Projekt 30182/01

Strukturbasierte Umweltbewertung von Chemikalien (StUChem)

Projektdurchführung

ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH
Max-Brauer-Allee 50
22765 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Einer großen Anzahl von Chemikalien stehen relativ wenige Informationen über die Umweltwirkungen ihrer Herstellung gegenüber. Neben dem generellen Mangel an Daten sind Hersteller eher zurückhaltend bei der Offenlegung von Ökobilanzen und Ergebnissen anderer Bewertungsverfahren. Die bisher entwickelten Ansätze, um dieser Datenknappheit zu begegnen, sind meist verhältnismäßig zeitaufwändig, während das Ergebnis mit großen Unsicherheiten behaftet ist.
Mit der in diesem Projekt genutzten Methodik lassen sich die verursachten Umweltauswirkungen von Chemikalien, über deren Herstellung keinerlei oder nur wenige Daten vorliegen, abschätzen. Ziel des Projektes ist die prototypische Entwicklung eines webbasierten und nutzerfreundlichen Softwaretools zur Umweltbewertung von Chemikalien.
Auf der Grundlage von Molekülstrukturmerkmalen können mit diesem Tool die ökologischen Kennzahlen kumulierter Energieaufwand, Ecoindicator 99 sowie das Treibhauspotenzial abgeschätzt werden. Die Nutzung des Tools ist ohne umfangreiches Fachwissen möglich, sodass die Umweltbewertung von Chemikalien für einen sehr viel größeren Personenkreis ermöglicht wird als es bei klassischen ökobilanziellen Betrachtungen der Fall ist.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlage bildet eine prototypisch entwickelte, internetbasierte Datenbank. Sie enthält die berechneten Kennzahlen kumulierter Energieaufwand, Ecoindicator99 und Carbon Footprint und ist über eine Webseite aufrufbar.
Zur Erstellung der Datenbank war es nötig, verschiedene Komponenten zu erstellen und softwaretechnisch zu integrieren. So musste etwa eine geeignete Datenbank als Grundlage ausgewählt werden. Die enthaltenen Moleküle wurden hinsichtlich ihrer Molekülstrukturmerkmale ausgewertet. Für diese Auswertungen war die Erstellung eines Skripts, einer weiteren ausführbaren Datei und ausführliche Diskussionen der Definitionen gemeinsam mit ExpertInnen der ETH Zürich notwendig.
Die Nutzerführung der erstellten Website wurde mit Hilfe der HTW Berlin hinsichtlich ihrer Usability optimiert. Ein Großteil der Empfehlungen wurde bereits während der Projektlaufzeit umgesetzt.
Unterstützende Informationen für die Nutzung des Tools wurden zusammengestellt und sollen gemeinsam mit der Suchabfrage zur Verfügung gestellt werden. Hierzu gehören etwa die Möglichkeiten der Anwendungen, das Verständnis des Gültigkeitsbereichs und der Umgang mit Stoffgemischen




Ergebnisse und Diskussion

Zu Projektende steht eine prototypische Website zur Verfügung, die die definierten Anforderungen erfüllt: Es kann nach CAS-Nummern, IUPAC- und Trivialnamen sowie nach gezeichneten Strukturen gesucht werden.
Die erstellte Datenbank enthält über 40 000 Moleküle. Hiervon liegen 14 000 innerhalb des Gültigkeitsbereich des FineChem-Tools. Vom Import weiterer Datensätze wurde abgesehen, um die Performance bei der Suche nicht zu verschlechtern. Es wurde ein Anfrageformular implementiert, das es ermöglicht die Datenbank sukzessive und bedarfsorientiert zu erweitern.
Gegenüber der Beschreibung der Molekülstrukturmerkmale auf die am Anfang des Projektes zugegriffen wurde, wurden einige Anpassungen vorgenommen. Diese sind in das Skript zur automatischen Auswertung der Anzahl von Molekülstrukturmerkmalen integriert.
Das Vorhaben, die Zählweise, die zum Training der neuronalen Netze des FineChem-Tools benutzt wurde, vollständig zu automatisieren, ließ sich nicht vollständig umsetzen. Der überwiegende Teil der Ergebnisse stimmt überein, für eine vollständige Übereinstimmung wurden jedoch zu viele Ausnahmen eingeführt die nicht immer konsistent waren.
Eine Ausweitung der Methodik auf weitere Anwendungsfelder (wie Schmierstoffe, Kunststoff oder Abfallbehandlung) scheint unter der derzeitigen Rahmenbedingungen keinen Sinn zu machen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die erstellte Website soll unter dem Namen EstiMol auf der Unternehmenswebsite zur Verfügung gestellt werden (http://www.umberto.de/de/estimol). Die Projektergebnisse sollen so einen großen Beitrag zur Öffentlichkeitsarbeit des Unternehmens leisten. Durch die Navigation wird der thematische Zusammenhang klar: EstiMol gehört zum Themenfeld LCA und es werden Daten zur Verfügung gestellt.
Wenn die Website frei geschaltet wird, wird dies durch ein Mailing begleitet. Das Projekt wurde auf zwei Konferenzen in Form eines Posters präsentiert. Während der Projektlaufzeit wurde darauf geachtet, Kunden mit potenziellem Interesse über das Projekt zu informieren und ggf. berechnete Ergebnisse zu liefern. Zwei Beiratstreffen fanden in Hamburg statt.



Fazit

Es wurde eine prototypische Website erstellt, über die nach den berechneten Werten von Carbon Footprint, kumuliertem Energieaufwand und Ecoindicator 99 von 14 000 Substanzen gültige Substanzen in der Datenbank gesucht werden. Etwa 30 000 weitere Substanzen sind in der Datenbank mit den passenden Begründungen für ihre Ungültigkeit hinterlegt. Die Website soll in naher Zukunft online frei verfügbar sein, was dann als Erfolg für dieses Projekt zu werten ist.