Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5644
Main Title: Enhancing life cycle sustainability assessment
Subtitle: tiered approach and new characterization models for social life cycle assessment and life cycle costing
Translated Title: Optimierung der lebenszyklusbezogenen Nachhaltigkeitsbewertung
Translated Subtitle: Tiered Approach und Charakterisierungsmodelle für die Sozial- und Kostenbilanz
Author(s): Neugebauer, Sabrina
Advisor(s): Finkbeiner, Matthias
Referee(s): Finkbeiner, Matthias
Grießhammer, Rainer
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) is often described as the most advanced approach for sustainability assessment, as its implementation allows for identifying trade-offs between the environmental, social and economic dimension. Yet, shortcomings for its practical implementation exist, as the three related methods – Life Cycle Assessment (LCA), Social Life Cycle Assessment (SLCA) and Life Cycle Costing (LCC) – do not have the same level of methodological and practical maturity. While LCA is widely implemented and standardized through the ISO-series 14040 and 14044, consensus on how to implement SLCA and LCC is missing. In this context, the discussion on adopting the commonly followed structure of LCA for SLCA and LCC plays a key role. While LCA includes well defined characterization models, SLCA misses concrete impact category definitions and LCC lacks an impact level at all. This further leads to inconsistent assessment approaches for SLCA and LCC. In addition, lacking guidance on the indicators and impact categories selection creates further obstacles for practical implementation. All this impairs the achievement of methodological improvements. Therefore, this thesis pursues a twofold approach by addressing both – the lack of guidance as well as the methodological shortcomings of SLCA and LCC. An in-depth review of existing LCSA indicators and impact categories is carried out, which builds the basis for the methodological developments addressing relevant topics of the social and economic dimension. In a first step, a criteria-based selection of impact categories and indicators is provided for the three methods – LCA, SLCA and LCC. The considered criteria are: practicality, relevance and method robustness. The resulting Tiered approach concept includes a hierarchical structure guiding practitioners through LCSA. Therefore, the basic ‘sustainability footprint’ at Tier 1 provides a starting point with simple but meaningful indicators – including global warming potential for the environmental dimension, fair wages for the social dimension, and value added for the economic dimension. Consecutively, additional impact and cost categories are implemented towards a comprehensive assessment level. Tier 2 in this context broadens the assessment by including indicators suggested by relevant institutions, such as the Joint Research Centre of the European Commission. Tier 3 also includes challenging indicators worth future consideration, such as land use and cultural heritage. Although, the implemented hierarchy itself provides focus on which impact categories and indicators to consider, it hardly contains solutions for the inherent methodological challenges. Yet, the Tier 1 level provides the basis for the methodological improvements targeted within this work. To tackle methodological differences and to align the three LCSA methods, it is focused on the different demands of SLCA and LCC. For SLCA concrete characterization models and impact descriptions are needed, while LCC requires the definition of an impact level in the first place. Accordingly, for SLCA a characterization model for fair wages is developed by also addressing the related impact pathway. With regard to the economic dimension, a new framework for economic assessments by means of Economic Life Cycle Assessment (EcLCA) is suggested defining different economic impact categories, followed by the development of a specific characterization model considering value added at Tier 1. With the fair wage characterization model a consistent and quantitative way of determining a specific set of social impacts along a product’s life cycle is presented. The inclusion of fair wages at the midpoint level allows to account for workers´ economic situation and embodies a necessary requirement for an adequate living standard. The performed case studies confirmed the general applicability of both the fair wage method and the associated database. Certain specifics of the characterization model require further investigations, such as the included inequality factor and the results´ relation to the functional unit. With the definition of the EcLCA framework and the coherent economic midpoint and endpoint impact categories as well as economic areas of protection, a broader perspective for the economic dimension within the LCSA framework is provided. Relevant relations between the midpoint and endpoint level are displayed through the defined impact pathway, e.g. the connection between a product´s or organization’s value added and an economy´s prosperity is addressed. Following on the conceptual nature of the EcLCA approach and enabling the development of concrete characterization models, a starting point is provided with a defined impact category ‘profitability’, which connects the value added indicator to an economic impact pathway. The developed characterization model allows for displaying economic impacts by means of the value added along a product´s life cycle. Therewith, the different production locations can be compared and differences and imbalances between them can be displayed. Nonetheless, the performed case studies revealed some challenges with regard to the reflection of producers far up- or downstream the supply chain. While primary data can typically be gathered for the direct producer, no economic secondary database has so far been established reflecting the up- or downstream supply chain. Despite those challenges, the impact categories considered within the ‘sustainability footprint’ represent crucial topics of production processes, by including global warming potential representing an important environmental concern, fair wage representing the workers´ situation, and profitability addressing the organizations´ performance. Furthermore, the Tiered approach as well as the methodological developments show that an alignment of the different maturity levels of LCA, SLCA and LCC (by means of EcLCA) is possible. Moreover, it shows that quantitative and applicable characterization models can be achieved for SLCA and that impact categories as well as characterization models can be defined for the economic dimension of LCSA.
