Digitalisierung und Umwelt

Die Digitalisierung bietet beträchtliche Potenziale, um Energieverbrauch und Emissionen zu reduzieren. Ob diese Potenziale jedoch realisiert werden, hängt entscheidend davon ab, wie digitale Technologien in bestehende physische Infrastrukturen eingebettet und ob sie konsequent an ökologischen Nachhaltigkeitszielen ausgerichtet werden. Erst wenn das Zusammenspiel von digitaler und physischer Welt strategisch gestaltet wird, können die positiven Effekte der Digitalisierung die negativen übertreffen.

Es gibt diverse Beispiele solcher positiven Effekte: Durch die intelligente Automatisierung von Produktionsprozessen lässt sich Energie sparen, Videokonferenzen ermöglichen den Austausch mit Kollegen und Freunden ohne Reisen, und das Online-Lesen von Zeitungen reduziert den Papierverbrauch. Digitale Technologien eröffnen grundsätzlich vielfältige Chancen für den Umweltschutz. Gleichzeitig gibt es jedoch immer wieder Berichte über den hohen Energieverbrauch von Technologien wie künstlicher Intelligenz oder Blockchain. Doch was stimmt? Unterstützt uns die Digitalisierung dabei, Umweltschutzziele zu erreichen, oder erschwert sie dies sogar?

Tendenziell nimmt der Einsatz digitaler Systeme in Unternehmen kontinuierlich zu, jedoch bleibt oft unklar, ob gleichzeitig auch die physischen Infrastrukturen reduziert werden. Wird dies versäumt, steigt die Gefahr, dass Energieverbrauch, Emissionen und Kosten steigen. Beispiele: Videokonferenzen erzeugen zunächst höheren Datenverkehr und führen nur dann zu Einsparungen, wenn Reisen tatsächlich vermieden werden, was mehr von den Reiserichtlinien abhängt als von der Technologie. Das Arbeiten im Homeoffice spart vor allem dann Energie und Kosten, wenn gleichzeitig Büroflächen reduziert werden. Ebenso senkt der Einsatz von KI-Tools zur Steuerung energieintensiver Prozesse nur dann den Energieverbrauch, wenn damit auch Effizienzgewinne erzielt werden. Fakt ist: Digitale und physische Infrastrukturen stehen in einer komplexen Wechselwirkung zueinander. Die Reduktion von Umweltbelastungen und Kosten hängt davon ab, wie diese gestaltet und aufeinander abgestimmt werden.

Der Fussabdruck digitaler Technik 

Die Herstellung, der Betrieb und die Entsorgung digitaler Technologien verursachen Umweltbelastungen, die als ökologischer Fussabdruck bezeichnet werden. Aktuell ist der ICT-Sektor für etwa 1,5 bis 4% der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich, mit steigender Tendenz [1]. In besonders digitalisierten Regionen können die Werte sogar noch höher liegen. So könnten in Irland im Jahr 2027 über 30% des gesamten Strombedarfs auf Rechenzentren entfallen [2]. In der Schweiz wird geschätzt, dass dieser Anteil bis 2030 bei 15% liegen könnte [3].

Nicht nur der Betrieb digitaler Technologien, sondern auch ihre ressourcen- und energieintensive Herstellung stellt eine erhebliche Belastung für die Umwelt dar. Eine im Fachjournal «Resources Policy» veröffentlichte Studie zeigt, dass für die Herstellung moderner ICT-Geräte mehr als die Hälfte aller Elemente des Periodensystems benötigt wird [4]. Hinzu kommt, dass in vielen Ländern, in denen Hardware produziert wird, nach wie vor fossile Energieträger verwendet werden, was die Emissionen zusätzlich in die Höhe treibt.

Angesichts der wachsenden Bedeutung digitaler Infrastrukturen wird es für Unternehmen immer entscheidender, den ökologischen Fussabdruck ihrer ICT zu reduzieren. Zentrale Massnahmen hierfür sind das Rightsizing der Infrastruktur, die Verlängerung der Nutzungsdauer von Geräten sowie der Einsatz erneuerbarer Energien im Betrieb. Beispielsweise wird der gerade eröffnete KI-Supercomputer Alps in Lugano mit Seewasser gekühlt.

Da ICT zunehmend über Service-Provider, wie beispielsweise Cloud-Anbieter, bezogen wird, sollten bei deren Auswahl auch Nachhaltigkeitskriterien eine wichtige Rolle spielen. Dadurch gewinnt die Beschaffungsabteilung eine Schlüsselposition in der Nachhaltigkeitsstrategie des Unternehmens und sollte gezielt Kompetenzen für eine umweltfreundliche ICT-Beschaffung aufbauen. 

Der Handabdruck der Digitalisierung 

Der Handabdruck der Digitalisierung steht für die Umweltschutzpotenziale, die durch digitale Anwendungen in verschiedenen Bereichen realisiert werden können. Eine Studie des IT-Verbands Bitkom schätzte, dass digitale Technologien helfen können, bis 2030 in Deutschland mehr als 70 Megatonnen CO₂ einzusparen [5] – das sind etwa 10% der Emissionen von 2022. Beispiele hierfür sind die intelligente Steuerung von Heizungsanlagen in Gebäuden, die Optimierung von Verkehrsströmen, die Reduktion von Reisen durch Videokonferenzen sowie Effizienzsteigerungen in der Landwirtschaft, für die Sensoren genutzt werden, um den Zustand von Pflanzen und Tieren kontinuierlich zu überwachen.

