Studie zur gesamten Umweltbelastung
Die gesamte Auswirkung, die ein Material auf die Umwelt hat, von der Material- und Produktherstellung über die Verwendung in den vorgesehenen Märkten bis zum Recycling wird in der sogenannten „Lebensdauerstudie“ ausgewertet. Solch eine Studie wurde von der Technischen Universität Berlin mit folgenden Metallen an verschiedenen Rohrinstallationssystemen für Trinkwasser durchgeführt: verzinkter Stahl, Kupfer und folgende Kunststoffe: Polybuten-1 (PB-1), vernetztes Polyethylen (PE-X), Polypropylen (PP-R) und chloriertes Polyvinylchlorid (PVC-C).
Die Studie umfasste die folgenden Phasen:
Die EU-Richtlinien für „nachhaltige Gebäude“ sehen vor, dass die Auswirkungen auf die Umwelt und der damit verbundene Verbrauch von Energiekosten und Ressourcen in allen Phasen der Lebensdauer eines Gebäudes von seiner Planung bis zu seinem Abriss minimiert werden.
Rohstoffbeschaffung
Die Erzgewinnung von Metallen, die überwiegend im Tagebau geschieht, führt zu einer bleibenden Schädigung der Landschaft. Die geringe Ausbeute an Metall, das aus dem Erz gewonnen wird (1 bis 2 %), verschärft dieses Problem.
Rohöl wird hingegen über ein Bohrloch gewonnen und hat daher eine weniger anhaltende Auswirkung auf die Landschaft. Außerdem werden anschließend fast 100 % des Rohöls in benutzbare Produkte wie z. B. Öle, Brennstoffe und Chemikalien umgewandelt.
Rohstoffverarbeitung
Die Raffination und das Schmelzen von Metallen verbrauchen viel mehr Energie als die Raffination von Öl und die Polymerisation von Kunststoffen. Die Emissionen aus Metallproduktionsprozessen in Bezug auf Boden-, Luft- und Wasserverschmutzung sind ebenfalls größer als die Auswirkungen der Ölraffination und Kunststoffpolymerisation.
Im Gegensatz zur Metall-veredelung sind die Prozesse der Kunststoffpolymerisation im Grunde vollständig integriert und erzeugen sehr geringe Emissionen.
Die Emissionen aus der Metallraffination in den Boden werden aufgrund des großen Anteils der elektrischen Energie, die für das Schmelzen verwendet und durch Kohleverbrennung erzeugt wird, erhöht. Die Erzrückstände verursachen zusammen mit der Asche aus der Stromerzeugung beträchtliche Umweltschäden.
Die Emissionen aus diesen Metallveredelungsprozessen steigern zudem die Wasser- und Luftverschmutzung wegen der Erzeugung von Schwefeldioxid, Kohlendioxid, anderen Gasen und luftgetragenen Partikeln sowie Sulfaten und anderen festen/chemischen Emissionen. Durch die Prozesse der Ölraffination und der Kunststoffpolymerisation entstehen hingegen sehr wenige Emissionen, da dies im Grunde vollständig integrierte Prozesse sind.
Rohr- und Verbinderherstellung
Sowohl bei Metallen als auch bei Kunststoffen gehört zur Produktion von Rohren und Verbindern ein Anstieg der Temperatur der Rohmaterialien über die Schmelz-/Erweichungspunkte. Diese Temperaturen sind für Metalle im Vergleich zu Kunststoffen viel höher, was zu Unterschieden in den Energiewirkungsgraden führt.
Rohrsysteminstallationen
Das tatsächliche Gewicht eines Rohrsystems wird nicht als kritischer Faktor in Gebäudeinstallationen betrachtet. Es ist jedoch bei der Beurteilung der gesamten Energieeffizienz des Rohrleitungssystems wichtig. Aufgrund ihres geringeren Gewichts haben Kunststoffmaterialien in diesem Punkt einen deutlichen Vorteil gegenüber Metallrohren.
Der Gesamtenergieverbrauch für die Herstellung von Metallrohren, die für das Rohrleitungssystem eines 16-Parteien-Gebäudekomplexes benötigt werden, ist deutlich höher als der für die Herstellung von Kunststoffrohrleitungen.
Hauptsächlich wegen ihres leichteren Gewichts hatten Kunststoffmaterialien einen deutlichen Vorteil gegenüber Metallrohren. Der Gesamtenergieverbrauch von Polybuten-1-Rohrleitungssystemen lag jedoch um 50 % unter dem Verbrauch von anderen in der Studie untersuchten Kunststoffsystemen. Dies lag an der höheren materialspezifischen Druckfestigkeit, was die Verwendung von Rohren mit geringerer Wanddicke ermöglicht.
Anwendungsbezogene Lebensdauer
Zwei Dinge sollten bei der Lebensdauer einer Rohrinstallation berücksichtigt werden. Erstens verzögert eine längere Lebensdauer eines Systems den Bedarf an Ersatz und trägt damit in zeitlicher Hinsicht zur Verringerung der Umweltbelastung bei.
Die lange Lebensdauer von PB-1 verzögert den Bedarf an Ersatz von Rohrleitungssystemen und trägt damit zur Verringerung der Umweltbelastung bei.
Zweitens: Wenn ein Material seine Nutzungsdauer erreicht hat, verringert sich auch seine Umweltbelastung, wenn es recycelt werden kann.
Sowohl Metall- als auch Polyolefin-Thermoplasten, einschließlich Polybuten-1, können recycelt werden. Da jedoch gemäß der standardmäßigen Akkreditierung erwartet wird, dass die Kunststoffrohrleitungssysteme eine Lebensdauer von mehr als 50 Jahren haben, ist es schwierig, die Umweltbelastung durch Recycling über so einen langen Zeitraum verlässlich vorherzusagen.