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Die Agenda 2030 der Vereinten Nationen und diverse daraus abgeleitete Nachhaltigkeitsstrategien wie beispielsweise die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie (Neuauflage 2016) setzen einen zeitlich fest definierten Rahmen bis in das Jahr 2030. Für die Umsetzung dieser Strategien sind zwei Aspekte entscheidend - ein fundiertes inhaltliches Verständnis von politischer Strategie und ein darauf aufbauendes praxistaugliches Instrument, das den politischen Strategen bei einer erfolgreichen Umsetzung und Implementierung einer Strategie unterstützt. Diese Arbeit möchte zu beiden Aspekten einen Beitrag leisten. Zum einen soll aus der Zusammenführung von Theorie und Praxis die Natur des inhaltlichen politischen Strategiebegriffs erforscht werden und zum anderen soll darauf aufbauend ein praxis- und erfahrungsorientiertes Anwendungsmodell entwickelt werden, das typische potentielle Herausforderungen und entsprechende potentielle Handlungsoptionen je Strategieabschnitt benennt. Durch die Subsumierung von Erfahrungswissen unterstützt das Modell dabei vor allem das praktische Urteilsvermögen des politischen Strategen bei der Erreichung politikstrategischer Ziele. Um zu dem praxisrelevanten Anwendungsmodell zu gelangen ist es notwendig, sich zuvor Klarheit über die besonderen Anforderungen und Herausforderungen des speziellen politischen Strategiebegriffs zu verschaffen. Die politische Umwelt mit ihren spezifischen Mechanismen unterscheidet sich fundamental von den bisher bekannten Strategiefeldern Militär und Betriebswirtschaft. Da eine Strategie immer die konkrete Umweltsituation und die individuellen Situationsmerkmale berücksichtigen muss, ist - wie diese Arbeit zeigen wird - eine simple Übertragung strategischer Allgemeinplätze aus Militär und Ökonomie von vornherein zum Scheitern verurteilt.
Stoffstromnetzbasierte Optimalplanung des Ressourceneinsatzes industrieller Produktionssysteme
(2011)
Die Steigerung ihrer Ressourceneffizienz ist heute für viele Unternehmen des produzierenden Gewerbes sowohl aus Gründen des Umweltschutzes als auch zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit ein wichtiges Anliegen. Als ein in vielfältiger Hinsicht geeignetes Planungsinstrument für das industrielle Energie- und Stoffstrommanagement hat sich in den letzten Jahren die in den 1990er Jahren entwickelte Methode der Stoffstromnetze erwiesen. Ihr Manko besteht hauptsächlich darin, dass bislang keine automatische Suche nach Systemkonfigurationen mit optimalem Ressourcenverbrauch möglich ist. Gängige Optimierungsmethoden des Operations Research wie die mathematische Programmierung sind hierfür prinzipiell geeignet. Aufgrund ihres hohen Abstraktionsniveaus lassen sie sich jedoch nur schwer in betriebliche Planungsprozesse, insbesondere in mittelständischen Unternehmen, einbinden. Daher wird in dieser Arbeit eine neuartige Methode für die Optimalplanung industrieller Produktionssysteme entwickelt, die die Vorteile der Stoffstromnetze mit denen der Parameteroptimierung verbindet: die stoffstromnetzbasierte Optimalplanung. Als formale Schnittstelle zwischen Stoffstromanalyse und Operations Research wird durch die Einbettung eines Stoffstromnetzes in ein Parameteroptimierungsproblem das stoffstromnetzbasierte Optimierungsproblem (SSNOP) definiert. Dabei wird deutlich, dass aus der methodischen Integration nur dann ein sinnvolles Planungswerkzeug resultiert, wenn auch die jeweiligen Modellierungsparadigmen von Stoffstromanalyse und Optimalplanung miteinander verschmolzen werden. Das SSNOP ermöglicht daher nicht nur die angestrebte Erweiterung des Stoffstrommanagements um den Aspekt der automatischen Systemoptimierung. Es induziert darüber hinaus einen Perspektivwechsel von der traditionell eher beschreibenden zu einer entscheidungsorientierten Stoffstromanalyse. Nur durch die systematische Berücksichtigung der Freiheitsgrade eines Produktionssystems in Form von vorhandenen oder potenziellen Handlungs- und Gestaltungsspielräumen entstehen Stoffstrommodelle, die gleichzeitig als Optimierungsmodelle einsetzbar sind. Weiterhin werden in dieser Arbeit konkrete Lösungsansätze für das SSNOP untersucht. In Abhängigkeit von den Eigenschaften des eingebetteten Stoffstromnetzes gibt es zwei Möglichkeiten für die Optimierung: Einerseits die algebraische Reformulierung als mathematisches Programm, welches anschließend mit analytischen Optimierungsalgorithmen gelöst werden kann, andererseits die Anwendung direkter Suchalgorithmen im Rahmen einer simulationsbasierten Optimierung. Weiterhin wird ein Optimierungsmodul für eine stoffstromnetzbasierte Stoffstromanalysesoftware konzipiert, welches beide Lösungsansätze integriert. Mittels numerischer Experimente wird schließlich die Eignung verschiedener direkter Optimierungsalgorithmen zur Lösung des SSNOP untersucht.