Doch zunächst handelt es sich dabei nur um theoretische Potenziale, die durch gezielte Massnahmen erschlossen werden müssen. In der Landwirtschaft trägt Digitalisierung vor allem dann zur Emissionssenkung bei, wenn sie einen Wandel hin zu pflanzenbasierter Ernährung unterstützt. Im Verkehr entfaltet sie ihr Potenzial, wenn geteilte Mobilität attraktiver gemacht wird als individualisierter Verkehr. Werden diese Hebel nicht konsequent genutzt, besteht die Gefahr, dass digitale Infrastrukturen lediglich zusätzlich aufgebaut werden, ohne die angestrebten Umweltschutzpotenziale auszuschöpfen.

Das Zusammenspiel physischer und digitaler Infrastrukturen optimieren

Ein anschauliches Beispiel für diese Problematik sind Nationalbibliotheken. Viele von ihnen erweitern ihre digitalen Bestände durch E-Books oder digitale Zeitschriften, müssen jedoch aufgrund ihres gesetzlichen Auftrags weiterhin Publikationen in physischer Form aufbewahren. Diese parallele Bestandshaltung führt zu höheren Kosten, einem gesteigerten Energieverbrauch und zusätzlichen CO₂-Emissionen. Daher ist es entscheidend, physische und digitale Infrastrukturen zusammen zu betrachten.

Wie dies gelingen kann, wird in einem gemeinsamen Projekt der Berner Fachhochschule, der Schweizerischen Nationalbibliothek (Bild 1) und internationalen Partnern untersucht. Das vom Belmont Forum und dem Schweizerischen Nationalfonds geförderte Projekt mit dem Titel Real-Versus-Digital (Reverdi) (Eigenschreibweise ReVerDi) [6] hat das Ziel, Empfehlungen für einen optimalen Infrastruktur-Mix zu entwickeln, der wirtschaftlich tragfähig ist, den Zugang zu Sammlungen verbessert und CO₂-Emissionen reduziert. Dabei kommt der Ansatz des «Life Cycle Sustainability Assessment» (LCSA) zum Einsatz, um die Infrastrukturen von Nationalbibliotheken in der Schweiz, im Vereinigten Königreich und in den Niederlanden zu analysieren. LCSA ist ein interdisziplinärer Forschungsansatz, der ökologische, soziale und wirtschaftliche Auswirkungen untersucht, Zielkonflikte aufzeigt und Lösungsansätze bietet. Eine Übersicht über den im Reverdi-Projekt verwendeten Forschungsansatz sowie die Einbettung von LCSA zeigt Bild 2.
 

Erste Ergebnisse des Projekts zeigen, dass die Umweltwirkungen nationaler Bibliotheken stark von der baulichen Infrastruktur und den genutzten Energiesystemen geprägt sind. Gebäude und deren Energieversorgung verursachen einen erheblichen Teil der Emissionen. Gleichzeitig spielen indirekte Effekte entlang der Lieferketten, etwa durch Beschaffung von Technik oder Spezialausrüstung, eine wichtige Rolle. 

Zudem deutet sich an, dass Skaleneffekte erheblichen Einfluss haben: Grosse Einrichtungen können durch automatisierte Hochregallager und effiziente Betriebsstrukturen ihre Umweltbelastung pro archiviertem Objekt deutlich senken. Gleichzeitig eröffnet die Digitalisierung neue Möglichkeiten, kulturelles Erbe breiter zugänglich zu machen, ohne dass physische Reisen in die Bibliotheken oder zusätzliche Gebäudeinfrastruktur im gleichen Umfang notwendig sind.

Die Ergebnisse zeigen jedoch auch, dass Digitalisierung die physische Infrastruktur nicht ersetzt, sondern häufig auch ergänzt. Digitale Bestände basieren ihrerseits auf Rechenzentren, Netzwerken und Endgeräten. Entscheidend ist daher nicht die Frage «analog oder digital», sondern wie beide Systeme strategisch aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise können kompakte, energieeffiziente Archivlösungen mit gezielter (selektiver) Digitalisierung besonders stark nachgefragter Inhalte kombiniert werden. Spezifisch im Kontext der digitalen Archivierung ist ausserdem relevant, wie viele (Sicherheits-) Kopien und in welchen Formaten (Speicherplatz-intensive Archivierungsformate oder kleinere «Präsentationspakete») sie angelegt werden. Kleinere Anpassungen oder Optimierungen können bereits erhebliche Einsparungen beim Speicherplatzbedarf bewirken.

Das Projekt verdeutlicht damit exemplarisch, dass Nachhaltigkeitspotenziale nicht allein durch Technologie entstehen, sondern durch systemische Optimierung des gesamten Infrastruktur-Mixes.

Digitalisierung und Nachhaltigkeit zusammen denken

Die Digitalisierung kann Unternehmen und Gesellschaft nur dann wirksam auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft begleiten, wenn sie darauf abzielt, Umweltbelastungen in der physischen Welt zu reduzieren und gleichzeitig bestrebt ist, den digitalen Fussabdruck möglichst gering zu halten. Das heisst: Digitalisierung darf kein Selbstzweck sein, sondern muss konsequent an Umweltschutzzielen ausgerichtet werden. Unternehmen sollten zunächst klären, welche Massnahmen notwendig sind, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, und erst danach, wie digitale Technologien diese Veränderungen optimal unterstützen können. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Nachhaltigkeits- und Digitalisierungsabteilungen und eine Verknüpfung ihrer Strategien.

Die vorläufigen Ergebnisse aus dem Reverdi-Projekt unterstreichen diese Erkenntnis. Sie zeigen, dass weder rein physische noch rein digitale Lösungen automatisch nachhaltiger sind. Vielmehr entstehen ökologische Vorteile dort, wo Infrastrukturentscheidungen langfristig, integriert und auf Systemebene getroffen werden. Gebäude- und Energieplanung, Digitalisierung von Beständen und Nutzerzugang müssen gemeinsam gedacht werden.