Entwicklung und Implementierung einer blockchainbasierten Sachbilanz für die Ökobilanzierung von Waren und Dienstleistungen

Abstract

Die Sammlung von Daten für die Berechnung einer Sachbilanz, welche dazu verwendet wird die Ökobilanz oder den ökologischen Fußabdruck eines Produkts oder einer Dienstleistung zu berechnen, weist Schwächen auf. Darunter zählen das verwenden einer Sachbilanzdatenbank für Prozesse, die von Zulieferern abgewickelt werden und für die die Firmen keine Daten vorliegen haben. Diese Datenbanken haben oft nur veraltete und durchschnittliche Werte vorliegen. Außerdem berechnet jede Firma die Ökobilanz ihrer Produkte in einer anderen Weise. Somit entstehen Ungenauigkeiten und die Ökobilanz zweier ähnlicher Produkte ist nicht ohne Voreingenommenheit zu berechnen. Um dieses Problem zu lösen wird ein Proof of Concept zur blockchainbasierten Datensammlung für die Erstellung einer Sachbilanz, welcher höhere Transparenz und Reproduzierbarkeit bringen soll, vorgeschlagen, implementiert, jedoch nicht vollautomatisiert und dessen Stärken und Schwächen diskutiert. Es wurde zuerst ein Modell erstellt. Anschließend wurde zur Umsetzung die Smart Contract Plattform Ethereum und das verteilte Peer-to-Peer (P2P) Dateispeichersystem Interplanetary Filesystem (IPFS) verwendet. Die Tests zeigen, wie eine blockchainbasierte Datensammlung für eine Sachbilanz umgesetzt werden könnte, jedoch gibt es Limitierungen, an die das Modell stößt. Durch die momentanen Skalierungsprobleme von Blockchains, zu denen es jedoch einige Lösungen gibt, lohnt es sich wegen den hohen Ausführungsgebühren im Moment nicht Rechnungen direkt auf der Blockchain auszuführen. Außerdem würde dies auch zu einem Problem der Privatsphäre und Geheimhaltung führen, zu welchen es jedoch schon Ansätze wie Homomorphe Verschlüsselung für Smart Contracts gibt. Die Zwischenspeicherung der Daten von der Blockchain in eine Datenbank macht die Daten jedoch wieder manipulierbar, wenn diese nicht durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen gesichert sind. Darüber hinaus konnte die Implementierung nicht mit realen Daten und in einer realen Umgebung getestet werden. In diesem Fall würden sich Fragen zur Internetverfügbarkeit, Sensorausstattung entlang der Lieferkette, Kommunikation zwischen Herstellern und Lieferanden, Geheimhaltung, zu Anreizen, zur zirkulären Wirtschaft und gesetzlichen Regulierungen stellen. Dies zeigt, dass sich dieses Thema am Übergang von der Wissenschaft in die Technik befindet und noch weitere Studien durchgeführt werden müssten, um einen Ansatz zu finden, der für alle Teilnehmenden zufriedenstellend ist.

The collection of data for the calculation of a Life Cycle Inventory (LCI), which is used to calculate the Life Cycle Assessment (LCA) or ecological footprint of a product or service, has its weaknesses. These include the use of a LCI database for processes that are carried out by suppliers and for which the companies do not have data available. These databases often only have outdated and average values. In addition, each company calculates the LCA of its products in a different way. This creates inaccuracies and the LCA of two similar products cannot be calculated without bias. In order to solve this problem, a proof of concept for blockchain-based data collection for the preparation of a LCI, which should bring higher transparency and reproducibility, is proposed, implemented, however not fully automated and its strengths and weaknesses are discussed. First a model was created. Subsequently, the smart contract platform Ethereum and the distributed peer-to-peer file storage system Interplanetary Filesystem (IPFS) were used for implementation. The tests show how a blockchain-based data collection for a LCI could be implemented, but there are limitations that the model encounters. Due to the current scaling problems of blockchains, for which there are some solutions, it is currently not worthwhile to execute calculations directly on the blockchain due to the high execution fees. This would also lead to a problem of privacy and secrecy, for which there are already approaches like homomorphic encryption for smart contracts. However, the intermediate storage of data from the blockchain into a database makes it possible to manipulate the data again if the database is not secured by additional security measures. Furthermore, the implementation could not be tested with real data and in a real environment. In this case, questions would arise about Internet availability, sensor equipment along the supply chain, communication between manufacturers and suppliers, confidentiality, incentives, circular economy, and legal regulations. This shows that this topic is at the transition from science to technology and that further studies would need to be conducted to find an approach that is satisfactory for all participants.