The aim of our work was to investigate the habitat preferences of, and specific management measures for, the endangered spider species Eresus kollari Rossi 1846 and the eurytopic species Trochosa terricola Thorell 1856. For this purpose extensive field study data were collected for both spider species in the area of the nature reserve Lueneburg Heath. The ecological niches of the two spider species were also compared. The specific habitat preference of E. kollari was clarified and described in the course of the present studies. Heathland management measures that result in a thin organic layer on the ground, a high temperature at the depth of the spiders’ burrows (10 cm below ground level), and at the same time a relatively high heath cover satisfy the habitat requirements of E. kollari. Comparing the ecological niche of the stenotopic species E. kollari with that of the eurytopic species T. terricola in terms of habitat parameters demonstrated that the two species only differ in the following three factors: ‘tree cover’, ‘thickness of organic layer’ and ‘grass cover’. The reaction scheme of E. kollari appears as a subset of that of T. terricola. In this respect, E. kollari could serve not only as a characteristic species but also as an umbrella species in the Lueneburg Heath region. Against the background of the findings of the habitat modeling, management measures such as prescribed burning and choppering - carried out variably in space and time – seem to be particularly appropriate for maintaining E. kollari’s (but also T. terricola’s) microhabitat requirements in the long term. Due to the poor dispersal power of E. kollari some suitable habitats will probably not be re-colonized by the species. However, long-term monitoring as well as a recolonization experiment for this species should be carried out in the near future in areas providing suitable conditions for lasting conservation of E. kollari in this region of northwest Germany.
Ökologische und soziale Themen werden für Marken zunehmend erfolgsrelevant. Jedoch können Nachhaltigkeitsversprechen einer Marke zu Vertrauensvorbehalten seitens der Stakeholder führen, weshalb die Glaubwürdigkeit einer Nachhaltigkeitsmarke besonders wichtig ist. Zudem wird die Wahrnehmung einer Nachhaltigkeitsmarke heutzutage verstärkt durch Stakeholder mitbestimmt, da sie mittels Social Media eigene Inhalte verfassen und im Social Web veröffentlichen können. Vor diesem Hintergrund wurde in der Dissertation erörtert, wie ein Unternehmen seine Marke durch ökologische und soziale Themen stärken kann. Außerdem wurde untersucht, wo in diesem Entwicklungsprozess soziale Medien gezielt eingesetzt werden können. In diesem Kontext wurde auch der Frage nachgegangen, wie die von Stakeholdern im Social Web verfassten Inhalte in Übereinstimmung mit einer intendierten Nachhaltigkeitsmarke gebracht und deren Kraft genutzt werden können. Zentrales Ergebnis der Dissertation stellt ein anwendungsorientiertes Modell für die systematische Social-Media-Verwendung zur Unterstützung des Nachhaltigkeitsmarkenmanagements dar.
