Das Forschungsprojekt soll auf den vorangegangenen Vorhaben 'DigitalRess' aufbauen und die Ergebnisse zu Berechnungen der Ressourcenintensität der Digitalisierung (Mikro- und Makro/Mesoebene) fortführen. Auf Makroebene soll die Frage behandelt werden, wann der digitale Wandel aufgrund seiner Ressourcenintensität an natürliche Grenzen gelangt (makroökonomische Modellierungen, ggf. unter Berücksichtigung planetarer Grenzen). Auf Mesoebene sollen einzelne Sektoren und Bedarfsfelder im Hinblick auf die Ressourcenintensität und Kreislaufwirtschaftspotential untersucht und quantifiziert werden, wobei insbesondere das Ressourceneinsparpotential digitaler Lösungen berechnet werden soll (z. B. Verwendung von Digitalisierung in der Landwirtschaft, im Verkehr, etc.). Daneben soll das Ressourceneffizienzpotential ganzer Maßnahmenbereiche berechnet und diskutiert werden, z. B. lineare versus zirkuläre Geschäftsmodelle, Industrie 4.0, etc. Dabei soll der Einfluss von Rebound-Effekten ebenfalls berücksichtigt werden. Auf Mikroebene sollen die Berechnungen zur Ressourcenintensität der 10 Fallbeispiele aus dem Vorgängerprojekt (DigitalRess I) ergänzt werden, in dem die digitalen Anwendungen mit klassischen Anwendungen verglichen werden (z. B. Videokonferenz versus Meeting) und die Vor- und Nachteile der Digitalisierung diskutiert werden. Das Vorhaben soll daneben die Datengenauigkeit verbessern (nationale, EU. Internationale).
Ziel des Forschungsvorhabens 'Digitalisierung und natürliche Ressourcen' (DigiRess) ist es, das Wissen über die Ressourcenintensität des digitalen Wandels in Deutschland zu verbessern und Handlungsoptionen im Hinblick auf eine nachhaltige, umwelt- und ressourcenschonende Entwicklung und Gestaltung der Digitalisierung und ihrer zukünftigen Entwicklung abzuleiten. Das Vorhaben soll auf unterschiedlichen Ebenen (Mikroebene, Makro- bzw. Mesoebene) untersuchen, wie der Einsatz natürlicher Ressourcen für das komplexe Themenfeld Digitalisierung quantifiziert werden kann und welche Datenbasis bzw. welches Datenmodell dafür verwendet werden kann. Dabei soll es nicht um die Frage gehen, wie die Digitalisierung selbst mit ihren vielfältigen Einsatzmöglichkeiten zu Effizienzsteigerungen beitragen kann (Stichwort 'Industrie 4.0), sondern es soll um den Versuch der Quantifizierung des 'Systems Digitalisierung' selbst gehen. Bei der Datenanalyse und Datenberechnung sollen sowohl eine Mikro-Perspektive (Case-Studies zu Lebenszyklusdaten) als auch eine Makro-/Meso-Perspektive (makroökonomische Berechnungen sowie Modellierungen zu Szenarien) eingenommen werden. Zentrale Heraus-forderung des Vorhabens ist neben der Daten- und Modellfrage die mögliche Systematisierung der vielfältigen Teilbereiche der Digitalisierung, die zu Beginn der Arbeiten erfolgen soll. Ziel der Forschungsarbeiten ist es, Gestaltungsansätze für eine ressourcenschonende Entwicklung des komplexen Politikfeldes Digitalisierung zu ermitteln. Entsprechende Politik-empfehlungen sind abschließend zu erarbeiten und weiterer Forschungsbedarf ist zu benennen.
