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Anreize für die Wiederverwendung von Festplatten in der Kreislaufwirtschaft
Ein Vergleich von Methoden zur Zuordnung von Treibhausgasemissionen als Grundlage für einen neuen Industriestandard
29 Juli, 2024
Minute gelesen
Inhaltsverzeichnis:
Kreislaufwirtschaftliches Denken ist entscheidend, um sich vom „Take-Make-Waste“-Modell zu lösen, das die Herstellung und Verwendung vieler Produkte bestimmt, darunter auch Elektronikgeräte. Die derzeitigen Praktiken führen zu einer ständig wachsenden Menge an Elektroschrott und einem erhöhten Verbrauch wertvoller Rohstoffe sowie zu Emissionen aus energieintensiven Herstellungsprozessen für elektronische Bauteile.
Die mit kreislaufwirtschaftlichen Modellen verbundenen Emissionen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da Unternehmen beginnen, Nachhaltigkeit zu priorisieren und Treibhausgasemissionen zu verfolgen. Die derzeitigen Systeme zur Treibhausgasbilanzierung berücksichtigen jedoch die Kreislaufwirtschaft nicht ausreichend, was ungewollt dazu führt, dass die Beteiligung an der Kreislaufwirtschaft unattraktiv wird. Nach den derzeitigen Bilanzierungsregeln profitieren nur Kunden, die gebrauchte Produkte kaufen, von einer Verringerung der Treibhausgasemissionen, während Kunden, die Produkte zur Wiederverwendung zurückgeben, bei den Emissionen kaum Anreize erhalten.
Diese Studie untersucht verschiedene Methoden zur Zuordnung von Treibhausgasemissionen zu den beiden Benutzern einer wiederverwendeten Festplatte. Die Methoden stammen aus der etablierten Ökobilanzierung und werden auf die Perspektive eines Emissionsinventars angewendet. Bei jeder Methode wird ein bestimmter Anteil der Emissionen aus dem gesamten Lebenszyklus der Festplatte auf die beiden Benutzer der Festplatte aufgeteilt. Durch solche Methoden können die Emissionen für beide Benutzer reduziert werden, also nicht nur für den Käufer der gebrauchten Festplatte, wodurch für beide Parteien bessere Anreize geschaffen werden, sich an Wiederverwendungsprogrammen zu beteiligen. Die Ergebnisse der einzelnen Methoden werden anhand einer Fallstudie zu einer wiederverwendeten 16-TB-Festplatte ausführlich erläutert. Die Zuordnungsmethoden und Ergebnisse für die jeweiligen Benutzer sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1: Zusammenfassung der in dieser Studie berücksichtigten Zuordnungsansätze
Zuordnungsmethode | Prozent der Emissionen im Lebenszyklus | ||
Benutzer 1 | Benutzer 2 | ||
Cutoff-Methode | Benutzer 1 werden alle Auswirkungen vor dem Recycling zugeordnet. Benutzer 2 werden die Auswirkungen des Recyclings und aller nachfolgenden Schritte zugeordnet. | 67 % | 33 % |
Ökonomische Zuordnung | Die Zuordnung basiert auf dem Preisunterschied zwischen dem neuen und dem gebrauchten Gerät. | 41 % | 59 % |
Circular Footprint Formula (CFF) | Die Zuordnung basiert auf der Qualität des recycelten Materials, Angebot und Nachfrage des recycelten Materials und dem Ersatz von neuem Material. | 51 % | 49 % |
Menschen neigen dazu, sich gegen Veränderungen zu wehren, und von Menschen geschaffene Systeme verstärken diese Tendenz durch Richtlinien, Prozesse und Infrastrukturen, die den Status quo gegenüber vielversprechenden Alternativen begünstigen. Auf dem Weg zu langfristiger Nachhaltigkeit stehen die Gesellschaft und Unternehmen vor der Herausforderung, sich vom linearen „Take-Make-Waste“-Modell zu lösen, das seit der industriellen Revolution die Weltwirtschaft prägt. Am Ziel steht die Kreislaufwirtschaft, ein Modell, das Wachstum vom Verbrauch endlicher Ressourcen entkoppelt, und zwar durch umfassende Strategien für Reparatur, Wiederverwendung und Recycling. Es ist eine Praxis, die so alt ist wie die menschliche Zivilisation, und ihre Zeit ist jetzt wieder gekommen.
In einer Zeit, die von digitalen Technologien geprägt ist, verdeutlicht Elektroschrott (E-Schrott) das Problem des linearen Wirtschaftsdenkens. Im Jahr 2022, dem jüngsten Jahr mit vorliegenden statistischen Daten, fiel weltweit eine Rekordmenge von 62 Mrd. Kilogramm Elektroschrott an, von denen nur 22,3 % nach umweltverträglichen Verfahren gesammelt und recycelt wurden. Trotz einer Beschleunigung des formellen Recyclings seit 2010 übersteigt die weltweite Erzeugung von Elektroschrott das Wachstum des Recyclings immer noch um das Fünffache (i). Kreislaufwirtschaftliche Ansätze umfassen verschiedene Wege, um die Lebensdauer von Produkten zu verlängern, wertvolle Materialien zurückzugewinnen und die Produktion mit neuen Rohstoffen zu reduzieren. Die Kreislaufwirtschaft kann Verschiedenes umfassen, darunter die Verlängerung der Nutzungsdauer des Produkts durch Reparatur oder Austausch von Teilen, die Wiederverwendung des Produkts durch mehrere Benutzer, die Aufarbeitung oder Wiederaufbereitung zur Verlängerung der Nutzungsdauer, das Recycling wertvoller Komponenten oder Materialien und die anschließende Verwendung von recyceltem Material in neuen Produkten und schließlich die verantwortungsvolle Entsorgung von Materialien, die nicht wiederverwertet oder wiederverwendet werden können. Ohne deutliche Veränderungen, durch die ausgediente Elektronik einer produktiven Zweitverwendung zugeführt wird, dürfte der weltweite Verbrauch wertvoller Rohstoffe weiter steigen und dürften immer größere Mengen an Elektroschrott recycelt, deponiert, verbrannt oder anderweitig nicht nachhaltig entsorgt werden.