Algae-bacteria-based biotechnology has received more and more attention in recent years, especially in the subtropical and tropical regions, as an alternative method of conventional multistep wastewater treatment processes. Moreover, the algal biomass generated during wastewater treatment is regarded as a sustainable bioresource which could be used for producing biofuel, agricultural fertilizers or animal feeds. Although this technology is attractive, a number of obstacles need to be solved before large-scale applications. The main purposes of this work are to find more effective biomass harvesting strategies and develop high-effective algal-bacterial systems to improve wastewater treatment performance, biomass generation rate and biomass settleability. A wastewater-borne algal-bacterial culture, cultivated and trained through alternate mixing and non-mixing strategy, was used to treat pretreated municipal wastewater. After one month cultivation and training, the acclimatized algal-bacterial system showed high carbon and nutrient removal capacity and good settleability within 20 minutes of sedimentation. Algal biomass uptake was the main removal mechanism of nitrogen and phosphorus. The biomass productivity, nitrogen and phosphorus accumulation in biomass during the wastewater treatment process were investigated. The characterization of the microbial consortium composition in the enriched algal-bacterial system provided new insights in this research field. Aerobic activated sludge which already showed good settleability was used as bacterial inoculum to enhance the wastewater treatment performance and biomass settleability of algal-bacterial culture. The influence of different algae and sludge inoculum ratios on the treatment efficiency and biomass settleability was investigated. There was no significant effect of the inoculation ratios on the chemical oxygen demand (COD) removal. But algae/sludge inoculum ratio of 5 showed the best nitrogen and phosphorus removal efficiencies (91.0 ± 7.0% and 93.5 ± 2.5%, respectively) within 10 days. Furthermore, 16S rDNA gene analysis showed that the bacterial communities were varying with different algae and sludge inoculation ratios and some specific bacteria species were enriched during the operation. Four commonly used and high-potential microalgae species including one cyanobacteria (Phormidium sp.) and three green microalgae species (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens) were cultivated and trained through alternate mixing and non-mixing strategy for tertiary municipal wastewater treatment. After one month of cultivation, the four microalgae species were compared in terms of biomass settleability, nutrient removal rates and biomass productivity. The three green microalgae showed good settleability within 1 h sedimentation and had higher biomass generation rates (above 6 g/m2/d). The nutrient removal efficiencies were 99% for the four selected microalgae species but within different retention time, resulting in 3.66 ± 0.17, 6.39 ± 0.20, 4.39 ± 0.06 and 4.31 ± 0.18 mg N/l/d (N removal rate) and 0.56 ± 0.07, 0.89 ± 0.05, 0.76 ± 0.09 and 0.60 ± 0.05 mg P/l/d (P removal rate) for Phormidium sp., Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens, respectively. A mixed algal culture composed of three selected high-effective green microalgae (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris and Scenedesmus rubescens) was used for tertiary municipal wastewater treatment. The key biotic factor (algal inoculum concentration) and abiotic factors such as illumination cycle, mixing velocity and nutrient strength were studied. Based on the nitrogen and phosphorus balance, it was found that assimilation into algal biomass was the main removal mechanism.
Scaling Strategies of Social Entrepreneurship Organizations – an Actor-Motivation Perspective
(2014)
Despite their sometimes ingenious solutions, many social entrepreneurs fail to scale which is at odds with their overall objective of social change. Yet, though considered highly important in practice, scaling is still under-researched. Taking this imbalance as a starting point, my PhD thesis contributes to the social entrepreneurship literature by shedding new light on the role of the actor-motivation in scaling social ventures. Put together, papers 1-3 try to answer the general research questions of how do actors and their specific motivations, particularly the social entrepreneur, influence the scaling strategies (and success) of social ventures? Based on a brief review of the literature on scaling, I identify social franchising as a promising scaling strategy that requires more research. Here, paper 1 argues that the social mission of the involved actors can serve as an informal functional equivalent to formal contracts as well as a means to safeguard the local small group logic. Paper 2 discusses the effects of stewardship on social franchising coming to the conclusion that stewardship relationships may impede speed of and degree of scaling. Based on these insights, paper 3 more closely analyzes the motivations of social entrepreneurs in a post-founding stage. It empirically constructs a taxonomy of (social) entrepreneurs based on their motivations. To this end, paper 3 employs a three-step methodological approach that combines the inductive insights from 80 interviews with entrepreneurs with a statistical cluster analysis. Following, this paper then discusses contributions of and implications for scaling research as well as to social entrepreneurship, entrepreneurship, and management research.
