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Sustainable supply chains : global cooperative regional economies for prosperity and resilience
(2021)
Two thirds of today's world trade is based on global value chains and supply networks. Purely regional supply chains have become less important in recent decades. The effects of these globalised structures are manifold. On the one hand, they promote employment and generate prosperity. On the other hand, they are beset by extreme social, ecological and economic imbalances.
The COVID-19 pandemic has demonstrated the fragility of existing supply chain systems. The lockdown continues to disrupt complex supply chains and many problems of existing production and consumption continue to worsen. COVID-19 is one example of the crises that can shake globally networked supply chains in the short term. Other crises, such as climate change, develop more insidiously and are less immediately recognisable. Different as they are, such crises have one thing in common: they highlight the vulnerability of global social and economic structures and illustrate the impact of global trade on the regions and people of the world.
This is precisely where global sustainability strategy comes in - it aims to fundamentally reduce differences and inequalities in opportunities and quality of life. The COVID-19 pandemic has forced the entire world into upheaval, creating an opportunity to make sustainability a central political resilience strategy.
In the wake of the Corona pandemic, the discussion about resilient communities has flared up. In order to guarantee supply in the face of such crises, these should be more strongly regional and circular in their economic approach and global and sustainable in their perspective. The aim should be sustainable, transparent, non-exploitative supply chains that guarantee the security of supply to cover basic needs and public services despite sudden changes and crises.
This discussion paper draws a future scenario of globally cooperative, circular regional economies that fundamentally reduce global inequalities in opportunities and quality of life, while at the same time permanently preserving the natural foundations of life.
Nachhaltige Lieferketten : global kooperative Regionalwirtschaften für Wohlstand und Resilienz
(2020)
Zwei Drittel des heutigen Welthandels gründen auf globalen Wertschöpfungsketten und Versorgungsnetzen. Rein regionalwirtschaftlich organisierte Lieferketten haben in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung verloren. Die Auswirkungen dieser globalisierten Strukturen sind vielfältig: Zum einen haben sie beschäftigungsfördernde Effekte und wirken wohlstandsstiftend. Zum anderen existieren entlang der Lieferketten extreme soziale, ökologische und ökonomische Schieflagen.
Die COVID-19-Pandemie zeigt in erheblichem Maße, wie fragil bestehende Lieferkettensysteme sind. Der Lockdown unterbricht noch immer komplexe Lieferketten und viele Probleme der bestehenden Produktions- und Konsumweise verschärfen sich weiterhin. COVID-19 ist ein Beispiel einer der möglichen Krisen, welche die globalen und vernetzten Wertschöpfungsketten kurzfristig erschüttern kann. Andere Krisen entwickeln sich schleichender und damit weniger schnell erkennbar, wie etwa der globale Klimawandel. So unterschiedlich sie sind, haben die Krisen eines gemein: Sie zeigen die Verletzlichkeit globaler Gesellschafts- und Wirtschaftsstrukturen auf und verdeutlichen die Wirkungen globalen Handels auf die Regionen und Menschen der Welt.
Die globale Nachhaltigkeitsstrategie setzt genau hier an - sie zielt darauf ab, Unterschiede und Ungleichheit in Chancen und Lebensqualität grundlegend zu vermindern. Deshalb sollte die Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele auf internationaler, nationaler und regionaler Ebene eine Antwort auf solche Krisen sein. Da durch die Covid-19-Pandemie zeitgleich die komplette Welt in eine Umbruchsituation gedrängt wurde, bietet die Reaktion darauf an, Nachhaltigkeit als zentrale politische Resilienz-Strategie zu nutzen.
