konnten (wie etwa Derivate, deren Herstellung mehrere unterschiedliche Prozesse erfordert), wie etwa Naphtha, das vielleicht einfachste Beispiel.

Herausforderungen bei Massenbilanzmethoden

Trotz der vielen oben genannten Vorteile bringt die Einführung von Massenbilanzmethoden auch einige Herausforderungen mit sich, darunter die folgenden:

• Rückverfolgbarkeit und Zuverlässigkeit: Ein robuster Zuverlässigkeitsrahmen, der die gesamte Lieferkette umfasst, um sicherzustellen, dass aus Biomasse gewonnene Materialien ordnungsgemäß in die Produktionsprozesse integriert werden, dass hergestellte Produkte ordnungsgemäß verschiedenen Bezeichnungen zugeordnet werden und dass andere wichtige Bestimmungen eingehalten werden, ist eine wesentliche Voraussetzung für Massenbilanzoperationen. Der Goldstandard zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit besteht in der Durchführung von Audits und Zertifizierungen durch externe internationale Zertifizierungsstellen wie ISCC, RED cert und RSB.
• Bewusstsein: Da die Massenbilanz-Philosophie relativ neu ist, müssen Hersteller Aufklärungsarbeit leisten, um Verbraucher und Unternehmenspartner zu informieren. In der Vergangenheit wurde der Biomassegehalt in Biomasse-Zertifizierungsprotokollen anhand des Anteils der tatsächlich in den Produkten enthaltenen Inhaltsstoffe aus Biomasse bestimmt, und die Produkte wurden mit auf diese Weise ermittelten Statistiken zum Biomassegehalt gekennzeichnet. Dies ist für die konventionelle, auf Trennung basierende Produktion angemessen, bei der der angegebene Biomassegehalt eines Produkts tatsächlich mit dem Anteil der darin enthaltenen Biomasse übereinstimmt. Beim Massenbilanz-Ansatz hingegen wird der Biomassegehalt durch Zuordnung und Bezeichnung bestimmt, wie oben erläutert, und dies wird für viele Verbraucher ein neues und ungewohntes Konzept sein. In Zukunft wird es wichtig sein, die Art und Weise zu ändern, wie der Biomassegehalt ausgedrückt und angezeigt wird – und wie Produkte positioniert und beschrieben werden.
• Wirtschaftlichkeit: Obwohl der Massenbilanzansatz es Herstellern viel einfacher macht, aus Biomasse gewonnene Inhaltsstoffe in ihre Produktionsprozesse zu integrieren, bleibt die bedauerliche Realität, dass viele aus Biomasse gewonnene Materialien nach wie vor erheblich teurer sind als Alternativen auf Erdölbasis. Da aus Biomasse gewonnene Produkte weiterhin schrittweise in bestehende Märkte vordringen, erwarten wir eine steigende Produktion von aus Biomasse gewonnenen Rohstoffen, was den Herstellern hilft, Waren zu erschwinglicheren Preisen anzubieten.

Harzmaterialien unter Verwendung von Inhaltsstoffen aus Biomasse mittels Massenbilanz-Ansatz (ISCC PLUS-zertifiziert)

Asahi Kasei entwickelt technische Kunststoffe, die aus Biomasse gewonnene Inhaltsstoffe nach dem Massenbilanzverfahren verwenden. Diese Materialien sind nach ISCC PLUS* zertifiziert, einem internationalen Zertifizierungsprogramm für nachhaltige Produkte.

XYRON™ PSA unter Verwendung von aus Biomasse gewonnenem Rohmaterial

Unsere mit XYRON™ modifizierten PPE-Harze haben die ISCC PLUS-Zertifizierung als PPE-Materialien erhalten, deren Inhaltsstoffe Methanol/Phenol enthalten, das über einen Massenbilanzansatz aus Biomasse gewonnen wird.
Da biomassezertifiziertes PPE-Harz dieselben Eigenschaften wie herkömmliches PPE-Harz auf Erdölbasis aufweist (einschließlich Hitzebeständigkeit, Flammschutz, geringes Gewicht, elektrische Isolierung, Dimensionsstabilität und geringe Wasseraufnahme), kann es in zahlreichen Anwendungsbereichen zur Nachhaltigkeit beitragen.

TENAC™ POM-Harz aus Biomasse-Rohstoffen

Durch den Erwerb der ISCC PLUS-Zertifizierung können wir POM-Harz unter Verwendung nachhaltiger Rohstoffe produzieren und verkaufen, die nach der Massenbilanzmethode ermittelt wurden.
Durch die Anwendung der Massenbilanzmethode können wir unsere Kunden weltweit in ihren Bemühungen um Nachhaltigkeit unterstützen und gleichzeitig die hervorragende Leistung des POM-Harzes (Reibungs- und Verschleißeigenschaften, Festigkeit und Steifigkeit, Beständigkeit gegen Öl und organische Lösungsmittel usw.) beibehalten.

*ISCC (International Sustainability and Carbon Certification) ist ein internationales Zertifizierungssystem, das Lösungen für die Implementierung und Zertifizierung von Abfall- und Restrohstoffen, nicht biologisch erzeugten erneuerbaren Rohstoffen sowie recycelten Kohlenstoffmaterialien und Brennstoffen bietet. ISCC PLUS ist ein Zertifizierungssystem, das hauptsächlich biobasierte Kohlenstoffmaterialien abdeckt, die außerhalb der EU produziert und weltweit geliefert werden, und das nachhaltige Rohstoffe in der Lieferkette verwaltet und sicherstellt.