Schmierstoff + Schmierung
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Nachhaltigkeit zwischen Anspruch und Wirklichkeit - wo steht die Schmiermittelindustrie
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Michael Stapels
Nachhaltigkeit und Klimaschutz sind nicht nur in unserer Industrie in aller Munde. Wenn man auf die Internetzauftritte nahezu aller global aktiven Unternehmen schaut, erkennt man überall vollmundige Aussagen und Berichte bezüglich des eingeschlagenen Weges in Richtung der Klimaneutralität des jeweiligen Unternehmens.
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27 Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 4/ 2023 FacHartiKEl Nachhaltigkeit zwischen Anspruch und Wirklichkeit - wo steht die Schmiermittelindustrie Michael Stapels, Kao Chemicals GmbH Nachhaltigkeit und Klimaschutz sind nicht nur in unserer Industrie in aller Munde. Wenn man auf die Internetauftritte nahezu aller global aktiven Unternehmen schaut, erkennt man überall vollmundige Aussagen und Berichte bezüglich des eingeschlagenen Weges in Richtung der Klimaneutralität des jeweiligen Unternehmens. Offensichtlich spielt das Thema Nachhaltigkeit mittlerweile auch in den Unternehmensführungen eine entscheidende Rolle. Erste leichte Zweifel können bei der Lektüre der überregionalen Presse aufkommen. So schrieb beispielsweise die Frankfurter Allgemeine Zeitung Anfang 2022 [1]: „Das Thema Nachhaltigkeit ist auch aus den Führungsetagen deutscher Unternehmen nicht mehr wegzudenken. Allerdings werden Projekte überwiegend aus Imagegründen umgesetzt und nicht zur Steigerung der Wertschöpfung“ und zitiert eine Unternehmensumfrage der Personalberatung Russell Reynolds. Demnach ist lediglich jeder vierte befragte Vorstand in Deutschland der Auffassung, dass sein Unternehmen eine Nachhaltigkeitsstrategie hat, die klar kommuniziert und umgesetzt wird. Jeder Dritte sei der Meinung, dass sich sein Vorstandschef persönlich für Nachhaltigkeit einsetzt, heißt es in der Studie. Der überwiegende Teil der Dr. Michael Stapels Dr. Michael Stapels ist technischer Manager bei der Kao Chemicals GmbH. Er studierte Chemie an der RWTH Aachen, und wurde in Polymerchemie promoviert. Nach einer Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Unilever Research Laboratory Port Sunlight kam er schließlich im Oktober 2005 zu Kao. In seiner derzeitigen Position als technischer Manager und Gruppenleiter konzentriert er sich auf die Entwicklung von Additiven für die metallverarbeitende Industrie, was auch die technische Kundenbetreuung weltweit einschließt. Stapels ist Mitglied der STLE, wo er derzeit den Vorsitz des STLE-Education Committees innehat. © Susanne Schmitt/ EuroNatur Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 4/ 2023 28 Fachartikel | Nachhaltigkeit zwischen Anspruch und Wirklichkeit deutschen Vorstände und Führungskräfte sieht Nachhaltigkeit immer noch vorrangig als Reputationsrisiko an, das es zu managen gilt. Ebenso irritierend ist ein Artikel vom Januar dieses Jahres in der Zeit [2], der mit folgender Schlagzeile aufmacht: Weltweit setzen Unternehmen zum Erreichen ihrer Klimaziele auf Kompensationen. Dabei haben sie sich offenbar über Jahre mit Zertifikaten freigekauft, die viel weniger CO₂ einsparen als versprochen. Die Geschichte eines globalen Skandals. Sollte man bisher noch der Meinung sein, dass sich die „große“ Politik evidenz-basierte Umweltpolitik auf die Fahnen geschrieben hat, so sorgen Recherchen der New York Times, welche im September 2022 unter dem Titel: „Europe Is Sacrificing Its Ancient