För första gången har forskare vid ETH Zürich beräknat i absoluta tal i vilken utsträckning produktionen av kemikalier för närvarande stör naturen över hela världen – och resultaten är häpnadsväckande. Förutom utsläpp av växthusgaser tar den nya metoden även hänsyn till markanvändning och sötvattenförbrukning.

Mer än 99 procent av de mest producerade kemikalierna är inte hållbara; deras produktion är baserad på fossila råvaror och förbrukar mer naturresurser än vad jorden kan ge på lång sikt. Detta är slutsatsen av en hållbarhetsanalys utvecklad vid ETH Zürich, som för första gången ger absoluta siffror på den globala miljöpåverkan från den kemiska industrin.

"Vår metod jämför resurserna som kemikalier förbrukar med vår planets ekologiska budget - det här är ett nytt tillvägagångssätt", säger Gonzalo Guillén Gosálbez, professor i kemisk systemteknik vid ETH Zürich. Han ledde studien, som nyligen publicerades i tidskriften Green Chemistry , tillsammans med Javier Pérez-Ramírez, professor i katalysteknik vid ETH.

Standardpraxis för hållbarhetsbedömningar inom den kemiska industrin fokuserar idag på att beräkna en given produkts koldioxidavtryck – från råvara via produktion till bortskaffande. Känd som livscykelanalys, detta möjliggör en jämförelse mellan olika typer av produktion. Det är dock av begränsad användning för att bedöma globala effekter på naturliga ekosystem.

Sådana konventionella livscykelanalyser av kemikalier tar ofta bara CO₂ utsläppen beaktas, vilket stör Pérez-Ramírez. "Klimatförändringar är inte det enda problemet", säger han. "Om vi ​​enbart fokuserar på lösningar som uteslutande minskar koldioxidutsläppen, kan vi faktiskt hamna i att flytta miljöbelastningen till andra kategorier och orsaka vissa sidoskador."

'Gröna' kemikalier är inte alltid hållbara

Pérez-Ramírez använder exemplet med biobränslen för att förklara hur sådana ekologiska sidoskador kan uppstå:När fossila bränslen ersätts med växtbaserade råvaror som majs eller trä (känd som första generationens biobränslen), betydligt mindre ny CO ₂ släpps ut i atmosfären. Det krävs dock stora arealer åkermark, mycket vatten och även gödningsmedel för att producera den biomassa som krävs.

Därför var det uttalade målet för de två forskarna att utföra en mer omfattande livscykelbedömning för kemikalier – och därigenom skapa en direkt koppling till jordens ekologiska budget. De baserar sina beräkningar på de så kallade planetariska gränserna. Detta vetenskapliga koncept beskriver människans inverkan på nio viktiga jordsystemsprocesser, såsom förlust av biologisk mångfald och förändringar i markanvändning.

I sin studie beräknade forskarna om och i vilken utsträckning den globala produktionen av totalt 492 kemikalier överskrider sju av dessa gränser. För detta ändamål kopplade ETH-forskarna samman befintliga data och redovisningsmodeller för råvaruanskaffning, leveranskedjan och de olika produktionsstegen på global nivå.

De fann att mer än 99 procent av de studerade kemikalierna överskrider minst en planetarisk gräns. Bara tre av kemikalierna kan anses vara miljömässigt hållbara i absoluta tal enligt denna nya metod.

Petroleum är den grundläggande ingrediensen i kemikalier

"Det faktum att nästan alla kemikalier som studerades var skadliga för miljön förvånade oss knappast", säger Pérez-Ramírez. När allt kommer omkring kommer mer än 85 procent av den grundläggande kolstrukturen som utgör de flesta kemikalier idag fortfarande från fossila råvaror.

"Om baskemikalierna är framställda av petroleum, kommer alla produkter som tillverkas av dem inte heller att vara hållbara", säger Pérez-Ramírez. De planetära gränserna som är starkt kopplade till antropogena utsläpp av växthusgaser – klimatförändringar, havsförsurning och biosfärens integritet – är de som kemikalierna överskrider mest.

Men författarna till detta arbete blev förvånade över att finna att vissa kemikalier överskrider jordens biofysiska gränser mer än 100 gånger om.

Mot hållbara produktionsprocesser

Det har länge varit känt att den kemiska industrin måste gå bort från att använda fossila råvaror. Men nu har denna studie, för första gången, kvantifierat problemet i global skala. "Budskapet är tydligt:​​vi kan och måste agera nu", säger Guillén Gosálbez.

I de rådgivande möten ETH-professorn håller med kemiföretag visar praktiskt taget alla en vilja att göra sin produktion mer miljövänlig – även av ekonomiska skäl:"Hållbarhet har blivit en global trend och ett ämne som allt fler kunder betalar uppmärksamhet," säger Guillén Gosálbez.

Att åstadkomma en fundamental förändring av produktionsprocesserna är ytterst en kostnadsfråga. "Det är viktigt för företag att i förväg veta hur mycket förändringar i ett visst produktionssteg kommer att öka hållbarheten för deras produkt", förklarar Guillén Gosálbez. Hittills har branschen knappt haft några applikationer för att göra en sådan absolut hållbarhetsbedömning.

Det är därför forskarna vill vidareutveckla sin metod så att den inte bara kan användas för att utvärdera befintliga produktionsprocesser utan också för att optimera potentialen för nya tillvägagångssätt. "Helst sett kommer detta att tillåta oss att hitta den bästa - det vill säga den mest resurseffektiva - mixen av de olika produktionsteknikerna för en kemikalie", säger Pérez-Ramírez.