Unternehmen spielen eine wichtige Rolle bei der Beschleunigung der Kreislaufwirtschaft, doch dafür müssen die Rahmenbedingungen für die Treibhausgasbilanzierung weiterentwickelt werden, die Unternehmen zur Bewertung von Umweltrisiken und -chancen einsetzen. Die derzeit meistgenutzten Regeln für Emissionsinventare, wie der GHG-Protocol-Corporate- und der Scope-3-Standard, berücksichtigen jedoch nicht die Kreislaufwirtschaft, was eine breitere Einführung verhindert (ii). Die Einbeziehung von Methoden der Ökobilanzierung in die Treibhausgasbilanzierung könnte einen ganzheitlicheren Überblick über die Möglichkeiten im Lebenszyklus eines Produkts bieten und Anreize für die Wiederverwendung schaffen, indem die Treibhausgasauswirkungen gerecht auf mehrere Benutzer eines Produkts oder Materials verteilt werden.
Seagate möchte diese Veränderungen vorantreiben und die Kreislaufwirtschaft im Elektronikmarkt fördern, beginnend mit dem eigenen Segment: der digitalen Datenspeicherung. Letztes Jahr veröffentlichte Seagate den Bericht „Auf dem Weg in die Zukunft der Kreislaufwirtschaft“iii, in dem wichtige Chancen und Herausforderungen für die Kreislaufwirtschaft in der Datenspeicherung aufgezeigt und die Ökobilanzmethode erläutert werden, mit der das Unternehmen die Auswirkungen seiner Produkte misst und dokumentiert. Seagate verfolgt verschiedene Lösungen zur Verlängerung der Produktlebenszyklen, darunter:
Außerdem ist Seagate in einer einzigartigen Position, um das Problem umfassend anzugehen: Ein einzelnes Rechenzentrum kann Tausende bis Hunderttausende von Festplatten verwenden, und Wiederverwendungsprogramme für diese Systeme haben das Potenzial, Tausende von Festplatten auf den Sekundärmarkt zu bringen und so die Kreislaufwirtschaft weiter zu fördern.
Dieses Whitepaper und die Fallstudie, auf der seine Ergebnisse beruhen, konzentrieren sich ausschließlich auf die Chancen und Herausforderungen der Rezertifizierung und Wiederverwendung von Festplatten und bewerten und vergleichen Methoden zur Zuordnung von Treibhausgasemissionen, die Anreize für Erstbenutzer sowie Zweitbenutzer bieten können. Im Rahmen der Fallstudie organisierte Seagate Gespräche mit zahlreichen Interessengruppen, darunter Betreiber von Hyperscale-Rechenzentren, Fachleute für Emissionsinventare und Ökobilanzexperten, um die hier dargelegten Perspektiven zu erarbeiten.
Auch wenn viele Unternehmen sich dafür einsetzen, ihre CO2-Bilanz zu verbessern, bleibt der Schutz von geistigem Eigentum und personenbezogenen Daten ein primäres Anliegen bei der Außerbetriebnahme von Datenträgern. Laut Kellie Jensen, Managerin des Nachhaltigkeitsprogramms bei Meta, „herrscht intern weitgehende Einigkeit darüber, dass wir funktionierende Geräte nicht zerstören möchten – gleichzeitig hat jedoch der Datenschutz für uns oberste Priorität.“ Weltweit hat diese Sorge dazu geführt, dass die gängige Praxis der physischen Zerstörung von Festplatten (HDDs) und Solid-State-Drives (SSDs) fortgesetzt wird, um sicherzustellen, dass die gespeicherten Daten nicht wiederhergestellt werden könneniv v.
Um die Bedenken der Kunden hinsichtlich der Datensicherheit im Zusammenhang mit seinem Rückkauf- und Wiederverkaufsprogramm auszuräumen, befolgt Seagate die einheitlichen Standards und Prozesse für die Medienbereinigung in den entsprechenden NIST-Richtlinienvi ISO/IEC27040:2024vii und IEEE2883:2022viii. Diese Standards definieren eine „Purge“-Löschung, bei der physische oder logische Techniken zum Einsatz kommen, die eine Datenwiederherstellung von HDDs und SSDs unmöglich machen, unabhängig davon, ob ein Akteur einfache Methoden oder modernste Labortechniken verwendet. Jedes Gerät von Seagate unterstützt mindestens eine der Formen der Purge-Löschung:
Nach Erhalt eines bereinigten Laufwerks von einem Kunden führt Seagate eine zusätzliche Bereinigung durch, um sicherzustellen, dass alle Daten entfernt wurden, und stellt dem Kunden anschließend ein signiertes Certified-Erase-Zertifikat aus, dessen Echtheit für das jeweilige bereinigte Laufwerk von Seagate überprüft werden kann. Um die Akzeptanz der Ziele zur Wiederverwendung von Produkten zu erhöhen, hat Seagate außerdem einen Prozess entwickelt, mit dem außer Betrieb genommene Laufwerke für Tests, Rezertifizierungen und den Wiederverkauf wiederbeschafft werden können.
Die Einführung von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in der Datenspeicherbranche verspricht Vorteile sowohl für Unternehmen als auch für die Umwelt:
Geringere Auswirkungen: Die Entwicklung von Produkten für mehrere wirtschaftliche Lebenszyklen schont natürliche Ressourcen, reduziert den Energieverbrauch bei der Rohstoffgewinnung und verringert die Umwelt- und Gesundheitsbelastungen in Verbindung mit einer unsachgemäßen Entsorgung am Ende der Lebensdauer.
Geringere Kosten: Durch die Energieeffizienz des Produkts während der Nutzungsphase und den Wiederverkauf am Ende der Nutzungsdauer erzielen Erstbenutzer Kosteneinsparungen während und nach der Nutzungsdauer des Produkts und vermeiden Entsorgungskosten am Ende der Lebensdauer. Zweitbenutzer können zertifizierte Laufwerke mit großer Kapazität und hoher Leistung zu einem deutlich günstigeren Preis erwerben.