Forests for Energy“ veröffentlicht wurden [3], für weitere Verunsicherung. Es wird detailliert beschrieben, wie die aktuelle Umweltgesetzgebung in der EU paradoxerweise dazu führt, dass im großen Stil auch noch die letzten Urwälder Europas zerstört werden [4]. Entscheidend ist die Einstufung von Biomasse (und deren energetischer Verwertung) als CO 2 neutral. Konsequenterweise bedeutet das, dass ein EU- Mitgliedsland oder eine Firma zwar CO 2 ausstößt, wenn sie z. B. Holz aus z. B. Osteuropa verbrennt, sich aber eine Null auf das Klimakonto schreiben kann. Die EU begann vor mehr als zehn Jahren Holzverbrennung zu subventionieren, weil man darin einen schnellen Schub für erneuerbare Brennstoffe sah und einen Anreiz schaffen wollte, Haushalte und Kraftwerke von Kohle und Gas wegzubringen. Hackschnitzel und Pellets wurden als eine Möglichkeit vermarktet, Sägemehlabfälle in grünen Strom zu verwandeln. Die dieser Gesetzgebung zugrundliegende - vermeintliche - CO 2 -Neutralität der Energiequelle Holz ist bis in die jüngste Vergangenheit Gegenstand kontroverser wissenschaftlicher Diskussionen [5]. Im Jahr 2018, als das letzte Mal über die Subventionen abgestimmt wurde, unterzeichneten fast 800 Wissenschaftler einen Brief [6], in dem sie die Gesetzgeber aufforderten, abgeholzte Bäume nicht länger als grüne Energiequelle zu betrachten. Bäume können zwar wieder aufgeforstet werden, aber es kann Generationen dauern, bis ein wachsender Wald das Kohlendioxid aus verbranntem Holz wieder absorbiert hat. „Die Verwendung von Holz, das absichtlich für die Verbrennung geerntet wurde, wird den Kohlenstoffgehalt in der Atmosphäre und die Erwärmung über Jahrzehnte bis Jahrhunderte erhöhen“, schreiben die Wissenschaftler. Sogar einer der Paten dieser Politik, der ehemalige EU-Umweltbeauftragte Jorgen Henningsen, bedauerte, dass er die Holzenergie so aggressiv vorangetrieben hatte. „Damals sagten und dachten wir, dass es so gut wie keine Probleme gab“, sagte er in seinem letzten öffentlichen Interview [7] „Aber im Nachhinein ist klar, dass wir uns nie darauf hätten einigen dürfen, dass Biomasse CO 2 -neutral ist! “Aus dem bisher gesagten ist klar ersichtlich, dass die Gratlinie zwischen „gut gedacht“ und „gut gemacht“ sehr schmal ist und Simplifizierungen in der Betrachtung eines derart komplexen Systems wie „Klima“ oder „Natur“ zwangsläufig zu ungewollten Konsequenzen führen müssen. Werfen wir nun einmal den Blick auf „unsere“ Schmiermittelindustrie und schauen uns an, wie wir uns Thema „Nachhaltigkeit“ stellen. Nachhaltigkeit in der Schmierstoffindustrie Auch in der Schmierstoffindustrie ist man mit einer Vielzahl von Begrifflichkeiten konfrontiert. Wenn es um die Definition nachhaltiger Schmierstoffe geht, gibt es jedoch keine einfache globale Definition oder Norm. Außerdem werden die Begriffe Bio, nachhaltig und erneuerbar oft synonym verwendet, obwohl sie unterschiedliche und manchmal miteinander verbundene Bedeutungen haben. Um die Verwirrung noch zu vergrößern, kann ein Schmierstoff als „biologisch abbaubar“ bezeichnet werden, ohne dass er als „Bioschmierstoff “ gilt [8]. Nachhaltigkeit wird sehr häufig mit dem CO 2 -Fußabdruck gleichgesetzt. Folgerichtig verlangen die Hersteller von Schmierstoffen Daten zum Kohlenstoff-Fußabdruck ihrer wichtigsten Roh- Abb. 1: Schematische Wertschöpfungskette eines Schmierstoffes Cradle-to-Cradle (von der Wiege bis zur Wiege) Cradle-to-Grave (von der Wiege bis zur Entsorgung) Cradle-to-Gate (von der Wiege bis zum Werkstor) Ölindustrie Additiv Hersteller Schmiermittelhersteller Schmierstoffanwender