Bewertung der abiotischen und biotischen Ressourcennutzung von Produkten und Regionen im Kontext der Nachhaltigkeit

Resources are the basis for a thriving industrial and technological development and therefore for prosperity of present and future generations. With increasing resource use, challenges with regard to (physical and socio-economic) availability of abiotic and biotic resources and raw materials, pollution of the environment as well as social impacts associated with resource extraction and use arise. To evaluate the success of strategies managing resource use more efficiently and sustainably methodologies are required to comprehensively assess resource use and related impacts. This thesis provides four methodologies to improve the assessment of abiotic and biotic resource use in the context of sustainability on product and regional level. For the method to assess abiotic resources use on product level overall 21 aspects are considered as relevant and indicator for quantification are provided. In order to determine socio-economic supply chain restrictions a new approach is developed, considering geopolitical, political and regulatory aspects affecting resource extraction and use. Further, screening indicators are established to evaluate the societal acceptance of resources with regard to compliance with social and environmental standards. To assess the availability of terrestrial biotic resources in product systems a comprehensive methodology is established, which includes 25 indicators. Further, an approach is proposed to combine assessment methodologies in a consistent way. This approach is applied to the developed method of this thesis leading to a combined methodology. The use of resources also has to be considered on macro-economic. Thus, a methodology is developed providing 25 indicators for the two dimensions criticality, consisting of the sub-dimensions (physical and socio-economic) availability and vulnerability, as well as societal acceptance. Several case studies are carried out to demonstrate the applicability of the developed methods and to confirm the need for a comprehensive assess of resource use on micro and macro level, e.g. case studies for smart phones and cars, for biofuels produced from rapeseed and soybean. The applicability of the methodologies is further enhanced by providing indicator results for 36 metals and four fossil raw materials. The assessment of abiotic and biotic resource use on product and regional level is improved significantly by establishing four scientifically robust yet applicable methodologies, which consider multiple aspects of resource use in all three sustainability dimensions.Ressourcen stellen die Basis für eine erfolgreiche industrielle und technologische Entwicklung dar und somit auch für den Wohlstand heutiger und zukünftiger Generationen. Mit steigender Ressourcennutzung nehmen auch die (physische und sozio-ökonomische) Verfügbarkeit abiotischer und biotischer Ressourcen, die Umweltverschmutzung und die sozialen Auswirkungen durch den Abbau und Nutzung der Ressourcen zu. Um den Erfolg implementierter Strategien (und deren Maßnahmen) hinsichtlich ihres Beitrags zu einem effizienten und nachhaltigen Umgang mit Ressourcen zu bewerten, bedarf es an entsprechenden Bewertungsmethoden. Diese Dissertation stellt vier Methoden bereit um die Bewertung abiotischer und biotischer Ressourcennutzung im Kontext der Nachhaltigkeit auf Produkt- und regionaler Ebene in konsistenter Weise zu bewerten. Die Methode zur Bewertung abiotischer Ressourcen auf Produktebene betrachtet insgesamt 21 relevante Aspekte und stellt Indikatoren zur Quantifizierung bereit. Für die Bewertung der sozio-ökonomischen Einschränkungen von Lieferketten ist eine neuer Ansatz entwickelt, der geopolitische, politische und regulative Aspekte berücksichtigt. Des Weiteren sind Screening-Indikatoren verfügbar, die die gesellschaftliche Akzeptanz der Ressourcennutzung adressieren. Um die Verfügbarkeit terrestrischer biotischer Ressourcen in Produktsystemen zu bewerten, wurde eine umfassende Methode mit 25 Indikatoren erstellt. Des Weiteren wird ein Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht eine konsistente Zusammenführung und somit auch Bewertung verschiedener Ressourcentypen zu ermöglichen. Er findet bei der Zusammenführung der entwickelten Methoden zur Bewertung abiotischer und biotischer Ressourcen Anwendung. Da die Nutzung von Ressourcen auch auf Macro-Ebene betrachtet werden muss, wurde eine Methode zur Bewertung abiotischer Ressourcen auf regionaler Ebene entwickelt, die 25 Indikatoren für die Bewertung der Kritikalität (Verfügbarkeit von Ressourcen und Vulnerabilität der Region) und der gesellschaftlichen Akzeptanz zur Verfügung stellt. Verschiedene Fallstudien wurden durchgeführt um die Anwendbarkeit der entwickelten Methoden aufzuzeigen und zu verdeutlichen, warum eine umfassende Bewertung der Ressourcennutzung notwendig ist. Die Fallstudien umfassen u.a. die Bewertung eines Smartphones, Pkw-Herstellung und Biokraftstoffe. Die Anwendbarkeit der Methoden wird zudem erhöht, indem Indikatorwerte für 36 Metalle und 4 fossile Rohstoffe zur Verfügung gestellt werden. Die Bewertung der Nutzung abiotischer und biotischer Ressourcen auf Produkt- und regionaler Ebene wird mit dieser Dissertation signifikant verbessert, indem vier wissenschaftliche Methoden zur robusten und umfassenden Bewertung aller drei Nachhaltigkeitsdimensionen bereitgestellt werden