Bessere Umweltbilanz: Durch die Verlängerung der Produktlebensdauer durch Wiederverwendung verbessert Seagate die Ressourceneffizienz und hilft Kunden, die wiederverwendete Produkte kaufen, ihre CO2-Bilanz zu verbessern, Scope-3-Emissionen zu reduzieren und ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Um diese Vorteile zu nutzen, muss zunächst eine Ökobilanz erstellt werden: Dabei werden die Spezifikationen eines Produkts, Informationen zur Lieferkette, umfassende Rohstoff- und Komponentenbestände sowie das Energieverbrauchsprofil während der Nutzungsphase analysiert, um einen ganzheitlichen Überblick über die Umweltauswirkungen zu erhalten. Diese Auswirkungen erstrecken sich über alle Lebenszyklusphasen, von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und Nutzung bis hin zum Ende der Lebensdauer, und können Treibhausgasemissionen, Humantoxizität, Erschöpfung von Bodenschätzen und Wasserverbrauch (die wichtigsten in den Ökobilanzen von Seagate berücksichtigten Auswirkungen) sowie Ozonabbau, Eutrophierung von Süß- und Salzwasser und andere Kategorien umfassen.
Anhand von Ökobilanzdaten haben mehrere Studien die Vorteile von Maßnahmen zur Förderung der Kreislaufwirtschaft für elektronische Geräte aufgezeigt. Jin et al.ix stellten fest, dass die Wiederverwendung von Festplatten (HDDs) im Vergleich zur Herstellung aus neuen Rohstoffen und zum Recycling am Ende der Lebensdauer zu einer deutlicheren Reduzierung der Treibhausgasemissionen führt. Ardente et al.x stellten fest, dass wiederaufbereitete Enterprise-Server insgesamt eine geringere Umweltbelastung verursachen als vergleichbare neue Server, selbst wenn die neuen eine höhere Energieeffizienz aufweisen.
Obwohl die Wiederverwendung empirisch gesehen vorteilhaft für die Umwelt ist, wird die Berechnung ihres Kostenwerts und ihrer Vorteile für die Emissionsbilanzierung durch die Multifunktionalität eines wiederverwendeten Produkts erschwert. Das heißt, die frühen Lebenszyklusphasen des Produkts (Rohstoffgewinnung, Verarbeitung und Herstellung mit den damit verbundenen Umweltauswirkungen) bieten sowohl dem Erst- als auch dem Zweitbenutzer einen funktionalen Nutzen, und die Auswirkungen am Ende der Lebensdauer ergeben sich aus dem Recycling oder der Entsorgung von Materialien, von denen beide Benutzer während der Funktionsdauer des Produkts profitiert haben. Bei einem Rechenzentrum mit 150.000 oder mehr Laufwerken können Wiederverwendungsprogramme dazu beitragen, eine beträchtliche Anzahl von Laufwerken wieder in die Lieferkette zurückzuführen, wodurch die Kreislaufwirtschaft gestärkt und die Produktion neuer Materialien direkt ausgeglichen wird.
Auf den folgenden Seiten befassen wir uns mit der Herausforderung, die Umweltauswirkungen eines Produkts mit verlängertem Lebenszyklus gerecht zwischen dem Erst- und dem Zweitbenutzer aufzuteilen, mit den verschiedenen Zuordnungsmethoden und mit den Vorteilen eines Branchenstandards.
Wenn ein Produkt während seines Lebenszyklus mehrfach von verschiedenen Benutzern verwendet wird, werden bei der Ökobilanz die Gesamtemissionen oder -entnahmen anhand einer Zuordnung auf diese verschiedenen Benutzer aufgeteilt. Für die Zwecke dieses Berichts ist die Zuordnung der Prozess, bei dem die Umweltauswirkungen der Materialherstellung, des Recyclings und der endgültigen Entsorgung eines Produkts auf die verschiedenen Benutzer in seinem Lebenszyklus aufgeteilt werden.
Die mangelnde Standardisierung der Zuordnungsmethoden für die Wiederverwendung als Recycling ist gut dokumentiert (xi), wobei die Vielzahl der verfügbaren Zuordnungsmethoden zu Uneinheitlichkeit in der veröffentlichten Literatur und in den Ergebnissen der Ökobilanzierung beiträgt. Die Ökobilanznorm ISO 14040:2006 empfiehlt eine Zuordnung basierend auf (a) einer physikalischen Eigenschaft, wie beispielsweise der Masse, (b) einem wirtschaftlichen Wert, wie beispielsweise den Kosten des recycelten Materials im Vergleich zu neuem Material oder (c) der Anzahl der Verwendungen des recycelten Materialsxii. Andere Standards, wie die Product Category Rules (PCR) der International Environmental Product Declaration (EPD)xiii, können die Verwendung einer bestimmten Zuordnungsmethode vorschreiben. Bis heute gibt es keine PCR, die spezifische Leitlinien für wiederverwendete oder wiederaufbereitete/wiederaufgearbeitete Elektronik enthält.
Neben den unterschiedlichen Methodiken mangelt es auch an einer Harmonisierung zwischen Ökobilanzstudien und der Treibhausgasbilanzierung. Der Product Life Cycle Accounting and Reporting Standard („Produktstandard“) des Greenhouse Gas Protocol unterstützt zwei Zuordnungsmethoden: die Closed-Loop-Näherung und die Cutoff-Methode, wobei die Cutoff-Methode in der Praxis häufiger verwendet wird. Basierend auf den aktuellen Bilanzierungsrichtlinien werden Kunden ihre Emissionen nach der Cutoff-Methode melden, unabhängig davon, was eine Ökobilanz möglicherweise ergibt. Das führt zu einem Ungleichgewicht zwischen dem Erst- und Zweitbenutzer eines Geräts, weil bei der Herstellung von elektronischen Geräten normalerweise viel mehr Treibhausgase entstehen als bei ihrer späteren Wiederverwendung, ihrem Recycling und ihrem Lebensdauerende. Die Verwendung der Cutoff-Methode führt daher zu einer größeren Belastung für den ersten Benutzer als für den zweiten, wodurch der erste Benutzer (bezüglich der Emissionen) kaum einen Anreiz hat, Geräte zur Wiederverwendung auf dem Sekundärmarkt zurückzugeben.