Schmierstoffentsorger / Recycling Exploration Refining / Processing Design / R&D Manufacturing Distribution / Retail Use Phase End-of-Life 29 Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 4/ 2023 stoffe. Jedoch fehlt derzeit eine standardisierte (oder sogar gemeinsame) Methode zur Berechnung und Meldung des Kohlenstoff-Fußabdrucks von Komponenten und Produkten. Unter der Führung von Industrieorganisationen wie UEIL, dem Technischen Verband der Europäischen Schmierstoffindustrie (ATIEL), dem American Petroleum Institute (API), und anderen werden aktuell Methoden entwickelt, die entlang der gesamten Lieferkette funktionieren. Zusammenarbeit und offene Kommunikation aller Stakeholder ist hier entscheidend für den Erfolg. Die Lieferkette eines Schmierstoffes inclusive der unterschiedlichen Systemgrenzen ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt. Die Ebene der Wertschöpfungskette beeinflusst den Betrachtungsumfang: Cradle-to-Gate (von der Wiege bis zum Werkstor) oder Cradle-to-Grave (von der Wiege bis zur Entsorgung). Cradle to Cradle beschreibt einen Ansatz, der sich von der klassischen linearen Wirtschaft abhebt. Hier wird nicht nur von der Produktion bis zum Verbraucher, sondern darüber hinausgedacht. Nach Cradle to Cradle ist der ideale Produktionsprozess ein Kreislauf, bei dem nichts verloren geht. Stattdessen sollen alle Materialien ohne Qualitätsverlust wiederverwendet werden können. Erfragt also ein Schmierstoffhersteller von seinem Rohstofflieferanten den Kohlenstoff-Fußabdruck eines bestimmten Rohstoffes, handelt es sich demnach um eine Cradle-to-Gate Betrachtung. Man muss sich in diesem Zusammenhang darüber im Klaren sein, dass man bewusst unvollständige Daten kommuniziert, da die weitere Anwendungs- und Entsorgungsbzw. Recyling-Phase nicht betrachtet werden kann. Während der CO 2 -Fußabdruck eines Produkts die Summe aller Treibhausgas-Emissionen des Produkts innerhalb der definierten Systemgrenzen (also z. B. Cradle-to-Gate) beschreibt, kann die Nutzung des Produkts zu Veränderungen führen, die nicht im Fußabdruck des Produkts berücksichtigt werden. Der der sogenannte Kohlenstoff-Handabdruck eines Produkts beschreibt die positiven Umweltauswirkungen des Produkts während seiner gesamten Lebensdauer. Die positiven Umweltauswirkungen, die Endnutzer und Verbraucher Endnutzer und Verbraucher von Schmierstoffen erwarten, lassen sich in Form eines geringeren Energieverbrauchs beschreiben, verringerte Emissionen, längere Lebensdauer der Geräte, längere Ölwechselintervalle, geringerer Schmierstoffverbrauch und geringere Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Der Wert des Handabdrucks wird in vermiedenen Emissionen ausgedrückt und als CO 2 e oder CO 2 eq angegeben werden. Die Einsparungen beim Handabdruck, die sich aus der Verwendung hochwertiger Schmierstoffe ergeben, können viel höher sein als der Fußabdruck des Produkts selbst, was zu einem Nettonutzen für die Umwelt führt. Um ein Gefühl für die Größenordnung des Handabdruckes von Schmierstoffen zu bekommen, lohnt sich ein Blick in den Holmberg/ Erdemir-Report [9]. Holmberg und Erdemir berichten, dass etwa ein Fünftel der jährlich weltweit produzierten Energie für die Überwindung von Reibung benötigt wird, was zu einem Energieverlust von 100 Exajoule führt. Diese enormen Verluste könnten durch konsequenten Einsatz moderner Schmierungstechnologie (moderne Oberflächen, Materialien und Schmiermittel) langfristig (15 Jahre) um 40 % und kurzfristig (8 Jahre) um 18 % reduziert werden. Man könnte dadurch innerhalb der nächsten 8 Jahre global ca. 1,5 MtCO 2 vermeiden, was mehr als dem 1,5-fachen der Gesamt CO 2 Emissionen der Bundesrepublik Deutschland entspricht. Im Allgemeinen überwiegen die gesamten Kohlenstoffemissionen, die durch die Verwendung eines Hochleistungsschmierstoffs im Vergleich zu einem minderwertigen Schmierstoff eingespart werden, deutlich den Kohlenstoff-Fußabdruck des Schmierstoffes selbst, teilweise, Vinkocide BB WM ist eine innovative Konservierungslösung auf Basis des bioziden Wirkstoffs BBIT und wurde speziell für die Nachkonservierung von Kühlschmierstoffen in der metallbearbeitenden Industrie entwickelt. Es ist hochwirksam gegen Schimmelpilze, Hefen sowie Bakterien, und das über einen langen Zeitraum. Egal ob synthetische, halb-synthetische oder mineralölbasierte Kühlschmierstoffe: Vinkocide BB WM ist in allen Arten von Kühlschmierstoffen einsetzbar. 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Lesen Sie vor Gebrauch stets das Etikett und die Produktinformation. Effektive Nachkonservierung für Kühlschmierstoffe Vinkocide BB WM NEU Anzeige Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 4/ 2023 30 Fachartikel | Nachhaltigkeit zwischen Anspruch und Wirklichkeit wie Industrie-Experten abschätzen, um den Faktor 10 oder mehr [10]. Eine der besten Möglichkeiten, die Nachhaltigkeit von Schmierstoffen zu verbessern besteht demnach darin, ihre Leistung zu steigern. Am Beispiel der Herstellung eines Leistungsadditives für Kühlschmierstoffe werden wir die beschriebenen Konzepte auf den Prüfstand stellen und diskutieren, inwieweit sie geeignet sind, die Nachhaltigkeit der produzierten Additive zu bewerten respektive zu quantifizieren. Ethercarbonsäuren werden in hochwertigen Kühlschmierstoffen als Co-Emulgator eingesetzt. Hauptgrund für ihre Verwendung ist, dass sie in der Lage sind die Standzeit der Kühlschmierstoff-Emulsion beim Endanwender signifikant zu erhöhen, indem sie das Emulgatorpaket unempfindlicher gegenüber Härtebildnern machen. Diese Härtebildner sind entweder bereits im Ansetzwasser enthalten oder konzentrieren sich mit zunehmender Gebrauchsdauer der Kühlschmierstoffemulsion durch den Ausgleich von Verdampfungsverlusten auf. Ohne den Einsatz von Ethercarbonsäuren führen diese Härtebildner zur (teilweisen) Inaktivierung der Emulgierwirkung von Standardemulgatoren und damit zu einer verkürzten Anwendungsdauer der Kühlschmierstoffemulsion. Der schematische Herstellprozeß einer Ethercarbonsäure und den damit einhergehenden - ebenfalls schematischen - Verlauf des Produkt-Kohlenstoff- Fußabdrucks ist in Abb. 2 skizziert. Der Fußabdruck der Ethercarbonsäure enthält demnach alle relevanten Emissionen von der Gewinnung und Veredlung der Rohstoffe (hier: Herstellung der Fettalkohole), den Transport der Rohstoffe nach Europa, der Weiterverarbeitung (Ethoxylierung) zum Basisemulgator bis hin zur finalen Funktionalisierung (Carboxymethylierung - 2-stufige chemische Reaktion). Folgerichtig ist der Fußabdruck der Ethercarbonsäure größer als der der im Reaktionsschema vorgelagerten Zwischenprodukte. Die beschriebenen Anwendungsvorteile werden aber nicht beim Kühlschmierstoffhersteller (der den Produktfußabruck beim Additivhersteller anfragt) wirksam, sondern erst beim End-Anwender des fertig formulierten Kühlschmierstoffes, z. B. einem Zerspanbetrieb. Der Additivhersteller kann die Vorzüge seines Produktes auf Laborebene mit Referenzkühlschmier- Rohstoff Fettalkohol Basis-Additiv Emulgator Leistungs-Additiv Co-Emulgator CO2 Fussabdruck des Produktes Abb. 2: Schematischer Herstellprozess einer Ethercarbonsäure mit Ethercarbonsäure ohne Ethercarbonsäure max. Gebrauchsdauer des Kühlschmierstoffes max. Gebrauchsdauer Abb. 3: Verlängerung der Standzeit einer Kühlschmierstoff-Emulsion durch die Verwendung von Ethercarbonsäuren Wir bilden weiter! TAE-Zertifikatslehrgänge 24 th International Colloquium Tribology Industrial and Automotive Lubrication at TAE Join the leading event on tribology, additives and sustainable lubrication in Europe. Be part of it and save the date! Program highlights: Ostfildern/ Stuttgart, Germany 23. - 25. January 2024 Information and registration: www.tae.de/ go/ tribology Organizer: Technische Akademie Esslingen e.V., An der Akademie 5, 73760 Ostfildern/ Germany Contact: susan.ferront@tae.de, T +49 711 340 08 - 96, www.tae.de Share experiences with tribologists from all over the world! - 130 presentations in 5 parallel sessions over 3 intense days - unique mix of industry and research in the field of friction and lubrication - industrial exhibition and social program - international business networking and career development Einstieg jederzeit möglich Einstieg jederzeit möglich Oberflächen Spezialist (TAE) Lehrgang (60163) 13. Mrz. - 24. Okt. 2024 4 Module à 1 Tag Tribologie Experte (TAE) Lehrgang (60160) 07. Feb. - 28. 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Auflage 2020, 284 Seiten €[D] 148,00 ISBN 978-3-8169-3499-8 eISBN 978-3-8169-8499-3 expert verlag - Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Germany Tel. +49 (0)7071 97 97 0 \ Fax +49 (0)7071 97 97 11 \ info@narr.de \ www.narr.de Das Buch bietet eine praxisorientierte Einführung in das Thema Ölanalysen. Es vermittelt das nötige Hintergrundwissen, von der sachgerechten Probenentnahme, den Prüfverfahren bis zum Verstehen der Analysenergebnisse. Hierdurch unterstützt es den Anwender dabei, kostspielige Ausfallzeiten der Maschinen zu verhindern. Rüdiger Krethe ist diplomierter Maschinenbauer und Tribotechniker. Er befasst sich seit mehr als 25 Jahren intensiv mit der Schmierung von Maschinen, angefangen von der Produktauswahl, der innerbetrieblichen Organisation bis hin zur Überwachung von Schmierölen und Hydraulikflüssigkeiten während des Einsatzes. 33 Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 4/ 2023 Fachartikel-|-Nachhaltigkeit zwischen Anspruch und Wirklichkeit stoffen darlegen, indem eine Kühlschmierstoffemulsion künstlich schrittweise mit Härtebildnern versetzt wird (um eine verlängerte Badstandzeit zu simulieren) und die Stabilität der Emulsion bewertet wird [Abb. 3]. Die Quantifizierung des Händedruckes und die Bewertung der Nachhaltigkeit des Additives gestaltet sich aufgrund der komplexen Wertschöpfungskette Additivhersteller ▶ Schmierstoff-Hersteller ▶ Schmierstoff-Anwender allerdings als äußerst schwierig und ist aktuell Gegenstand von Diskussionen in den unterschiedlichsten Gremien und Ausschüssen. Ein weiteres Problem bei der alleinigen Fokussierung auf den CO 2 - Fußabdruck ist, dass den weiteren positiven Auswirkungen einer signifikanten Standzeitverlängerung von Kühlschmierstoffen in keiner Weise Rechnung getragen wird. Zu nennen wären hier im Besonderen Einsparungen der Ressource Wasser und Abfallvermeidung. Führende Nachhaltigkeits-Wissenschaftler sowohl vom Fraunhofer IPA als auch der TU Berlin weisen deutlich auf diese teilweise gefährlich simplifizierte Perspektive hin, wenn sie schreiben [11] „ aufgrund des vorherrschenden Fokus auf Klimaneutralität in der heutigen Fertigungsindustrie ist der CO 2 -Fußabdruck in der Unternehmenspraxis weitaus stärker verbreitet als