Enabling industrial symbiosis in industrial parks

Industriesymbiosen in Industrieparks ermöglichen

  • Human activities have become a major driver of global change, so that global society and economy are facing consequences such as climate change, increasing scarcity of resources, environmental pollution and degradation as well as disturbances of ecosystem functioning and services. In order to meet these main challenges in an appropriate way, adequate starting points and solutions must be pursued at all levels to shift the current socio-economic pathway from an unsustainable to a safe operating and thus sustainable development within the planetary boundaries. One of the application concepts in industrial contexts is Industrial Symbiosis (IS), which deals with the set-up of advanced circular/cascading systems, in which the energy and material flows are prolonged for multiple material and energetic (re-)utilization within industrial systems in order to increase resource productivity and efficiency, while reducing environmental impacts. The overarching goal of the research project was to identify and develop approaches to enable the evolution of Industrial Symbiosis (IS) in Industrial Parks (IPs). Industrial Symbiosis (IS) is a collaborative cross-sectoral approach to connect the resource supply and demand of various industries in order to optimize the resource use through exchange of materials, energy, water and human resources across different companies, while generating ecological, technical, social and economic benefits. Many Information Communication Technology (ICT) tools have been developed to facilitate IS, but they predominantly focus on the as-is analysis of the IS system, and do not consider the development of a common desired target vision or corresponding possible future scenarios as well as conceivable transformation paths from the actual to the defined (sustainability) target state. This gap shall be addressed in this work, presenting the software requirements engineering results for a holistic IT-supported IS tool covering system analysis, transformation simulation and goal-setting. This study also aims to present the conceptual IT-supported IS tool and its corresponding prototype, developed for the identification of IS opportunities in IPs. This IS tool serves as an IS facilitating platform, providing transparency among market players and proposing potential cooperation partners according to selectable criteria (e.g. geographical radius, material properties, material quality, purchase quantity, delivery period). Therefore a quantitative indicator system was compiled and recurring patterns were identified to utilize this knowledge in the comprehensive IT-supported IS tool. So this IS tool builds the technology-enabled environment for the processes of first screening of IS possibilities and initiation for further complex business-driven negotiations and agreements for long-term IS business relationships.
  • Menschliche Aktivitäten sind zu einer der Haupttriebkräfte des globalen Wandels geworden, so dass die globale Gesellschaft und Wirtschaft mit Folgen wie Klimawandel, zunehmender Ressourcenknappheit, Umweltverschmutzung und -degradation sowie Störungen der Funktionsweise und der Leistungen von Ökosystemen konfrontiert sind. Um diesen großen Herausforderungen in angemessener Weise zu begegnen, müssen auf allen Ebenen geeignete Ansatzpunkte und Lösungen verfolgt werden, um den derzeitigen sozioökonomischen Pfad von einem nicht nachhaltigen zu einem sicheren Betrieb und damit zu einer nachhaltigen Entwicklung innerhalb der planetarischen Grenzen zu verändern. Eines der Anwendungskonzepte im industriellen Kontext ist die Industriesymbiose (IS), die sich mit dem Aufbau fortschrittlicher zirkulärer/kaskadierender Systeme befasst, in denen die Energie- und Materialflüsse für eine mehrfache materielle und energetische (Wieder-)Verwertung innerhalb industrieller Systeme verlängert werden, um die Ressourcenproduktivität und -effizienz zu erhöhen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen zu verringern. Das übergreifende Ziel des Forschungsprojekts war die Identifizierung und Entwicklung von Ansätzen, die die Entwicklung von Industriesymbiosen (IS) in Industrieparks (IPs) ermöglichen. Industriesymbiose (IS) ist ein kollaborativer, sektorübergreifender Ansatz, der das Ressourcenangebot und die -nachfrage verschiedener Branchen miteinander verbindet, um die Ressourcennutzung durch den Austausch von Materialien, Energie, Wasser und Humanressourcen zwischen verschiedenen Unternehmen zu optimieren und gleichzeitig ökologische, technische, soziale und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Es wurden bereits zahlreiche IT-Werkzeuge entwickelt, um IS zu erleichtern, doch konzentrieren sie sich überwiegend auf die Ist-Analyse des IS-Systems und berücksichtigen nicht die Entwicklung einer gemeinsamen gewünschten Zielvision oder entsprechender möglicher Zukunftsszenarien sowie denkbarer Transformationspfade vom Ist- zum definierten (Nachhaltigkeits-)Zielzustand. Diese Lücke soll in dieser Arbeit geschlossen werden, indem die Ergebnisse der Software Anforderungsanalyse für ein ganzheitliches IT-gestütztes IS-Tool vorgestellt werden, das die Systemanalyse, die Transformationssimulation und die Zielsetzung umfasst. Diese Studie zielt auch darauf ab, das konzeptionelle IT-gestützte IS-Tool und seinen entsprechenden Prototyp vorzustellen, der für die Identifizierung von IS-Möglichkeiten in IPs entwickelt wurde. Dieses IS-Tool dient als IS-unterstützende Plattform, die Transparenz zwischen den Marktteilnehmern schafft und potentielle Kooperationspartner nach wählbaren Kriterien (z.B. geographischem Radius, Materialeigenschaften, Materialqualität, Abnahmemenge, Lieferzeit) vorschlägt. Dazu wurde ein quantitatives Indikatorensystem erstellt und wiederkehrende Muster identifiziert, um dieses Wissen in dem umfassenden IT-gestützten IS-Tool zu nutzen. So bildet dieses IS-Tool die technologiegestützte Umgebung für die Prozesse des ersten Screenings von IS-Möglichkeiten und der Anbahnung weiterer komplexer geschäftsgetriebener Verhandlungen und Vereinbarungen für langfristige IS-Geschäftsbeziehungen.

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Metadaten
Author:Anna Rohde-LütjeGND
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus4-12715
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/1271
Advisor:Andreas Möller (Prof. Dr.)
Referee:Andreas Möller (Prof. Dr.)ORCiDGND, Volker Wohlgemuth (Prof. Dr.)GND, Michael Braungart (Prof Dr.)GND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2022
Date of Publication (online):2022/11/04
Date of first Publication:2022/11/04
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Universitätsbibliothek der Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Date of final exam:2022/09/06
Release Date:2022/11/04
Note:
Das Rahmenpapier der kumulativen Dissertation enthält 5 Fachartikel
Institutes:Fakultät Nachhaltigkeit / Institut für Umweltkommunikation (INFU)
Dewey Decimal Classification:3 Sozialwissenschaften / 38 Handel, Kommunikation, Verkehr / 380 Handel, Kommunikation, Verkehr
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht