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Rauchende Schlote einer Fabrik

Entropie als Maß für Nachhaltigkeit

20 Jahre nach der UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro sucht die Wissenschaft noch immer nach einem Konzept, Nachhaltigkeit messbar zu machen. Ein Forscher will die Umweltdebatte nun durch physikalische Begriffe präzisieren.

Nachhaltigkeit 27.04.2012

Diese Woche findet in Wien das Symposium "Nachhaltigkeit fassbar machen - Entropiezunahme als Maß für Nachhaltigkeit" statt. Der deutsche Chemiker Manfred Sietz stellt bei dem Symposium einen neuen Nachhaltigkeitsindikator vor: die entropische Dachlast.

Porträt Manfred Sietz

Sietz

Zur Person:
Manfred Sietz leitet die Arbeitsgruppe "Chemie und Umweltmanagement" an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo, ist Umweltprüfer bei der Deutschen Akkreditierungs- und Zulassungsgesellschaft für Umweltgutachter, Mitglied des Kuratoriums des Bundesdeutschen Arbeitskreises für umweltbewusstes Management (B.A.U.M. eV) und Mitglied des Landesfachausschusses "Nachhaltige Entwicklung" der niedersächsischen Landesregierung.

Dieses Maß misst die Abwärme, die zum Beispiel eine Firma in die Atmosphäre abgibt. Diese Abwärme erhöht die Entropie, erwärmt die Luft und ist Sietz zufolge einer der Hauptgründe für den Klimawandel. Im Gespräch mit science.ORF.at erklärt Sietz, worum es bei der entropischen Dachlast geht.

science.ORF.at: Was hat Entropie mit Nachhaltigkeit zu tun?

Manfred Sietz: Nachhaltig ist das, was den Klimawandel verlangsamt. Die Menschheit entkommt ihm nicht. Die Frage ist daher, wie man ihn so verlangsamt, dass für unsere Kinder und Kindeskinder noch ein attraktives Leben möglich ist. Aus meiner Sicht ist der Klimawandel eine Folge der Entropiezunahme in der Atmosphäre.

Die Leute konzentrieren sich alle auf Kohlendioxid. In Wirklichkeit ist das Kohlendioxid in seiner Bedeutung überbetont. Denn was die Temperaturerhöhung in der Atmosphäre bewirkt, ist die ungenutzte Abwärme. Der Klimawandel wird verlangsamt, wenn weniger Abwärme in die Atmosphäre abgegeben wird.

Aber ist es nicht vielmehr der Treibhauseffekt des Kohlendioxids, der die Temperatur der Atmosphäre steigen lässt?

Das ist ein Beitrag, aber meiner Beurteilung nach hat die Abwärme den viel größeren Effekt als das Kohlendioxid. Wenn wir Energie mit 20 Prozent Umwandlungsgrad nutzen, gehen 80 Prozent ungenutzt als Abwärme in die Atmosphäre. Ein Auto zum Beispiel hat einen Wirkungsgrad von 30 Prozent.

Weitere Informationen zur Frage der Rolle der Abwärme beim Klimawandel (auf Englisch):

In der Klimaforschung ist aber selten von Abwärme die Rede. Der Treibhauseffelkt gilt als Ursache des Klimawandels als wesentlich stärker als Abwärme. Irren tausende Forscherinnen und Forscher?

Als vor vielen Jahrzehnten der Eisengehalt des Spinates deutlich zu hoch bestimmt wurde, hat die Scientific community lange Zeit unreflektiert die zu hohen Eisenwerte des Spinates übernommen. Und jeder Wissenschaftler, der daran gerüttelt hätte, wäre unglaubwürdig gewesen.

So ist heute vergleichsweise die Überbetonung des CO2 der allgemeine Diskussionsstandard. Die End-of-the-pipe-Beschäftigung mit Kohlendioxid ist - psychologisch betrachtet - offensichtlich viel angenehmer, als die Beschäftigung mit dem schwierigen Entropiebegriff.

Können Sie die entropische Dachlast kurz beschreiben?

Entropie: In der Physik ist Entropie ein Maß für Unordnung. Die Entropie nimmt ständig zu. Die zunehmende Entropie erklärt auch, die ständig abnehmende Menge an nutzbarer Energie. Die Summe an Energie in einem geschlossenen System ist konstant, auch wenn sie umgewandelt wird, indem zum Beispiel Energieträger verbrannt werden. Die Energie liegt dann aber nicht mehr in Form nutzbarer Kohle oder brauchbaren Öls vor, sondern als Abwärme. Die Entropie erhöht sich dadurch.