eine vollständige Ökobilanz. Diese Beschränkung auf eine einzige Auswirkungskategorie führt zu einer zu einer Vernachlässigung der anderen Lebenszyklus-Auswirkungskategorien. Potenzielle Zielkonflikte werden oft nicht verstanden und daher ignoriert“. Fazit Beim Thema Nachhaltigkeit ist der Grat zwischen „gut gedacht“ und „gut gemacht“ ausgesprochen schmal. Die Umweltauswirkungen von Produkten und damit deren Nachhaltigkeit können ausschließlich mit einer kompletten Ökobilanzierung (LCA) gemäß ISO 14040/ 44 ermittelt werden. Dazu muss der gesamte Produktlebenszyklus betrachtet werden, einschließlich der Gewinnung von Rohstoffen, der Herstellung des Produkts, seiner Verwendung, des Recyclings usw. Gerade für Schmierstoffe ist die Bilanzierung während der Anwendungsphase von entscheidender Bedeutung, da hier teilweise substanzielle Netto-Umweltvorteile generiert werden können. Die Erfassung valider Daten ist jedoch ausgesprochen komplex und es muss ein Kompromiss zwischen Präzision und Machbarkeit gefunden werden. Man muss sich darüber im Klaren sein, dass der aktuelle Fokus auf den CO 2 -Fussabruck eine signifikante Vereinfachung darstellt und durch das Vernachlässigen ganzer LCA-Kategorien verzerrte bis falsche Schlussfolgerungen nahelegt. Hier gilt es gemeinsam mit Experten entlang der gesamten Lieferkette einen konstruktiven Dialog zu führen und den eingeschlagenen Weg ständig kritisch zu hinterfragen und gegebenenfalls zu korrigieren. Kreative Ökobilanzführung [12] bringt sicherlich kurzfristig die Augen der Marketingexperten zum Leuchten, wird aber mittelbis langfristig keine erfolgreiche Strategie darstellen, zumal sich mittlerweile auch die EU-Kommission mit dem Thema irreführende Nachhaltigkeitsaussagen befasst [13]. Referenzen [1] https: / / www.faz.net/ aktuell/ wirtschaft/ klima-nachhaltigkeit/ nachhaltigkeit-ist-fuer-manager-nur-einmarketing-thema-17763976.html - Stand: Abrufdatum [2] https: / / www.zeit.de/ 2023/ 04/ co2-zertifikate-betrugemissionshandel-klimaschutz - Stand: Abrufdatum [3] htt ps: / / w w w.nytimes.com/ interactive/ 2022/ 09/ 07/ world/ europe/ eu-logging-wood-pellets.html - Stand: Abrufdatum [4] https: / / www.euronatur.org/ unsere-themen/ urwaelder-in-europa Stand: Abrufdatum [5] Urwälder, Natur- und Wirtschaftswälder im Kontext von Biodiversitäts- und Klimaschutz. Teil 2: Das Narrativ von der Klimaneutralität der Ressource Holz; DOI: 10.1399/ NuL.2022.01.02 [6] scientist-letter-on-eu-forest-biomass-796-signatoriesas-of-january-16-2018.pdf (wordpress.com) - Stand: Abrufdatum [7] https: / / www.information.dk/ mofo/ dag-faelder-skoveklimaets-navn-forklaringen-1997-finde - Stand: Abrufdatum [8] Acceleration to lubricants sustainability; Tribology & Lubrication Technology, February 2022 [9] Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions; September 2017 Friction 5(3): 263- 284; DOI: 10.1007/ s40544-017-0183-5 [10] The development of sustainable base oils and a sustainable market; Tribology & Lubrication Technology, February 2023 [11] A System Thinking Normative Approach towards Integrating the Environment into Value-Added Accounting—Paving the Way from Carbon to Environmental Neutrality; Sustainability 2022, 14(20), 13603; https: / / doi.org/ 10.3390/ su142013603 [12] https: / / www.newyorker.com/ news/ annals-of-a-warming-planet/ the-millions-of-tons-of-carbon-emissions-that-dont-officially-exist - Stand: Abrufdatum [13] https: / / environment.ec.europa.eu/ topics/ circular-economy/ green-claims_en - Stand: Abrufdatum »« Eingangsabbildung: © Susanne Schmitt/ EuroNatur [4]