In der Zementproduktion und beim Einsatz von zementbasierten Produkten besteht ein signifikantes Potenzial, durch Effizienz-, Substitutions- und Recyclingmaßnahmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette einen relevanten Beitrag zur Schonung der natürlichen Ressourcen zu leisten. Durch die verstärkte Nutzung von Sekundärroh- und -brennstoffen kann zudem der Flächenverbrauch reduziert und ein Beitrag zum Erhalt natürlicher geologischer Formationen und Landschaften geleistet werden. Im Rahmen des Projektes soll ein Überblick über die aktuelle Praxis und über aktuelle, abgeschlossene und geplante Forschungsarbeiten/Untersuchungen/Ansätze weltweit, deren Grenzen in der Umsetzung und deren Entwicklungspotenziale gewonnen werden. Auf dieser Grundlage soll untersucht werden, welche Zielkonflikte zwischen verschiedenen Teilaspekten (z.B. bei der Substitution von Primärroh- oder -brennstoffen, bei der Substitution von Klinker, bei der Steigerung der Energieeffizienz, der Schadstoffminderung, des Klimaschutzes, bei Wechselwirkungen und Nutzungskonkurrenzen mit anderen Sektoren) bestehen und ob und wie diese gelöst werden können. Dabei sollen auch neue Produktentwicklungen zur Substitution von herkömmlichem Zement/Zementklinker unter Berücksichtigung der Ressourcenintensität der späteren Betonmischungen in die Gesamtbetrachtung einbezogen werden. Die Ergebnisse des Vorhabens sollen in die Arbeiten des Umweltbundesamtes und der Bundesregierung zur nachhaltigen Produktion sowie in die Diskussionen über nationale Ressourcenschonungs- und Klimaschutzinitiativen einfließen und so eine nachhaltige Rohstoff- und Energiepolitik in Deutschland und darüber hinaus unterstützen.
Bei Maßnahmen des Umweltschutzes werden oft die Kosten in den Vordergrund gestellt, die entstehenden Vorteile rücken dagegen in den Hintergrund. Um auch diese Vorteile stärker in die Entscheidungsfindung einbeziehen zu können, müssen diese quantifiziert und monetarisiert werden. Damit können gleichzeitig die Kosten eines unterlassenen Umweltschutzes verdeutlicht werden. Die Methodenkonvention liefert einen Ansatz für die Bewertung von Umweltschäden. Vor allem die Kostensätze für Energie und Verkehr sind zentrale Ergebnisse, die von Theoretikern und Praktikern der Bemessung von Umweltkosten nachgefragt werden und regelmäßig aktualisiert werden müssen. Die Aktualität der Kostensätze und Empfehlungen der Methodenkonvention ist zu prüfen, insbesondere mit Blick auf die Weiterentwicklung der Methodik und die Anwendung. Für eine umfassendere Bewertung von Umweltschäden ist jedoch die Erweiterung der Konvention auf weitere Umweltgüter sowie Umweltfolgen aus Vorketten ('ökologische Rucksäcke') erforderlich. Als erste Schritte in diese Richtung sollen in diesem Vorhaben Ressourcennutzung (bspw. Rohstoffe, Wasser) und Ökosystemleistungen berücksichtigt werden. Im Bereich der Ressourcennutzung soll auf Grund seiner hohen Ressourcenintensität der Bausektor betrachtet werden. Dieser Sektor bietet sich zudem an, da wegen der starken regionalen Verankerung mit einer guten Datenverfügbarkeit gerechnet werden kann. Zudem lassen sich mit diesem Thema auch angesichts des neuen Ressortzuschnitts Akzente setzen. Darüber hinaus sollte auch die Bewertung von Ökosystemleistungen in die Methodenkonvention integriert werden, da die Erhaltung von Ökosystemen die Grundlage für das menschliche Wohlergehen bildet. Gleichzeitig wird dadurch die Anschlussfähigkeit an Prozesse wie TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity) und PES (Payments for Ecosystem Services) hergestellt. Dies würde die Akzeptanz der Methodenkonvention auch im internationalen Rahmen fördern.
