Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4163
Main Title: A comprehensive approach to model abiotic resource provision capability in the context of sustainable development
Translated Title: Entwicklung eines umfassenden Ansatzes zur Modellierung der Verfügbarkeit abiotischer Ressourcen im Kontext einer nachhaltigen Entwicklung
Author(s): Schneider, Laura
Advisor(s): Finkbeiner, Matthias
Referee(s): Finkbeiner, Matthias
Hauschild, Michael Z.
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Abiotische Ressourcen spielen eine wesentliche Rolle für technologische Entwicklungen und sind die Basis für wirtschaftliches Wachstum. Da abiotische Ressourcen, insbesondere mineralische Ressourcen, an sich nicht erneuerbar sind, bereitet eine potenzielle Knappheit dieser Ressourcen verstärkt Anlass zur Sorge. Die Analyse von Ressourcennutzung wird immer schwerer aufgrund der hohen Komplexität und Anzahl der genutzten Materialien. Um Entscheidungsfindungen auf Produktebene im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung zu unterstützen müssen leicht anwendbare Methoden zur Beurteilung von Ressourcenknappheit entwickelt werden. Obwohl über Ressourcenverfügbarkeit schon lange diskutiert wird, gibt es bis heute keine einheitlichen Indikatoren oder Methoden. Bisherige Ansätze beziehen sich zumeist nur auf die ökologische Verfügbarkeit von Ressourcen auf lange Sicht und vernachlässigen somit den unmittelbaren Zusammenhang von Ressourcenverfügbarkeit, technologischem Fortschritt und Wohlstand. Aus diesem Grund muss die Bewertung von Ressourcenverfügbarkeit ausgeweitet werden und als Nachhaltigkeitsproblem anstatt als Umweltproblem betrachtet werden. Das Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung methodischen Rahmens für die Bewertung verschiedener Aspekte der Ressourcenknappheit. Ein umfassender Ansatz wurde entwickelt, unter Berücksichtigung aller Dimensionen einer nachhaltigen Entwicklung. Die verschiedenen Dimensionen wurden anhand robuster Models quantifiziert, die direkt für die Produktbewertung angewendet werden können. Dabei wurde eine Unterscheidung zwischen physischer Knappheit (aufgrund des Abbaus natürlicher Ressourcen) und effektiver Knappheit (aufgrund von Beschränkungen in den Lieferketten) gemacht. Um eine realistischere Betrachtung der physischen Knappheit zu ermöglichen wurde innerhalb dieser Dissertation eine neue Parametrisierung bestehender Charakterisierungsmodelle zur Bewertung des Ressourcenverbrauchs vorgeschlagen. Nicht die Extraktion der Mineralien aus der Umwelt an sich ist besorgniserregend, sondern vielmehr die dissipative Nutzung und somit der Verlust dieser Materialien. Aus diesem Grund wurden zur ganzheitlichen Betrachtung von Ressourcenvorräten auch anthropogene Reserven berücksichtigt. Zusätzlich wurden verschiedene Modelle für die Analyse effektiver Knappheit entwickelt. Für die Bewertung der effektiven Knappheit wurden Auswirkungen potenzieller Beschränkungen innerhalb der Lieferketten betrachtet. Das Risiko, dass ökonomische, ökologische, oder soziale Beschränkungen auftreten, wurde anhand verschiedener entwickelter Methoden und unter Berücksichtigung relevanter Kriterien bewertet. Die Auswertung der verschiedenen Dimensionen der Ressourcenverfügbarkeit macht deutlich das Ressourcen nicht geologisch knapp sein müssen um einem hohen Versorgungsrisiko zu unterliegen. Der umfassende Ansatz ermöglicht somit neue Erkenntnisse in Bezug auf die Verfügbarkeit von Ressourcen aus kurzfristiger und langfristiger Sicht. Basierend auf den entwickelten Methoden kann die Nutzung von abiotischen Ressourcen umfassend bewertet werden hinsichtlich ihrer potenziellen ökonomischen, ökologischen und sozialen Knappheit.
Abiotic resources are expected to play a crucial role for technological development in the coming decades and are the basis for economic growth. As abiotic resources and especially mineral resources are per se non-renewable, resource security is a topic of growing concern. The assessment of resource use is becoming increasingly difficult, due to the high complexity and variety of materials used. For informed decision making on a product level, easy and applicable methods for the evaluation of resource availability are needed. Even though the debate on abiotic resource availability has a long history, commonly agreed indicators for assessing resource availability are not available. For supporting decision making on a product level and in the context of achieving sustainable development, a holistic perspective needs to be applied. Existing approaches only address the physical dimension of scarcity in the context of long-term concerns and neglect the immediate link of resource availability to technological progress and human wellbeing. Resource availability assessment needs to shift from assessing availability as an environmental impact to defining resource availability as a sustainability problem. The objective of this dissertation was to develop a methodological framework that allows the consideration of different aspects of scarcity in the context of retaining material security. A comprehensive approach was proposed under consideration of all dimensions of sustainability and quantitative and robust models were developed that can be linked to decision making on a product level. Hereby, a differentiation between an assessment of physical scarcity (caused by the depletion of resources) and effective scarcity (caused by constraints in the supply chain) was made. In order to allow for a more realistic assessment of physical resource availability, a new parameterization of the characterization model for the depletion of abiotic resources was introduced. Not the extraction of metallic minerals from the environment is of concern, but rather the dissipative use and loss of materials. For a holistic assessment of resource stocks, anthropogenic stocks were included into the evaluation of resource availability. Furthermore, methodologies for the evaluation of effective scarcity were developed. The assessment of effective scarcity focuses on the determination of effects of potential constraints in the supply chain on resource availability. For that purpose, the probability of economic, environmental, or social constraints within the supply chain was evaluated and appropriate methods for the analysis of according supply risks were developed and relevant criteria identified and assessed. The comparative assessment of the different dimensions of resource scarcity reveals that resources do not have to be geologically scarce to be associated with high supply risks. New insights with regard to the availability of resource can be provided and additional decision support for making material choices is delivered, with regard to long-term and short-term concerns. The proposed methods enable a comprehensive evaluation of resource availability towards life cycle sustainability assessment by taking potential physical, economic, environmental, and social scarcity into account.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-56060
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4460
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4163
Exam Date: 6-Aug-2014
Issue Date: 21-Aug-2014
Date Available: 21-Aug-2014
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Knappheit
Nachhaltige Entwicklung
Ressourcenverbrauch
Verfügbarkeit abiotischer Ressourcen
Versorgungsrisiko
Abiotic resource availability
Depletion
Scarcity
Supply risk
Sustainable development
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 3 Prozesswissenschaften » Institut für Technischen Umweltschutz » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
schneider_laura.pdf7.16 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.