Human activities have converted natural ecosystems worldwide, mostly for agricultural purposes. This change in land use has been recognized as one of the key drivers causing mass extinction of biodiversity. Yet, there are species which persist particularly in traditional, low-intensity agricultural areas. However, this farmland biodiversity is increasingly threatened by the consequences of land-use intensification and land abandonment. One effect of these two processes is the change in existing landscape structures. This dissertation aimed at quantifying the relationship between biodiversity and landscape structures because a better understanding of current biodiversity patterns and their drivers is needed to navigate biodiversity conservation for a sustainable development. Specifically, this dissertation anticipates the impacts of land-use change on biodiversity in Southern Transylvania, focusing on butterflies and plants as study groups. In a first step, a methodological baseline for subsequent biodiversity studies is developed by exploring an optimal survey strategy, allocating the available resources in a study design that enables high statistical power and covers a wide range of environmental conditions. This study shows that in the highly heterogeneous farmland mosaic of Southern Transylvania, survey effort can be moderately reduced while still showing similar patterns of species richness, species turnover and species composition (Chapter 2). In a second step, biodiversity patterns of plants and butterflies are empirically investigated in response to different landscape structures, particularly towards heterogeneity and woody vegetation cover. These studies provide evidence that all main land-use types in Southern Transylvania, namely arable land, grassland and forests, contribute to an overall landscape pool. Species richness of plants, but not of butterflies, differed significantly between arable land and grassland. Presence of woody vegetation in farmland had a positive effect on plant species richness. Heterogeneity has been found beneficial for butterfly species richness in arable land, but not in grasslands. Species composition of plants was determined by land-use, but butterfly species composition was widely overlapping in arable land and grassland (Chapters 3 & 4). Investigations on the potential spread of invasive plant species in the Transylvanian landscape exhibited that distance to roads and heterogeneity, especially in arable land, were key variables determining the invasibility of the landscape (Chapter 5). By studying movement patterns of butterflies in agricultural landscapes, land-use intensity could be revealed having an impact on butterfly movements. Furthermore, butterflies were found to prefer non-arable patches within farmland (Chapter 6). In a third step, this dissertation conceptually embeds socio-economic considerations into the local and international discourse on sustainable rural development: Reflections on a participatory projects on establishing butterfly monitoring in Romania conclude that involving citizens in biodiversity conservation is possible in Romania, but need tailored approaches which consider the unique social and cultural settings (Chapter 7). Current recommendations from scientific literature to increase the agricultural yield, for example in Eastern European landscapes, through ´sustainable intensification´ for global food security are scrutinized for their engagement with sustainability. This dissertation concludes that genuine sustainable solutions need to respect the various aspects of sustainability, including procedural and distributive justice. Furthermore, it is clarified that general recommendations for agricultural intensification, for instance in Romania, may lead to devastating impacts on biodiversity and ecosystem functions (Chapter 8). This dissertation provides evidence that the beneficial characteristics of the Translvanian farmland are linked to the fine spatial scale of the agricultural mosaic, the amount and distribution of semi-natural elements and the scattered woody vegetation throughout the landscape. Hence, the future of biodiversity depends on human interventions in the ancient cultural landscape. Navigating biodiversity conservation in Southern Transylvania thus needs genuine sustainable solutions, which integrate socially acceptable and ecological meaningful landscape management.
Die Entfernung von Phosphor aus Abwasser bleibt ein Forschungsthema, das in Zukunft nur an Wichtigkeit gewinnen kann. Das wird durch die Umweltauswirkungen der Eutrophierung und den Verlust eines essentiellen Nährstoffes für die Nahrungsmittelproduktion dessen Knappheit immer offensichtlicher wird, immer deutlicher. Auf Kläranlagen werden heute hauptsächlich zwei Techniken verwendet um Phosphor zu entfernen, biologisch aktive Verfahren wie das Enhanced Biological Phosphorus Removal (EBPR) Verfahren und Fällungstechniken unter Verwendung von Metallsalzen. Bei beiden Methoden gibt es gegenwärtig Schwierigkeiten wie z.B. die Instabilität des EBPR Prozesses wegen des Mangels an Wissen über die Grundlagen des Stoffwechselprozesses. Bei der Verwendung von Fällungsmitteln kommt es zu vielen Nachteilen im Zusammenhang mit der Nachbehandlung des Schlammes, bei der Entsorgung kommt es zu dem Verlust der Schlammmassen und damit auch des Phosphors aus dem Nährstoffkreislauf. Das Ergebnis dieser Forschung ist, dass es möglich ist, die Phosphorspeicherkapazität von Belebtschlamm zu erhöhen wenn dieser spezifische Anforderungen erfüllt. Diese Anforderungen werden wie folgt zusammengefasst: Die Schlammmasse muss in der Lage sein, EBPR Prozesse zu entwickeln, auch muss der Schlamm aus einem Belebungsbecken-System kommen, weil die Schlammflocken unter den Umgebungsbedingungen des Reaktors stabilisiert worden sind. Schließlich muss der Belebtschlamm aus einem Verfahren kommen, bei dem man für die Phosphorentfernung keine Metallsalze verwendet. Die erhöhte Phosphorstoffspeicherkapazität der Belebtschlammmassen in Verbindung mit der Möglichkeit den Phosphor aus dem Belebtschlamm über Rücklösung in die wässrige Phase wieder gewinnen zu können, bietet großes Potential in der Zukunft einen in der Abwasserwirtschaft geschlossenen Phosphorkreislauf zu entwickeln und so den Verlust des wichtigen Nährstoffes nachhaltig zu verhindern.