Ausbau und Einsatz innovativer Umwelttechniken zählen zu den wichtigsten Zukunftsfaktoren für eine Steigerung der Ressourceneffizienz und für eine Transformation zu einer Green Economy. Für einige der beteiligten Rohstoffe zeichnen sich schon heute geologische, strukturelle, geopolitische, sozioökonomische und ökologische Versorgungsrisiken ab. Es ist absehbar, dass Effizienz- und Recyclingstrategien allein nicht ausreichen werden, um diese Risiken zu mindern und einen tiefgreifenden Ausbau der Umwelttechnologien nicht nur in Industrienationen wie Deutschland sondern auch weltweit zu gewährleisten. Es bedarf zusätzlich einer vorausschauenden Orientierung auf Substitutionsstrategien: (1.) In einem partizipativen Dialog-Prozess sind die wirtschaftlich und ökologisch bedeutsamsten Umwelttechnologien für Deutschland bis 2030/2050 zu ermitteln und Ausbauszenarien zu erstellen. (2.) Die hierfür essentiellen Rohstoffe sind anhand einer prospektiven Kritikalitätsanalyse unter Berücksichtigung des ökologischen Belastungspotenzials der Rohstoffgewinnung sowie einer Szenarioanalyse zur Ermittlung der nationalen und weltweiten Bedarfs- und Angebotsmengen zu charakterisieren. (3.) Für Techniken mit besonders kritischen Rohstoffbedarfen ist vertiefend zu untersuchen, welche Potentiale für materielle, funktionale, qualitative, systemische oder technologische Substitutionen zur Minderung der Kritikalität bestehen. Es gilt darzustellen, welche wirtschaftlichen und materialtechnischen Faktoren sowie Entwicklungskriterien die Einführung von diesen Alternativlösungen hemmen, welche Effizienzverluste, Mehraufwendungen und ökologischen Be- und Entlastungen damit einhergehen. (4.) Es ist aufzuzeigen, unter welchen Rahmenbedingungen und Zeithorizonten die Umsetzung der Substitutionsformen erfolgen könnte. Auf dieser Basis sollen Anreize für prioritäre Substitutionsformen im Rahmen einer Strategieskizze systematisiert werden.
Ziel des Projekts war, auf der Basis flüssiger Elektroofenschlacke (EOS) umweltfreundlich ein Material zu erzeugen, welches das dem hydraulischen Portlandzementklinker vergleichbare Eigenschaften aufweist. Dabei soll die EOS stofflich wie thermisch für die Klinkerphasenbildung genutzt werden. Die stoffliche Nutzung der EOS erfolgt heute überwiegend in Form von Gesteinskörnungen für den Verkehrswegebau. Vor dem Hintergrund künftiger gesetzlicher Änderungen könnte die Nutzung von jährlich rd. 1 7 Mio. t EOS erheblich eingeschränkt bzw. unterbunden werden, was eine (teilweise) Deponierung nach sich ziehen würde. Diese ist im Sinne verstärkter Ressourcenintensität und Kreislaufwirtschaft zu vermeiden Es ist aus ökologischer (C02-Emission, Rohstoff- und Primärenergiebedarf) wie ökonomischer (erhöhte EOS-Wertschöpfung, Beitrag zur Stahlstandortsicherung) Sicht erforderlich, eine alternative Nutzung der EOS zu erschließen. Die Zementindustrie ist ressourcen- und C02-intensiv. Sie basiert auf der Verwendung von Portlandzementklinker, häufig kombiniert mit weiteren Bestandteilen (z.B. Hüttensand). Diese reichen jedoch nicht aus, um eine signifikante weitere Klinkersubstitution zu erschließen. Die EOS stellt grundsätzlich eine Option dar, um ein klinkerähnliches Material zu erzeugen, das die technischen Eigenschaften des Zements (Festigkeitsentwicklung, Verarbeitungsverhalten) oder die Belange des Arbeits- und Umweltschutzes nicht beeinträchtigt Diese Anwendung liegt nahe, da EOS bereits eine stoffliche Nähe zur von Portlandzementklinker aufweist, in schmelzflüssiger Form ansteht und keine weiteren stofflich bedingten C02-Emissionen erfordert (keine Entsäuerung von Kalkstein). Weiterhin kann der hohe Wärmeinhalt der EOS von etwa 2,3 GJ/t für den Konditionierungs- Prozess genutzt werden. Im Projekt konnte gezeigt werden, dass es alternative Nutzungsmöglichkeiten von EOS mit diversen Vor- und Nachteilen gibt. Theoretisch lässt sich die EOS vollständig in die zwei Produkte 'Metall' und Klinker' bzw. 