Neben dieser mangelnden Standardisierung berücksichtigen die meisten Zuordnungspraktiken auch keine Kreislaufwirtschaftspraktiken. Der Produktstandard des Greenhouse Gas Protocol behandelt beispielsweise die Wiederverwendung und Aufarbeitung nur als eine Form des Recyclings, und die ISO-Normen für die Ökobilanzierung befassen sich nicht direkt mit der Wiederverwendung und Aufarbeitung. Daher gibt es keine spezifischen Leitlinien für die Zuordnung von Auswirkungen über die verlängerte Lebensdauer wiederverwendeter oder wiederaufbereiteter/wiederaufgearbeiteter Produkte.
Wie Wynne und Kenny ii festgestellt haben, schwächt das Fehlen einheitlicher Bilanzierungsmethoden und eines festgelegten, universellen CO2-Vorteils in der Treibhausgasberichterstattung für wiederverwendete/wiederaufbereitete Produkte die Dynamik hin zu einer umfassenden Einführung von Kreislaufwirtschaftspraktiken und kann einen solchen Wandel sogar behindern.
In diesem Whitepaper konzentrieren wir uns auf drei Zuordnungsmethoden, die Alternativen für die Aufteilung der Auswirkungen bieten, und erläutern ihre wichtigsten Vorteile, Kompromisse und Anreize für Erst- und Zweitbenutzer. Die Standardisierung nach einer dieser Methoden könnte eine breitere Einführung von Rückkauf- und Wiederverwendungsprogrammen für Produkte unterstützen, und die Methoden werden sowohl von Fachleuten für die Ökobilanzierung als auch von Interessengruppen der Industrie unterstützt.
Cutoff-Methode: Bei der Cutoff-Methode werden dem ersten Benutzer eines Materials oder Produkts die Auswirkungen aller Lebenszyklusphasen bis zur Rückgabe des Produkts zum Recycling zugeordnet, während dem zweiten Benutzer alle Auswirkungen vom Recycling bis zur Entsorgung zugeordnet werden. Die Benutzer teilen keine Auswirkungen, sodass die Cutoff-Methode eine einfache und unkomplizierte Abgrenzung erlaubt und daher häufig in Ökobilanzen und Emissionsinventaren verwendet wird. Elektronische Produkte verursachen jedoch in den frühen Phasen ihrer Materialproduktion deutlich höhere Auswirkungen als in ihrer End-of-Life-Phase, was eine größere Belastung für den Erstbenutzer darstellt – und ihn auch davon abhält, Geräte zur Wiederverwendung zurückzugeben, da er dafür kaum Vorteile in Bezug auf die Treibhausgasbilanz erhält.
Ökonomische Zuordnung: Bei dieser Methode werden die Auswirkungen der Rohstoffgewinnung, Verarbeitung und Herstellung auf die Benutzer basierend auf dem ökonomischen Wert des recycelten Materials im Vergleich zum neuen Material verteilt – d. h. die Differenz zwischen dem Kaufpreis des neuen Geräts und dem des gebrauchten/rezertifizierten Geräts bestimmt den Prozentsatz der Umweltauswirkungen, der dem ersten und zweiten Benutzer zugerechnet wird. Die einfache Beschaffung von Preisdaten ist ein Vorteil dieser Methode. Ein Nachteil ist jedoch, dass die Preise häufig von externen Faktoren beeinflusst werden, die für die Umweltauswirkungen eines Geräts kaum oder gar keine Relevanz haben.
Circular Footprint Formula (CFF): Die CFF wurde im Rahmen der Methodik der EU zum Umweltfußabdruck von Produktenxiv entwickelt und unterscheidet sich von der ökonomischen und Cutoff-Zuordnungsmethode dadurch, dass sie Materialien, Energie und Entsorgung unter dem Gesichtspunkt der Kreislaufwirtschaft betrachtet. Die Materialbewertung befasst sich mit der Notwendigkeit einer einheitlichen Methode zur Zuordnung von Umweltbelastungen zu Lieferanten und Benutzer von recycelten Materialien basierend auf Marktmerkmalen. Das bedeutet, dass Herstellern, die das Recycling von Materialien am Ende der Lebensdauer ermöglichen, in Zeiten geringer Verfügbarkeit und hoher Nachfrage nach recycelbaren Materialien eine geringere Umweltbelastung zugeordnet wird, während Benutzer von recycelten Materialien in Zeiten hoher Verfügbarkeit und geringer Nachfrage weniger Auswirkungen verzeichnen. CFF berücksichtigt die vermiedenen Auswirkungen, wenn recycelte Materialien die Produktion von neuen Materialien ersetzen, die Qualität der recycelten Materialien, die in den Lebenszyklus ein- und austreten, sowie das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage für einzelne recycelte Materialien. Während alle diese Faktoren zu einer stärkeren und detaillierteren Methodik beitragen, erfordert ihre Anwendung in Ökobilanzen eine größere Datenmenge, die möglicherweise schwer zu beschaffen ist.
3.1 Ziel und Umfang
Die in diesem Dokument behandelten Zuordnungsmethoden werden anhand von einer Ökobilanz für die gesamte Lebensdauer der Exos X16-Festplatte von Seagate vorgestelltxv. Das Ziel der Fallstudie besteht darin, die Umweltauswirkungen der rezertifizierten Festplatte im Laufe ihres Lebenszyklus darzustellen, einschließlich der Erstnutzung, eines Rezertifizierungszyklus und einer Zweitnutzung. Die Auswirkungen werden gemäß den in Abschnitt 2 beschriebenen Methoden auf die Benutzer der Festplatte verteilt.