Die lebenszyklusbezogene Nachhaltigkeitsbewertung (Life Cycle Sustainability Assessment) wird oft als der fortschrittlichste Ansatz im Bereich der Nachhaltigkeitsbewertung beschrieben. Über die Berücksichtigung der drei Nachhaltigkeitsdimensionen – Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft – wird (zumindest theoretisch) die Identifikation von Zielkonflikten ermöglicht. In der praktischen Implementierung bestehen allerdings Unzulänglichkeiten, da die drei Kernmethoden – die Ökobilanz (Life Cycle Assessment), die Sozialbilanz (Social Life Cycle Assessment) und die Kostenbilanz (Life Cycle Costing) – keinen vergleichbaren Reifegrad aufweisen. Während die Ökobilanz bereits über die ISO-Serie 14040 ff. standardisiert ist und großflächig angewendet wird, besteht kein Konsens wie die Sozial- und Kostenbilanz implementiert werden sollen. Vor diesem Hintergrund spielt die Adaptierung der Ökobilanz-Struktur innerhalb der Sozial- und Kostenbilanz eine nicht untergeordnete Rolle in der wissenschaftlichen Diskussion. Gemäß der Standardisierung und der gängigen Praxis existieren für die Ökobilanz konkrete Charakterisierungsmodelle, während für die Sozialbilanz bislang lediglich grobe Definitionen potentieller Charakterisierungsmodelle bestehen und für die Kostenbilanz die Definition eines Wirkungskategorie-Levels komplett fehlt. Für die beiden letztgenannten Methoden führt dies zu inkonsistenten Bewertungsansätzen, als auch zu einer unklaren Auswahl von Indikatoren und Wirkungskategorien. Beides behindert die methodische Weiterentwicklung dieser Methoden. In dieser Doktorarbeit wird entsprechend ein zweigeteilter Ansatz verfolgt, der sowohl die praktische Anwendbarkeit als auch die methodische Reife der Sozial- und Kostenbilanz adressiert. Hierfür erfolgt zunächst ein Review der lebenszyklusbezogenen Nachhaltigkeitsbewertung samt den existierenden Indikatoren und Wirkungskategorien. Dieses bildet die Basis für die im weiteren Verlauf angestrebten methodischen Weiterentwicklungen für ausgewählte soziale und wirtschaftliche Belange. In einem ersten Schritt wird dafür ein kriterien-basierte Auswahl von Indikatoren und Wirkungskategorien für die drei Methoden präsentiert. Die hierfür berücksichtigten Kriterien sind: Praktikabilität, Relevanz und methodische Reife. Das daraus resultierend Konzept (Tiered approach) führt den Anwender mit Hilfe einer hierarchischen Struktur in mehreren Schritten durch die Nachhaltigkeitsbewertung. Der ‚nachhaltige Fußabdruck‘ (Sustainability Footprint) auf der untersten Ebene bildet hierbei den Startpunkt. Er berücksichtigt einfache aber relevante Indikatoren als Repräsentanz der drei Nachhaltigkeitsdimensionen, namentlich das Treibhauspotential, Faire Löhne und Wertschöpfung. Nach und nach werden weitere Wirkungs- und Kostenkategorien berücksichtigt. Auf der zweiten Ebene wird entsprechend eine breitere Bewertungsbasis angestrebt, wobei Indikatoren berücksichtigt werden, die von internationalen Institutionen vorgeschlagen wurden. Auf der dritten und letzten Ebene werden zusätzlich Indikatoren mit hoher zukünftiger Relevanz berücksichtigt, die allerdings Herausforderungen in der Anwendbarkeit innehaben können. Die bereitgestellte Hierarchie bietet zwar eine Auswahl und Strukturierung von relevanten Indikatoren innerhalb der drei Nachhaltigkeitsdimensionen, präsentiert aber mitnichten Lösungen für die methodischen Herausforderungen. Über die Definition des ‚nachhaltigen Fußabdrucks‘ wird jedoch die Basis für erste methodische Weiterentwicklungen im Rahmen dieser Arbeit gelegt. Zur Angleichung der methodischen Unterschiede der drei Methoden innerhalb der Nachhaltigkeitsbewertung müssen im Anschluss die verschiedenen Ausgangssituationen der Methoden, besonders der Sozial- und Kostenbilanz, berücksichtigt werden. Während für die Sozialbilanz konkrete Charakterisierungsmodelle notwendig sind, erfordert die Angleichung der Kostenbilanz-Struktur zunächst die Definition von Wirkungskategorien. Entsprechend wird innerhalb dieser Thesis der Fokus auf die Entwicklung