Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3332
Main Title: Exploring the potential of material flow analysis through case studies of nickel and stainless steel
Translated Title: Stoffstromanalysen und ihre Anwendung: Fallstudien Nickel und Edelstahl
Author(s): Reck, Barbara
Advisor(s): Rotter, Vera Susanne
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Material- oder Stoffstromanalyse (Material Flow Analysis, MFA) ist eine Methode des Fachgebietes Industrial Ecology zur Abschätzung von Lagern und Stoffströmen in einem räumlich und zeitlich begrenzten Bezugssystem. Diese Dissertation demonstriert das Anwendungspotential von MFA, indem es umfangreiche, neue MFAs vorstellt und deren Ergebnisse zur Analyse diverser verwandter Forschungsfragen verwendet. Diese Fragen beinhalten den Energiebedarf bei der Metallherstellung, Markov Chain Modellierungen und die Definition von Recyclingindikatoren für Metalle. Zur wirksamen Kommunikation der MFA Ergebnisse gegenüber Experten und Laien wird eine neue, intuitive Darstellungsform für MFAs vorgestellt, in welcher Metallebenskreisläufe kreisförmig dargestellt werden. In Fallstudien zu Nickel und Edelstahl werden die jeweiligen globalen Materialzyklen für 2000 und 2005 bestimmt, die jeweils auf Einzelkreisläufen von 50 und mehr Ländern beruhen. Die Lebenszyklen der beiden Metalle sind durch die Rolle Nickels als eines der Hauptlegierungselemente von Edelstahl eng miteinander verknüpft. Der Weltverbrauch beider Metalle wuchs zwischen 2000 und 2005, stimuliert durch Chinas ausserordentliches Wachstum und trotz der Tatsache, dass viele industrialisierte Nationen ihren Metallverbrauch in jenem Zeitraum reduzierten. Die vorliegende Arbeit untersucht ausserdem anhand des Beispiels Nickel die Herausforderungen des Metallrecyclings, einschliesslich ökonomischer, gesellschaftlicher und technologischer Faktoren. Diese beinhalten die Materialeffizienz über den gesamten Lebenskreislauf sowie Herausforderungen am Produktlebensende, die mit unvollständiger Trennung zusammenhängen und zu “nicht-funktionellem” Recycling führen. Die Relevanz der Ergebnisse geht über Nickel und Edelstahl hinaus, da viele der ein effizienteres Recycling behindernden Faktoren auch für andere Metalle zutreffen. Eine dieser Herausforderungen, das nicht-funktionelle Recycling, wird gegenwärtig oft unterschätzt. Es ist die Hoffnung, mit dieser Studie hier Problembewusstsein zu schaffen, welches letzlich zur Einleitung erfolgreicher Gegenmassnahmen führt.
Material Flow Analysis (MFA) is a tool used in industrial ecology that allows for accounting for stocks and flows within a spatially and temporally defined system. This dissertation explores the potential of MFA by conducting comprehensive and novel material flow analyses, and by applying these insights to a series of related research questions, namely energy use in metal production, Markov Chain modeling, and the definition of recycling indicators. This study also presents a new way of visualizing MFA results through a circular display for metal life cycles. The circular display proves to be a powerful tool in communicating results in an intuitive way to expert and non-expert stakeholders alike. Case studies are nickel and stainless steel whose global cycles were characterized for years 2000 and 2005, encompassing 50 and more countries and the world. The life cycles of the two metals are linked by nickel’s role as a major alloying element in most stainless steels. Between 2000 and 2005, the global use of both metals grew, driven by China’s extraordinary growth and despite the fact that many industrialized countries decreased their metal use during that time. This study also analyzes challenges in metal recycling, including economic, societal, and technological factors. These challenges are illustrated using the example of nickel and include metal efficiencies across their entire life cycle, and challenges at end-of-life through inefficient separation, leading to non-functional recycling. The results of this study go beyond nickel and stainless steel in that insights gained into recycling challenges are of high relevance for many other metals, too. One of these challenges, the issue of non-functional recycling is still often underestimated, and by highlighting it this study hopes to create awareness for countermeasures to be taken.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-36549
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3629
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3332
Exam Date: 25-Jun-2012
Issue Date: 24-Sep-2012
Date Available: 24-Sep-2012
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): China
Industrial Ecology
Metallkreislauf
Nicht-funktionelles Recycling
Recycling
China
Industrial ecology
Metal life cycle
Non-functional recycling
Recycling
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/
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