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Forschungsprojekt eCONBiL – Blockchain als Ersatz für den analogen Versand von Seefrachtdokumenten

Jeden Tag werden Waren per Seefracht durch die gesamte Welt verschickt. Damit der Importeur seine Ware und der Exporteur sein Geld risikofrei erhält, werden Wertpapiere in Form von Dokumenten – die sogenannten Seefrachtkonnossemente – als Sicherheit transferiert. Die Papierdokumente legen dabei ebenfalls einen weiten Weg zurück. Sie werden z.B. per Kurier, Auto oder mit dem Flugzeug transportiert. Umgerechnet sind die CO2 Emissionen des Dokumentenversands vergleichbar mit denen der Stadt Bremerhaven pro Jahr (mehr zu dem Thema kann der Bachelorarbeit von Julian Neugebauer entnommen werden: Link).

An einer ökologisch nachhaltigeren Alternative forscht derzeit die Projektgruppe eCONBiL. Durchgeführt wird das Projekt von der Hochschule Bremerhaven, im Bereich „Institut für Logistikrecht & Riskmanagement“ (ILRM), gemeinsam mit der abat AG, die vor allem an der technischen Umsetzung der alternativen Lösung arbeitet.

Als Alternative wird die Blockchain-Technologie betrachtet. Hier wird schnell deutlich, dass auch bei der Verwendung dieser Technologie ein CO2-Fußabdruck hinterlassen wird. Doch warum ist das so? Wie der Name schon sagt, werden Daten innerhalb von Blöcken gespeichert. Jeder Block speichert die für die Transaktion notwendigen Daten. Um diese Daten dann zu verifizieren, also sicherzustellen, dass die Transaktion auch richtig ist, müssen bei Blockchains wie der Bitcoin sogenannte Noncen berechnet werden. Dies ist ein gewaltiger Faktor für den hohen Energieverbrauch. Anschließend bekommt jeder Knoten im Netzwerk (Knoten spiegeln Teilnehmer der Blockchain wider) eine Liste mit den Transaktionen.

Doch nicht nur der Leistungsbedarf für die Berechnung der Hashes ist ein Faktor für den Energieverbrauch. Auch Speicher- und Netzwerkbedarf tragen dazu bei.

Mittlerweile gibt es viele verschiedene Blockchain-Technologien auf dem Markt. Bitcoin ist die Technologie, duch die die Blockchain bekannt geworden ist. Führt man allerdings eine Berechnung der oben genannten drei Faktoren anhand der Bitcoin Blockchain durch, würde diese Variante aus Umweltsicht ganz klar schlechter abschneiden, als der analoge Versand der Seefrachtdokumente (siehe Tabelle 1). Die neuen Blockchain-Technologien haben glücklicherweise sehr große Fortschritte gemacht. Die Berechnungen werden viel effizienter durchgeführt, wodurch der Energieverbrauch, im Vergleich zur Bitcoin Blockchain, erheblich zurückgeht. Eine dieser Technologien ist Hyperledger. Diese Technologie wurde im Projekt verwendet, um einen Vergleich zum analogen Dokumentenversand aufzustellen.

Aktuell gibt es keine verlässlichen Informationen bezüglich der genauen Auswirkung der Blockchain basierten B/L. Das liegt an fehlenden Herstellerinformationen zu den Grundlagen der jeweiligen Blockchains und fehlenden wissenschaftlichen Ausarbeitungen in diesem Bereich. Deshalb wurde für die Berechnung des Energieverbrauchs der Hyperledger-Blockchain mit einigen Annahmen gearbeitet. Als Ergebnis für die Abwicklung aller B/L auf Basis einer Hyperledger basierten Blockchain ergeben sich folglich im Regelfall etwa vier Tonnen CO2 pro Jahr, mit einem realistischen Maximum von knapp 90 Tonnen CO2 pro Jahr.

Tabelle 1: Vergleich der minimalen und maximalen CO2-Emissionen bei der analogen und elektronischen Umsetzung

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, wären die CO2-Emissionen beim digitalen Versand mit Hyperledger im Vergleich zum analogen Versand der Seefrachtdokumente erheblich geringer.

Es gibt aber noch einige andere nennenswerte Vorteile für eine Nutzung der Hyperledger Blockchain. Beispielsweise können Seefrachtdokumente viel schneller beim Empfänger ankommen. Außerdem können Milliarden bei den Banken eingespart werden. Ein besonders aktuelles Thema in Zeiten von Covid-19 ist der Kontakt bei der Dokumentenübergabe, der mit der Digitalisierung der Dokumente wegfällt.

Durch die sehr pessimistischen Annahmen bei allen Schätzwerten ist davon auszugehen, dass die tatsächlichen Emissionen bei einer Umsetzung eher noch geringer sind, als der hier ermittelte minimale Wert für die CO2-Emissionen.

Der nächste Schritt des Forschungsprojektes ist die praktische Quantifizierung dieser Werte. Hierfür wird eine Validierung über ein Test-Netzwerk, mit einer entsprechenden Anzahl Server und unter juristisch notwendigen und technischen Grundlagen, durchgeführt.

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