eines quantitativen Charakterisierungsmodells für Faire Löhne innerhalb der Sozialbilanz gelegt. Für die ökonomische Dimension erfolgt zunächst eine Anpassung der generellen Kostenbilanzierungsstruktur, die über das vorgeschlagene Konzept des Economic Life Cycle Assessments implementiert wird. Hierin werden ökonomische Schutzgüter und Wirkungskategorien vorgeschlagen. Dies bereitet zudem die Basis für die Entwicklung eines ersten Charakterisierungsmodells zur Implementierung von Wertschöpfungsaspekten innerhalb des ‚nachhaltigen Fußabdrucks‘. Mit dem Charakterisierungsmodell für Faire Löhne wird eine quantitative Vorgehensweise präsentiert, die es erlaubt soziale Wirkungen entlang eines Produktlebenszyklus‘ zu determinieren. Über die Wirkungskategorie kann der sozioökonomischen Situation von Arbeitern Rechnung getragen werden, die als Voraussetzung für einen angemessenen Lebensstandard gesehen werden kann. Die im Rahmen der Arbeit durchgeführten Fallstudien bestätigen die generelle Anwendbarkeit des entwickelten Ansatzes sowie auch der zugehörigen Datenbank. Nichtsdestotrotz erfordern einige Aspekte des Charakterisierungsmodells weiterführende Forschung, z.B. der inhärente Faktor zur Bemessung der Einkommensungleichheit sowie die Beziehung der Ergebnisse zur funktionellen Einheit. Mit der konzeptionellen Entwicklung des neuen ökonomischen Bewertungsansatzes (Economic Life Cycle Assessment) wird eine breitere Perspektive für die ökonomische Nachhaltigkeitsdimension im Vergleich zur klassischen Kostenbilanz vorgestellt. Relevante Beziehungen zwischen den Wirkungsmitt- und Endpunkten entlang einer ökonomischen Ursache-Wirkungs-Kette werden eingeführt. So konnte beispielsweise gezeigt werden wie die Wertschöpfung auf Unternehmensebene mit wirtschaftlichem Wohlstand zusammenhängt. In diesem Zusammenhang wurde auch ein erstes Charakterisierungsmodell für die Wirkungskategorie ‚Profitabilität‘ entwickelt. Hierüber können Aspekte der Wertschöpfung entlang eines Produktlebenszyklus‘ dargestellt werden. Dies erlaubt den Vergleich verschiedener Produktionsstandorte und die Identifikation von Ungleichgewichten zwischen den Standorten. Über die durchgeführten Fallstudien wurden einhergehende Herausforderungen identifiziert, vor allem im Zusammenhang mit Produzenten am unteren und oberen Ende der Wertschöpfungskette. Hier spielt das Fehlen sekundärer Datenbanken eine entscheidende Rolle, da Primärdaten typischerweise nur für den Endproduzenten verfügbar sind. Abgesehen von den benannten Herausforderungen repräsentieren die Wirkungskategorien, die innerhalb des ‚nachhaltigen Fußabdrucks‘ identifiziert wurden und für die (erste) Charakterisierungsmodelle entwickelt wurden, relevante Aspekte innerhalb von Produktionsprozessen. Das Treibhauspotential ist von entscheidender globaler und ökologischer Bedeutung, während Faire Löhne einen Kernaspekt für Arbeitnehmer und ihre Arbeitssituation darstellen und Wertschöpfungsaspekte Relevanz für den Erfolg von Organisationen haben. Über den in dieser Thesis entwickelten Tiered Approach und die resultierenden methodischen Weiterentwicklungen konnte gezeigt werden, dass eine Angleichung der Bilanzierungspraxis innerhalb der drei Nachhaltigkeitsdimensionen erreicht werden kann. Weiter konnte gezeigt werden, dass für die Sozialbilanz quantitative Charakterisierungsmodelle möglich sind und auch innerhalb der ökonomischen Dimension Wirkungskategorien und Charakterisierungsmodelle definiert werden können.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6063
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5644
Exam Date: 21-Nov-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 21-Dec-2016
DDC Class: DDC::620 Ingenieurwissenschaften::629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften
Subject(s): life cycle sustainability assessment
life cycle assessment
social life cycle assessment
life cycle costing
tiered approach
lebenszyklusbezogene Nachhaltigkeitsbewertung
Ökobilanz
Sozialbilanz
Kostenbilanz
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