Im Zuge der Corona-Pandemie flammte die Diskussion um resiliente Kommunen auf. Diese sollten sich stärker an regional- und kreislaufwirtschaftlichen Ansätzen orientieren, um angesichts solcher Pandemien die Versorgung weiterhin gewährleisten zu können. So wichtig und richtig die Entwicklung eigener regionalwirtschaftlicher und kreislauforientierter Ansätze im Kern ist, so wenig resilient ist es, wenn deren Entwicklung nicht unter globaler und nachhaltiger Perspektive erfolgt. Ziel sollten menschengerechte, nachhaltige und transparente Lieferketten sein, die auch bei plötzlich veränderten Rahmenbedingungen und Krisen richtungssicher die Versorgungssicherheit zur Deckung von Grundbedürfnissen und Daseinsvorsorge sicherstellen können.
Das vorliegende Diskussionspapier zeichnet als Zukunftsszenario global kooperative, kreislauforientierte Regionalwirtschaften, die weltweite Ungleichheiten in Chancen und Lebensqualität grundlegend vermindern und dabei gleichsam die natürlichen Lebensgrundlagen dauerhaft bewahrt werden.
Mit der Nachhaltigkeitsanleihe NRW erschließt das Land das international wachsende Segment des nachhaltigen Investments für die Kreditfinanzierung des Landeshaushalts. Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Bewertung positiver Nachhaltigkeitseffekte für die in 2016 emittierte Nachhaltigkeitsanleihe NRW zu erproben und Handlungsempfehlungen zur Bewertung zukünftiger Nachhaltigkeitsanleihen zu entwickeln. Für eine umfassende Nachhaltigkeitsanalyse ist aufgrund der Vielschichtigkeit der finanzierten Projekte und fehlender Standards zur Bewertung sozialer Kriterien eine umfangreiche Untersuchung erforderlich, wodurch sie für eine regelmäßige und standardisierte Wirkungsanalyse zukünftiger Anleihen nicht in Frage kommt. Stattdessen verfolgt die vorliegende Studie einen pragmatischen Ansatz zur Bewertung. Der Fokus liegt auf der Evaluation der potenziellen Treibhausgas-Minderung (THG-Minderung), da deren Bewertung sich derzeit als Standard für eine Wirkungsanalyse solcher Anleihen abzeichnet. Darüber hinaus werden die nächsten Schritte für eine Weiterentwicklung der Methodik und des Indikatorensets im Rahmen zukünftiger Wirkungsanalysen aufgezeigt.
A global collaborative accounting network to calculate the resource use of products and services
(2015)
Background: Global targets for reducing resource use have been set by organizations such as the International Resource Panel and the European Commission. However, these targets exist only at the macro level, e.g., for individual countries. When conducting an environmental analysis at the micro level, resource use is often neglected as an indicator. No sum parameter indicating all abiotic and biotic raw materials has been considered for life cycle assessment, as yet. In fact, life cycle assessment databases even lack some of the specific input flows required to calculate all abiotic and biotic raw materials. In contrast, the cumulative energy demand, an input-based indicator assessing the use of energy resources, is commonly used, particularly when analyzing energy-intensive product systems.
Methods: In view of this, we analyze the environmental relevance of the sum parameter abiotic and biotic raw material demand, which we call the material footprint. First, we show how abiotic and biotic raw material demand can be implemented in the Ecoinvent life cycle assessment database. Employing the adapted database, the material footprint is calculated for 12 individual datasets of chosen materials and crops. The results are compared to those of the cumulated energy demand and four selected impact categories: climate change, ozone depletion, acidification, and terrestrial eutrophication.
Results: The material footprint is generally high in the case of extracted metals and other materials where extraction is associated with a large amount of overburden. This fact can lead to different conclusions being drawn compared to common impact categories or the cumulative energy demand. However, the results show that both the range between the impacts of the different materials and the trends can be similar.
Conclusions: The material footprint is very easy to apply and calculate. It can be implemented in life cycle assessment databases with a few adaptions. Furthermore, an initial comparison with common impact indicators suggests that the material footprint can be used as an input-based indicator to evaluate the environmental burden, without the uncertainty associated with the assessment of emission-based impacts.