Die funktionale Einheit der Studie ist ein Terabyte-Jahr (TB-Jahr) der Exos X16. Die TB-Jahr-Einheit berücksichtigt die Kapazität der Festplatte (in TB) und die Nutzungsdauer der Festplatte. Die funktionale Einheit und der Umfang der Studie sind in Tabelle 2 beschrieben.
Der Lebenszyklus der rezertifizierten Festplatte (siehe Abbildung 2) beginnt mit der Gewinnung der Rohstoffe und der Herstellung der Festplatte, gefolgt von Tests. Sobald die Festplatte die Tests bestanden hat, wird sie an den ersten Benutzer ausgeliefert. Es wird davon ausgegangen, dass Benutzer 1 die Festplatte während ihrer gesamten garantierten Lebensdauer von fünf Jahren behält. Am Ende dieses fünfjährigen Zeitraums wird die Festplatte bereinigt und zur Rezertifizierung an Seagate zurückgeschickt.
Tabelle 2: Beschreibung des Ökobilanzumfangs
Umfangsdefinition | Produkt |
Produktname | Festplatte Exos X16 |
Produktbeschreibung | 16 TB HDD (neue Festplatte) |
Ökobilanztyp | ISO-konforme Screening-Ökobilanz |
Funktion des Produkts | Bereitstellung von Datenspeicherung |
Funktionale Einheit | 1 TB-Jahr |
Systemgrenzen | Gesamte Lebensdauer |
Dauer der Nutzung | 5 Jahre (neue Festplatte) |
Geografischer Umfang | Global |
Auswirkungsbewertungsmethode | ReCiPe-Auswirkungsbewertungsmethode (v1.08) |
Während des Rezertifizierungsprozesses bereinigt Seagate die Daten auf der Festplatte und verifiziert dies, um sicherzustellen, dass die Daten entfernt wurden. Nach der Bereinigung wird die Festplatte getestet, um sicherzustellen, dass ihre Leistung den Standards für den Wiederverkauf entspricht. Während der Prüfung kann es vorkommen, dass Teile der Festplatte die Standards nicht erfüllen und entfernt werden, wodurch sich die Kapazität der Festplatte in der zweiten Nutzungsphase verringert. Die Details zur Festplattenkapazität sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3: Änderungen der Festplattenkapazität während der Rezertifizierung.
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Ursprüngliche Festplattenkapazität | 16 TB |
Anteil der Festplatten, die während der Rezertifizierung an Kapazität verlieren | 16 % |
Durchschnittliche Verringerung der Festplattenkapazität nach der Rezertifizierung | 30 % |
Durchschnittliche Kapazität von Festplatten mit reduzierter Kapazität | (16 TB)*(70 %)=11,2 TB |
Durchschnittliche Kapazität pro rezertifizierter Festplatte | (16 % * 11,2 TB) + (84 % * 16 TB) = 15,2 TB |
Sobald die Festplatte den Rezertifizierungsprozess durchlaufen hat, holt ein Großhändler sie bei Seagate ab, um sie an Kunden auf dem Sekundärmarkt weiterzuverkaufen. Es wird davon ausgegangen, dass diese zweite Nutzung kürzer ist als die erste Nutzung und zwei Betriebsjahre beträgt. Nach diesem Zeitraum wird die Festplatte recycelt oder entsorgt.
Die Fallstudie berücksichtigt die Zuordnung der Produktion der neuen Festplatte (einschließlich Herstellung und Tests), des Rezertifizierungsprozesses und der Auswirkungen am Ende der Lebensdauer. Da die Auswirkungen während der Nutzungsphase immer dem Kunden zugeordnet werden, der die Festplatte derzeit nutzt (anstatt auf verschiedene Benutzer aufgeteilt zu werden), werden diese Auswirkungen in dieser Studie für alle Zuordnungsmethoden ausgeschlossen.
Die Ergebnisse werden zunächst ohne Zuordnung gezeigt, um die Auswirkungen des Lebenszyklus von wiederaufbereiteten Festplatten im Vergleich zum Kauf neuer Festplatten zu vergleichen. Anschließend werden die Auswirkungen der rezertifizierten Festplatten unter Verwendung des Cutoff-, des ökonomischen und des CFF-Ansatzes auf beide Benutzer aufgeteilt.
3.2 Lebenszyklusinventar und Datenquellen
Für diese Fallstudie haben wir die kürzlich von Seagate fertiggestellte Ökobilanz für die Exos X16-Festplatte herangezogen, in der sechs Lebenszyklusphasen (Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verpackung, Verteilung, Nutzungsphase und Lebensdauerende) untersucht und die Auswirkungen für eine einfache Lebensdauer anhand von vier Schlüsselprioritäten bewertet werden: Treibhausgasemissionen, Humantoxizität, Ressourcenknappheit und Wasserverbrauch. Von hier aus haben wir den Umfang der Ökobilanz erweitert, um den Rezertifizierungsprozess widerzuspiegeln. Dabei haben wir Primärdaten von Seagate zu den Energieaufwendungen für die Bereinigung und Prüfung von Festplatten, zu Kapazitätsänderungen bei rezertifizierten Festplatten (siehe Tabelle 3), zur Verpackung und zur erwarteten Lebensdauer einer rezertifizierten Festplatte verwendet. Die Daten für die Verteilungs- und Lebensendphase der rezertifizierten Festplatten basieren auf den Erstnutzungsdaten aus der Ökobilanz der Exos X16.
Die Lebenszyklusphasen und Datenquellen sind in Tabelle 4 beschrieben.