'Hüttensand' konditionieren; jedoch ist dies mit hohen ökonomischen Aufwendungen verbunden, die durch ein Elektrostahlwerk nicht aufgebracht werden können Zudem ist der Reduktionsprozess mittels Kohlenstoff sehr energie- und C02-intensiv, sodass sich auch unter ökologischen Aspekten keine Vorteile gegenüber der bisherigen Klinkererzeugung ergeben. Dennoch kann das Projekt als Erfolg gewertet werden, da viele Erkenntnisse für Reduktion und Konditionierung von EOS gewonnen werden konnten, die künftig dabei helfen können, Energie und Ressourcen zu schonen. Dadurch wird ein Beitrag zum Umweltschutz geliefert.
Für die Kommunikation und die Evaluation der Ressourcenpolitiken einschließlich des Ressourceneffizienzprogramms ProgRess werden verlässliche Indikatoren benötigt. Materialinput-Indikatoren und die darauf aufbauenden Rohstoffeffizienzindikatoren müssen deshalb auf eine zuverlässige Basis gestellt und den aktuellen Gegebenheiten angepasst sein. Bei der Berechnung von Indikatoren des Rohstoffinputs auf Basis der Stoffstromanalyse hat es in den letzten Jahren methodische und datentechnische Fortschritte gegeben. Ein Vergleich von TMR/TMC und RMI/RMC zeigt jedoch einige offene methodische Fragen / Sichtweisen und offene Punkte aufgrund anderer Datengrundlagen. Für die zielsichere Politikgestaltung und Kommunikation sind aber konsistente Kennzahlen aufbauend auf einer möglichst gemeinsamen Datenbasis und vergleichbaren Berechnungsmethoden von hoher Bedeutung. Ziel dieses Projektes ist es daher, den wissenschaftlichen Austausch zur Methodenharmonisierung zu intensivieren, den konkreten Weiterentwicklungsbedarf aufzuzeigen sowie Ansätze zur Harmonisierung einer konsistenten Datenbasis und Vorschläge zur weiteren Annäherung der Indikatoren zu erarbeiten. Eine detaillierte Analyse und Aufbereitung der aktuellen Diskussion zu Materialinputindikatoren und der methodischen Ansätze insbesondere von RMI/RMC und TMR/TMC sowie ihren bekannten methodischen Differenzen und Datenlücken, mittels Desktop Research und Experteninterviews, soll die Grundlage für einen moderierten Diskussionsprozess darstellen. Dieser hat zum Ziel, Gemeinsamkeiten und Diskrepanzen in der Methodik der Indikatorenberechnung zu evaluieren und den wissenschaftlichen Austausch zur Methodenweiterentwicklung zwischen den an der Berechnung der Indikatoren RMI/RMC und TMR/TMC beteiligten Hauptinstitutionen zu intensivieren und zum Erfolg zu führen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 21 |
| Wissenschaft | 3 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 14 |
| Text | 3 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 7 |
| Offen | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 21 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 3 |
| Keine | 12 |
| Webseite | 9 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 18 |
| Lebewesen und Lebensräume | 18 |
| Luft | 16 |
| Mensch und Umwelt | 21 |
| Wasser | 12 |
| Weitere | 21 |