The German government has set itself the target of reducing the country's GHG emissions by between 80 and 95% by 2050 compared to 1990 levels. Alongside energy efficiency, renewable energy sources are set to play the main role in this transition. However, the large-scale deployment of renewable energies is expected to cause increased demand for critical mineral resources. The aim of this article is therefore to determine whether the transformation of the German energy system by 2050 ("Energiewende") may possibly be restricted by a lack of critical minerals, focusing primarily on the power sector (generating, transporting and storing electricity from renewable sources). For the relevant technologies, we create roadmaps describing a number of conceivable quantitative market developments in Germany. Estimating the current and future specific material demand of the options selected and projecting them along a range of long-term energy scenarios allows us to assess potential medium- or long-term mineral resource restrictions. The main conclusion we draw is that the shift towards an energy system based on renewable sources that is currently being pursued is principally compatible with the geological availability and supply of mineral resources. In fact, we identified certain sub-technologies as being critical with regard to potential supply risks, owing to dependencies on a small number of supplier countries and competing uses. These sub-technologies are certain wind power plants requiring neodymium and dysprosium, thin-film CIGS photovoltaic cells using indium and selenium, and large-scale redox flow batteries using vanadium. However, non-critical alternatives to these technologies do indeed exist. The likelihood of supplies being restricted can be decreased further by cooperating even more closely with companies in the supplier countries and their governments, and by establishing greater resource efficiency and recyclability as key elements of technology development.
Die Kreislaufwirtschaft zielt unter anderem darauf ab, Abfall als Rohstoff für neue Produkte zu nutzen. Bei Ökobilanzen von Produkten stellt sich diesbezüglich die Frage, wie sich im offenen Kreislauf rezyklierter oder thermisch verwerteter Abfall bewerten lässt. Für die Bewertung von Produktsystemen sind zwei Allokationsmethoden üblich: Die Cut-Off Methode, welche den Einsatz von Recyclingmaterialien begünstigt und die Avoided Burden Methode, welche die Abgabe von recyclingfähigem Material begünstigt. Wir diskutieren diese beiden Methoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Bewertung einer Kreislaufwirtschaft, gemessen an der europäischen Abfallhierarchie. Als Fallbeispiel dienen verschiedene End-of-Life-Szenarien für Glas und den Kunststoff Polypropylen, die wir mit Hilfe der Umweltindikatoren Material Footprint und Carbon Footprint bewertet haben. Als Ergebnis zeigt sich, dass die Anwendung von Avoided Burden im Fall einer thermischen Verwertung in einer Müllverbrennungsanlage problematisch ist. Zum einen ergibt sich in diesem Fall ein negativer Material Footprint, falls dadurch ein Steinkohlekraftwerk substituiert wird, zum anderen wird die Abfallhierarchie teilweise übergangen, da die thermische Verwertung günstiger erscheint als Recycling. Des Weiteren wurde herausgestellt, dass die oberste Priorität in der Abfallhierarchie, die Vermeidung, durch den Cut-Off Ansatz höher begünstigt wird, als durch die Avoided Burden Methode.
The innovative software system "myEcoCost" enables to gather and communicate resource and environmental data for products and services in global value chains. The system has been developed in the consortium of the European research project myEcoCost and forms a basis of a new, highly automated environmental accounting system für companies and consumers. The prototype of the system, linked to financial accounting of companies, was developed and tested in close collaboration with large and small companies.
This brochure gives a brief introduction to the vision linked to myEcoCost: a network formed by collaborative environmental accounting nodes collecting environmental data at each step in a product's value chains. It shows why better life cycle data are needed and how myEcoCost addresses and solves this problem. Furthermore, it presents options for a future upscaling of highly automated environmenal accounting for prodcuts and services.