Tabelle 4: Lebenszyklusinventar und Datenquellen in dieser Studie
Lebenszyklusphase | Enthaltene Schritte | Datenquelle |
Produktion der neuen Festplatte | Materialproduktion | Primärdaten für die Materialliste (BOM) der Festplatte |
| Fertigung | Fertigung modelliert in ecoinvent v3.10 |
| Tests | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
| Verpackung | Primärdaten für Verpackungsmaterial und -menge |
Verteilung (Erstnutzung) | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden | Primärdaten für Kundenstandort und Transportart |
Rücksendung zur Rezertifizierung | Rücktransport der Festplatte zu Seagate | Entspricht der Verteilung bei der Erstnutzung für die Rücksendung an Seagate |
Rezertifizierungsprozess | Datenbereinigung | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
| Tests | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
| Verpackung | Primärdaten für Verpackungsmaterial und -menge |
Verteilung (Zweitnutzung) | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden | Sekundärdaten wurden verwendet, um Verteilung an Kunden zu modellieren, denn Verteilung wird von Drittanbieter abgewickelt und es sind keine Primärdaten verfügbar |
Lebensdauerende | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden |
|
Diese Studie präsentiert die Ergebnisse der drei in Abschnitt 2 beschriebenen Zuordnungsmethoden und ermöglicht so einen Vergleich. Der für jede Methode verwendete Berechnungsansatz wird hier näher erläutert.
Cutoff-Methode: Da bei der Cutoff-Methode alle Auswirkungen einer bestimmten Lebenszyklusphase dem mit dieser Phase verbundenen Benutzer zugeordnet werden (anstatt die Auswirkungen einer Lebenszyklusphase auf mehrere Benutzer aufzuteilen), sind bei dieser Methode keine Berechnungen erforderlich.
Ökonomische Zuordnung: Bei der ökonomischen Zuordnung werden die Auswirkungen der Produktion der neuen Festplatte zwischen Benutzer 1 und Benutzer 2 der Festplatte aufgeteilt. In dieser Studie basiert die ökonomische Zuordnung auf dem Preisunterschied zwischen neuen und rezertifizierten Festplatten. Es wird davon ausgegangen, dass die rezertifizierte Festplatte mit einem Preisnachlass von 30 % gegenüber einer neuen Festplatte verkauft wird. Zur Berechnung der Zuordnung gehen wir davon aus, dass der volle Preis einer neuen Festplatte „P“ beträgt. Benutzer 1 zahlt 100 % von P und Benutzer 2 zahlt 70 % von P. Die bezahlten Gesamtkosten für die Festplatte liegen bei 1,7 P. Benutzer 1 zahlt 1P/1,7P = 59 % der Gesamtkosten, und Benutzer 2 zahlt 0,7P/1,7P = 41 % der Gesamtkosten. Diese Anteile werden verwendet, um die Emissionen der Produktion der neuen Festplatte zuzuordnen. Somit entfallen 59 % der gesamten Auswirkungen der Produktion auf Benutzer 1 und 41 % auf Benutzer 2.
CFF: CFF ist eine komplexe Formel, die die Produktion neuer Festplatten, die Auswirkungen der Zertifizierung, die vermiedene Produktion neuer Festplatten und die Auswirkungen am Lebensdauerende sowie Angebot und Nachfrage von rezertifizierten Festplatten berücksichtigt. Die vollständige CFF enthält Bedingungen für die Energierückgewinnung aus der Müllverbrennung. Wir haben die Energierückgewinnung in den Berechnungen der Studie zur Entsorgung am Lebensdauerende nicht berücksichtigt, sondern stattdessen eine vereinfachte Version der CFF verwendet (siehe Gleichung 1).
Tabelle 5: Zusammenfassung der Variablen, die in der Circular Footprint Formula (CFF) verwendet wurden
Variabel | Definition | Wert für Benutzer 1 | Wert für Benutzer 2 |
R1 | Eingehender recycelter Inhalt (d. h. rezertifizierte Festplatte) | 0 | 1 |
| Fertigung | Fertigung modelliert in ecoinvent v3.10 |
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| Tests | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
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| Verpackung | Primärdaten für Verpackungsmaterial und -menge |
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Verteilung (Erstnutzung) | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden | Primärdaten für Kundenstandort und Transportart |
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Rücksendung zur Rezertifizierung | Rücktransport der Festplatte zu Seagate | Entspricht der Verteilung bei der Erstnutzung für die Rücksendung an Seagate |
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Rezertifizierungsprozess | Datenbereinigung | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
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| Testphase | Primärdaten für Stromverbrauch und Standort |
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| Verpackung | Primärdaten für Verpackungsmaterial und -menge |
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Verteilung (Zweitnutzung) | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden | Sekundärdaten wurden verwendet, um Verteilung an Kunden zu modellieren, denn Verteilung wird von Drittanbieter abgewickelt und es sind keine Primärdaten verfügbar |
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Lebensdauerende | Transport der Festplatte von Seagate zum Kunden |
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In der Studie wird die Bewertungsmethode ReCiPe (2016)xvii verwendet, um die Auswirkungen in vier Kategorien zu messen: Treibhauspotenzial, Humantoxizität, Ressourcenknappheit und Wasserverbrauch. Die Kategorien dienen dazu, einen ganzheitlichen Überblick über die Umweltleistung anhand mehrerer Indikatoren zu geben. Für die Diskussion über die Treibhausgasbilanzierung ist jedoch nur das Treibhauspotenzial relevant. Daher konzentrieren wir uns bei den Ergebnissen auf das Treibhauspotenzial. Die Humantoxizität, die Ressourcenknappheit und der Wasserverbrauch sind im Anhang aufgeführt.
Die Ergebnisse des Rezertifizierungsprozesses werden zunächst mit zwei einmalig genutzten Festplatten verglichen (siehe Abbildung 3), woraus sich die folgenden Beobachtungen ergeben: Die Gesamtemissionen für rezertifizierte Festplatten sind pro TB-Jahr um 25 % niedriger als bei neuen Festplatten. Einschließlich aller logistischen Aspekte verursacht die Rezertifizierung 0,22 kg CO2e pro TB-Jahr, während zwei neue Festplatten (die Alternative zu Erstnutzung plus rezertifizierter Zweitnutzung) 0,46 kg CO2e pro TB-Jahr erzeugen. Verteilung und Lebensdauerende haben bei rezertifizierten Festplatten größere Auswirkungen pro TB-Jahr, da diese Festplatten eine geringere Kapazität und Nutzungsdauer haben. Die Emissionen verteilen sich auf weniger TB-Jahre als bei neuen Festplatten. Trotz dieser Erhöhungen weisen rezertifizierte Festplatten immer noch eine überlegene Gesamtumweltleistung auf. Es werden Zuordnungsmethoden benötigt, um zu klären, wie die 0,69 kg CO2 bei rezertifizierten Festplatten zwischen den beiden Benutzern der Festplatte aufgeteilt werden sollen.
Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der Verwendung der Cutoff-Methode zur Zuordnung der Auswirkungen von rezertifizierten Festplatten zwischen dem Erst- und Zweitbenutzer. Diese Methode führt zu den folgenden Ergebnissen:
Nach der Cutoff-Methode wird Benutzer 1 die Produktion und Verteilung der neuen Festplatte zugeordnet. Alle Lebenszyklusphasen nach dem Erstbenutzer werden Benutzer 2 zugeordnet, einschließlich des Transports der Festplatte von Benutzer 1 zu Seagate für die Rezertifizierung. Nach diesem Ansatz werden Benutzer 2 50 % weniger Emissionen zugeordnet als Benutzer 1. Die geringeren Emissionen pro TB-Jahr können Kunden dazu motivieren, rezertifizierte Festplatten zu kaufen.
Benutzer 1 werden nach der Cutoff-Methode keine Emissionen am Lebensdauerende zugeordnet, aber das ist im Vergleich zu den Auswirkungen der Produktion der neuen Festplatte nur ein vernachlässigbarer Vorteil. Daher besteht für Benutzer 1 im Vergleich zu linearen Entsorgungswegen kaum ein Anreiz, die Festplatte zur Rezertifizierung zurückzugeben.
Abbildung 5 zeigt die Ergebnisse der Verwendung der ökonomischen Zuordnungsmethode für die Auswirkungen von rezertifizierten Festplatten. Diese Methode führt zu den folgenden Ergebnissen:
Abbildung 6 zeigt die Ergebnisse der Verwendung der CFF-Methode zur Zuordnung der Auswirkungen von rezertifizierten Festplatten. Diese Methode führt zu den folgenden Ergebnissen:
Um die bedeutenden Umweltauswirkungen der Herstellung und Entsorgung von Datenträgern zu bewältigen, sind Veränderungen in der Denkweise, den Geschäftspraktiken und den Bilanzierungsrahmen erforderlich. Die Treibhausgasemissionen einer rezertifizierten Festplatte können mit anderen Methoden als der Cutoff-Methode gerechter auf mehrere Benutzer verteilt werden. Dies würde Anreize für mehr Unternehmen schaffen, sich an der Wiederverwendung und Aufarbeitung zu beteiligen, einem wichtigen Element der Kreislaufwirtschaft und der Erreichung von Nachhaltigkeitszielen, wie beispielsweise dem definierten Ziel 12 für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationenxviii.
In diesem Whitepaper wird eine Fallstudie vorgestellt, in der die Cutoff-Methode mit zwei Alternativen verglichen wird: der ökonomischen Zuordnung und der CFF-Zuordnung. Auf der Grundlage dieser Studie ziehen wir das folgende Fazit:
Wie die Fallstudie zeigt, ist die Wahl der Zuordnungsmethode von großer Bedeutung, da sie die numerischen Ergebnisse beeinflusst und diese wiederum das Verhalten eines Unternehmens beeinflussen können. Bei der Empfehlung eines Zuordnungsansatzes sollten Normungsgremien mehrere Faktoren berücksichtigen, darunter das Verhalten, für das sie einen Anreiz schaffen möchten, die relative Einfachheit der Umsetzung und die Notwendigkeit der Einheitlichkeit in der Branche.
Die Ergebnisse zu Humantoxizität, Ressourcenknappheit und Wasserverbrauch sind in Tabelle 6 aufgeführt. Obwohl diese Kategorien nicht in den Treibhausgasinventaren enthalten sind, können sie in Ökobilanzstudien Gegenstand von Zuordnungsmethoden sein. Die in Abschnitt 2 beschriebenen Ökobilanzmethoden werden auf jede der Kategorien angewendet. Die folgenden Schlussfolgerungen lassen sich aus Tabelle 6 ziehen:
Tabelle 6: Zuordnungsergebnisse für die Kategorien Humantoxizität, Ressourcenknappheit und Wasserverbrauch.
Auswirkungskategorie | Zuordnungsmethode | Benutzer 1 zugeordnet | Benutzer 2 zugeordnet |
Humantoxizität | Keine Zuordnung | 0,39 | 0,39 |
Cutoff-Methode | 0,35 | 0,04 | |
Ökonomische Zuordnung | 0,24 | 0,15 | |
CFF | 0,20 | 0,19 | |
Ressourcenknappheit | Keine Zuordnung | 8,1E-03 | 8,1E-03 |
Cutoff-Methode | 8,08E-03 | 2,57E-05 | |
Ökonomische Zuordnung | 5,42E-03 | 2,69E-03 | |
CFF | 4,26E-03 | 3,85E-03 | |
Wasserverbrauch | Keine Zuordnung | 8,7E-03 | 8,7E-03 |
Cutoff-Methode | 8,23E-03 | 4,64E-04 | |
Ökonomische Zuordnung | 5,52E-03 | 3,18E-03 | |
CFF | 4,55E-03 | 4,15E-03 |
i | Global E-Waste Monitor 2024. Ausbildungs- und Forschungsinstitut der Vereinten Nationen. Verfügbar unter https://ewastemonitor.info/the-global-e-waste-monitor-2024/ |
ii | Astrid Wynne, Rich Kenny, 2024. Limitations of linear GHG Protocol carbon reporting in achieving circular progress. E3S Web of Conferences 455. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345501013 |
iii | Seagate, 2024. Auf dem Weg in die Zukunft der Kreislaufwirtschaft. Whitepaper. https://www.seagate.com/content/dam/seagate/migrated-assets/resources/enterprise/white-paper/lca-whitepaper.pdf |
iv | Johnmichael Hands, Fahmida Bangert, Luke Steck, Arie van der Hoeven, Brad Warbiany, Geoffrey Cottrell, 2022. Data Sanitization for the Circular Economy. Open Compute Project – Whitepapter. https://www.opencompute.org/documents/data-sanitization-for-the-circular-economy-1-pdf |
v | Seagate. Certified Erase schützt Daten und ermöglicht Kreislaufwirtschaft. Blog-Beitrag. https://www.seagate.com/blog/seagate-secure-certified-erase-protects-data/ |
vi | NIST Special Publication 800-88, 2014. Guidelines for Media Sanitization. National Institute of Standards and Technology. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.800-88r1.pdf |