Wir betrachten den Atmosphärenausschnitt oberhalb eines Unternehmens, also das Luftvolumen mit der Fläche des Unternehmens mal 20 Kilometer Höhe. Da kann man Entropiezunahme als Temperaturerhöhung berechnen. Man kann berechnen, um wie viel sich die Temperatur in diesem Atmosphärenabschnitt über einem Unternehmen erhöhen würde, wenn das Unternehmen die gesamte Abwärme eines Jahres auf einen Schlag freisetzen würde.

Das haben wir für mehrere Beispielunternehmen berechnet. Für eines der Unternehmen kam heraus, dass sich dieses Atmosphärensegment um 20,73 Grad Celsius erwärmen würde. Das ist eine messbare Größe - gewissermaßen ein Wärmefußabdruck, der viel relevanter ist als der CO2-Fußabdruck. Diese Größe kann man auch auf die Produkte umlegen.

Welche Kritik erwarten Sie nach der Präsentation der "entropischen Dachlast"?

Veranstaltungshinweis:

Das Symposium "Nachhaltigkeit fassbar machen - Entropiezunahme als Maß für Nachhaltigkeit" findet am 27. April in der Diplomatischen Akademie in Wien statt. Weitere Informationen zur Veranstaltung.

Es werden sicher Argumente kommen, was die Kennzahl eigentlich beschreibt. Dass sie umwelttechnische Aspekte gut beschreiben kann, das wird man der Kennzahl zugestehen. Dann wird die Diskussion sein, inwieweit sich die Wirtschaft wiederfindet. Interessant wird auch die Diskussion werden, ob man die soziale Komponente von Nachhaltigkeit in so einer Kennzahl widerspiegeln kann.

Dazu haben Sie sich sicher schon etwas überlegt.

Wir haben das Beispiel eines Betriebskindergartens genommen: Wenn ein Unternehmen seine Abwärme komplett genutzt hätte, um einen Betriebskindergarten zu erwärmen, dann wäre das eine Tat im Bereich der sozialen Nachhaltigkeit. Dadurch werden auch Fahrkilometer eingespart, wodurch die Wärmebelastung verringert wird.

Ö1-Sendungshinweise:

Mit dem Thema Entropie und Nachhaltigkeit befasst sich auch ein Beitrag des Dimensionen-Magazins von Ö1: 4. Mai 2012, 19:05 Uhr.

Über Entropie als Maß für Nachhaltigkeit breichtet auch Wissen Aktuell am 27.4. um 13:55.

Der Forschung für nachhaltige Entwicklungen widmet sich auch das "Ö1-Wissenschaftsjahr 2012".

Ist Entropie nicht zu komplex, zu unbekannt oder für die meisten Menschen zu unverständlich, um damit Nachhaltigkeit schmackhaft zu machen?

Da haben Sie Recht. Entropie ist ein im Wesentlichen technischer Begriff, der Unlustgefühle verbreitet. Doch wenn man den Begriff "Entropie" durch "Temperaturerhöhung in der Atmosphäre" oder durch "ungenutzte Abwärme" ersetzt, wird es verständlicher.

Nachhaltigkeitsindikatoren und Vorschläge, Nachhaltigkeit messbar zu machen, gibt es bereits viele. Warum soll es mit der Entropie besser gehen?

Weil dieser Indikator alle anderen zusammenfasst. Das Problem mit der Nachhaltigkeit ist ja, dass der Begriff nicht genau gefasst wird. Wir brauchen eine einheitliche Basis, um Nachhaltigkeitskennzahlen anzuwenden. In unserer Arbeitsgruppe bewerten wir Nachhaltigkeit von Unternehmen und Produkten danach, ob die Entropiezunahme durch die Tätigkeit eines Unternehmens erhöht oder verlangsamt wird. Das ist nicht nur theoretisch, das ist auch praktisch fassbar.

Der Klimawandel ist nicht das einzige Problemfeld der Nachhaltigkeit. Wie kann Entropie auch für andere Bereiche - zum Beispiel Biodiversität, Landverbrauch, Umweltverschmutzung, Wasserverbrauch - Indikatoren liefern?

Eines der Hauptinstrumente, das zu einer Entropiezunahme in der Atmosphäre führt, ist vor allem der Überkonsum und Lebensstil. Wenn ich Erdbeeren im Winter esse, hat das transport-, umwelt- und wärmetechnische Folgen. Wenn ich mit dem Auto mal eben fünf Kilometer fahre, um Brötchen zu holen, hat das Konsequenzen.

Insofern muss man sich über den Überkonsum Gedanken machen - und darüber, wie wir umweltschonender arbeiten. Es geht darum, den Überkonsum so zu reglementieren, dass seine entropischen Folgen für uns alle erträglich sind. Wir werden Grundsatzdiskussionen führen müssen. Da freue ich mich, wenn wir bei der Diskussion über die entropische Dachlast einen Einstieg liefern werden.

Interview: Mark Hammer.

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