The field of nutrition will face numerous challenges in coming decades; these arise from changing lifestyles and global consumption patterns accompanied by a high use of resources. Against this background, this paper presents a newly designed tool to decrease the effect on nutrition, the so-called Nutritional Footprint. The tool is based on implementing the concept of a sustainable diet in decision-making processes, and supporting a resource-light society. The concept integrates four indicators in each of the two nutrition-related fields of health and environment, and condenses them into an easily communicable result, which limits its results to one effect level. Applied to eight lunch meals, the methodology and its calculations procedures are presented in detail. The results underline the general scientific view of food products; animal-protein based meals are more relevant considering their health and environmental effects. The concept seems useful for consumers to evaluate their own choices, and companies to expand their internal data, their benchmarking processes, or their external communication performance. Methodological shortcomings and the interpretation of results are discussed, and the conclusion shows the tools' potential for shaping transition processes, and for the reduction of natural resource use by supporting food suppliers' and consumers' decisions and choice.
The concept Material Input per Service Unit (MIPS) was developed 20 years ago as a measure for the overall natural resource use of products and services. The material intensity analysis is used to calculate the material footprint of any economic activities in production and consumption. Environmental assessment has developed extensive databases for life cycle inventories, which can additionally be adopted for material intensity analysis. Based on practical experience in measuring material footprints on the micro level, this paper presents the current state of research and methodology development: it shows the international discussions on the importance of accounting methodologies to measure progress in resource efficiency. The MIPS approach is presented and its micro level application for assessing value chains, supporting business management, and operationalizing sustainability strategies is discussed. Linkages to output-oriented Life Cycle Assessment as well as to Material Flow Analysis (MFA) at the macro level are pointed out. Finally we come to the conclusion that the MIPS approach provides relevant knowledge on resource and energy input at the micro level for fact-based decision-making in science, policy, business, and consumption.
Materialeffizienz
(2014)
Für die Umsetzung der Energiewende und speziell den Ausbau erneuerbarer Energien sind nicht nur energiewirtschaftliche oder Klimaschutz-Kriterien maßgeblich. Zu einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung gehört unter anderem auch die Ressourcenbewertung. Hier ist unstrittig, dass die Gesamt-Ressourceninanspruchnahme eines Energiesystems generell erheblich niedriger ist, wenn dieses nicht auf fossilen, sondern auf erneuerbaren Energien basiert (und dabei nicht hauptsächlich auf Biomasse ausgerichtet ist). Bisher wurde jedoch insbesondere der Verbrauch und die langfristige Verfügbarkeit der mineralischen Rohstoffe, die in der Regel zur Herstellung von Energiewandlern und Infrastruktur benötigt werden, wenig untersucht.
Im Rahmen des Projekts KRESSE wurde daher erstmals analysiert, welche "kritischen" mineralischen Rohstoffe für die Herstellung von Technologien, die Strom, Wärme und Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien erzeugen, bei einer zeitlichen Perspektive bis zum Jahr 2050 in Deutschland relevant sind. Die Einschätzung als "kritisch" umfasst dabei die langfristige Verfügbarkeit der identifizierten Rohstoffe, die Versorgungssituation, die Recyclingfähigkeit und die Umweltbedingungen der Förderung. Die Studie macht deutlich, dass die geologische Verfügbarkeit mineralischer Rohstoffe für den geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland grundsätzlich keine limitierende Größe darstellt. Dabei kann jedoch möglicherweise nicht jede Technologievariante unbeschränkt zum Einsatz kommen.
The availability of life cycle inventories is one of the biggest challenges for life cycle wide environmental assessment. There are several life cycle assessment (LCA) databases providing inventory data as well as resource and emission profiles of processes for impact assessment methods like ReCiPe or IMPACT 2002+. But the use of these LCA databases for input oriented environmental assessment is very limited as they cover only a part of all relevant input flows. The paper describes current challenges when calculating the input oriented Material Input per Service Unit (MIPS) indicators based on LCA inventory data from the Ecoinvent database. Propositions are made how to address these challenges. As a conclusion, further need of research to reach a full compatibility of LCA databases and the MIPS concept is pointed out.
Ressourceneffizienzpotenziale der Stromerzeugung durch Windenergie und Biomasse in Deutschland
(2013)
Einweg ist kein Weg : ressourceneffizient verpackt ; wieviel Umwelt brauchen Mineralwasserflaschen?