vii | ISO/IEC 27040:2024, 2024. Informationstechnik – IT-Sicherheitsverfahren – Speichersicherheit. International Standards Organization, Zweite Auflage. https://www.iso.org/standard/80194.html |
viii | IEEE 2883-2022, 2022. IEEE Standard for Sanitizing Storage. Institute of Electrical and Electronics Engineers. https://standards.ieee.org/ieee/2883/10277/ |
ix | Hongyue Jin, Kali Frost, Ines Sousa, Hamid Ghaderi, Alex Bevan, Miha Zakotnik, Carol Handwerker, 2020. Life cycle assessment of emerging technologies on value recovery from hard disk drives. Resources, Conservation and Recycling 157. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104781 |
x | Fulvio Ardente, Laurea Talens Peiró, Fabrice Mathieux und Davide Polverini, 2018. Accounting for the environmental benefits of remanufactured products: Method and application. Journal of Cleaner Production, 198:1545–1558. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.012 |
xi | Erwann Fangeat, ADEME, Laurent Eskenazi, Eric Fourboul, Hubblo, Julie Orgelet-Delmas, Demain, Etienne Lees Perasso, Firmin Domon, LCIE Bureau Veritas, 2022. Assessment of the environmental impact of a set of refurbished products final report. https://librairie.ademe.fr/dechets-economie-circulaire/5833-assessment-of-the-environmental-impact-of-a-set-of-refurbished-products.html |
xii | ISO, 2006a. Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und Rahmenbedingungen. International Standards Organization, Zweite Auflage, EN ISO 14040. |
xiii | Product Category Rules 2024: https://www.environdec.com/product-category-rules-pcr/the-pcr |
xiv | Europäische Kommission, 2017. PEFCR Guidance document : Guidance for the development of Product Environmental Footprint Category Rules (PEFCRs), version 6.3. Verfügbar unter https://eplca.jrc.ec.europa.eu/permalink/PEFCR_guidance_v6.3-2.pdf |
xv | Seagate, 2019. EXOS X16 – 16 TB Nachhaltigkeitsbericht. https://www.seagate.com/esg/planet/product-sustainability/exos-x16-sustainability-report/ |
xvi | Weidema B P, Bauer C, Hischier R, Mutel C, Nemecek T, Reinhard J, Vandenbo C O, Wernet G, 2013. Overview and methodology: data quality guideline for the ecoinvent database version 3 (final). Schweizer Zentrum für Ökoinventare: St. Gallen. |
xvii | National Institute for Public Health and the Environment, 2016. ReCiPe 2016 v1.1 A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. Verfügbar unter https://pre-sustainability.com/legacy/download/Report_ReCiPe_2017.pdf |
xviii | Vereinte Nationen, 2023. Der Bericht über die Ziele für nachhaltige Entwicklung 2023: Sonderausgabe. https://unstats.un.org/sdgs/report/2023/ |
Abbildung 1: Von Seagate geförderter Ansatz der Kreislaufwirtschaft für Elektronikmanagement |
Abbildung 2: Prozessablaufdiagramm für die Rezertifizierung von Festplatten |
Abbildung 3: Ergebnisse der Treibhausgasemissionen für zwei einmalig genutzte Festplatten im Vergleich zur Rezertifizierung |
Abbildung 4: Zugeordnete Treibhausgasemissionen nach Cutoff-Methode |
Abbildung 5: Zugeordnete Treibhausgasemissionen nach ökonomischer Zuordnung |
Abbildung 6: Zugeordnete Treibhausgasemissionen nach CFF |
Tabelle 1: Zusammenfassung der in dieser Studie berücksichtigten Zuordnungsansätze. |
Tabelle 2: Beschreibung des Ökobilanzumfangs. |
Tabelle 3: Änderungen der Festplattenkapazität während der Rezertifizierung. |
Tabelle 4: Lebenszyklusinventar und Datenquellen in dieser Studie. |
Tabelle 5: Zusammenfassung der Variablen, die in der Circular Footprint Formula (CFF) verwendet wurden. |
Tabelle 5: Zusammenfassung der Variablen, die in der Circular Footprint Formula (CFF) verwendet wurden. |
Tabelle 6: Zuordnungsergebnisse für die Kategorien Humantoxizität, Ressourcenknappheit und Wasserverbrauch. |
AES | Advanced Encryption Standard |
BOM | Bill of Materials (Materialliste) |
CFF | Circular Footprint Formula |
CO2 | Kohlenstoffdioxid |
EPD | Environmental Product Declaration |
GHG | Greenhouse Gas (Treibhausgas) |
QWP | Global Warming Potential/Treibhauspotenzial (in kg CO2 Äq.) |
HDD | Hard Disk Drive (Festplatte) |
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Kontakt:
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Anthesis ist der Wegbereiter für Nachhaltigkeit.
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Sein Team vereint umfassendes und fundiertes Fachwissen in der Nachhaltigkeit mit den erforderlichen kommerziellen und operativen Fähigkeiten, um echte Veränderungen zu konzipieren und umzusetzen.
Erstellt für: | Erstellt von: |
Balan Shanmuganathan | Callan Glover und Matt Hannafin |
Seagate Technologies | Anthesis LLC. |
| 1002 Walnut Street, Ste 202 |
| Boulder, CO, 80302, USA |
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| Unternehmensregister: 20132310195 |
Analyst: Callan Glover | Berichtsversion: 1.0 |
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Qualitätssicherung: |
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Karine Kicak |
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Bericht genehmigt von: | Genehmigungsdatum: 5. Juli 2024 |
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Director, LCA Services |
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