(2014)
Despite rising prices for natural resources during the past 30 years, global consumption of natural resources is still growing. This leads to ecological, economical and social problems. So far, however, limited effort has been made to decrease the natural resource use of goods and services. While resource efficiency is already on the political agenda (EU and national resource strategies), there are still substantial knowledge gaps on the effectiveness of resource efficiency improvement strategies in different fields. In this context and within the project "Material Efficiency and Resource Conservation", the natural resource use of 22 technologies, products and strategies was calculated and their resource efficiency potential analysed. In a preliminary literature- and expert-based identification process, over 250 technologies, strategies, and products, which are regarded as resource efficient, were identified. Out of these, 22 subjects with high resource efficiency potential were selected. They cover a wide range of relevant technologies, products and strategies, such as energy supply and storage, Green IT, transportation, foodstuffs, agricultural engineering, design strategies, lightweight construction, as well as the concept "Using Instead of Owning". To assess the life-cycle-wide resource use of the selected subjects, the material footprint has been applied as a reliable indicator. In addition, sustainability criteria on a qualitative basis were considered. The results presented in this paper show significant resource efficiency potential for many technologies, products and strategies.
The limited data availability, transparency and harmonisation in environmental assessments of products are bottlenecks for improved environmental and sustainability governance. Despite the progressive developments of information and communication systems, reliable, accurate, up-to-date data for assessing the resource use of products and services is still lacking. Resource accounting systems often have limited scope on single companies, processes or products. This paper presents an approach for an automated bottom-up accounting system for measuring resource efficiency at product and service level. It is based on a global collaborative network of resource accounting nodes connected for the accounting of natural resources use for products and services. Using an Internet-based service-oriented architecture, relevant and timely data is passed from supplier to customer recursively through the whole value chain to produce an "ecoCost" for each product or service. This conceptual paper reflects first experiences from partners of the myEcoCost project funded by European Commission (www.myecocost.com).
Resource use of wind farms in the German North Sea : the example of Alpha Ventus and Bard Offshore I
(2013)
The German government aims to obtain at least 40 percent of its electricity from renewable sources by 2030. One of the central steps to reach this target is the construction of deep sea offshore wind farms. The paper presents a material intensity analysis of the offshore wind farms "Alpha Ventus" and "Bard Offshore I" under consideration of the grid connection. An additional onshore scenario is considered for comparison. The results show that offshore wind farms have higher resource consumption than onshore farms. In general, and in respect to the resource use of other energy systems, both can be tagged as resource efficient.
Technische Innovationen können einen entscheidenden Beitrag zur Steigerung der Ressourceneffizienz leisten. Eine Auswahl von 21 Praxis-Beispielen für ressourceneffiziente Technologien, Produkte und Strategien zeigt die Broschüre "Ressourceneffizienzatlas", die im Rahmen des gleichnamigen Projekts erstellt wurde. Insgesamt wurden in dem Projekt mehrere Hundert technische Lösungen und Strategien analysiert und ihr möglicher Beitrag zur Steigerung der Ressourceneffizienz bewertet. Durchgeführt wurde das Projekt zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO), der Trifolium - Beratungsgesellschaft mbH sowie dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement der Universität Stuttgart. Die Beispiele aus der Broschüre sowie rund 70 weitere Beispiele finden sich auf der Projekt-Website www.ressourceneffizienzatlas.de.
Technical innovations can contribute significantly to increase resource efficiency. A selection of 21 examples for resource efficient technologies, products and strategies from the field shows the brochure Resource Efficiency Atlas, which was created in line with the same titled project. Overall the project team analysed several hundred technical solutions and strategies and assessed its possible contributions to increases in resource efficiency. The project was arranged co-operatively by the Fraunhofer Institute for Industrial Engineering IAO, the Trifolium-Beratungsgesellschaft mbH and the Institut für Arbeitswissenschaften und Technologiemanagement of the University Stuttgart. The examples from the brochure and further 70 examples can be seen on the project website www.ressourceneffizenzatlas.de.