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Wiederverwendung (WV) von Erzeugnissen ist als Ansatz hinsichtlich der Ressourcenschonung zu verstehen. Durch Verwertungsmaßnahmen mit dieser Zielsetzung - Vorbereitung zur Wiederverwendung (VWV) - kann man bewirken, dass einst als Abfall eingestufte Erzeugnisse ihre ursprüngliche Funktion wieder erfüllen, so dass im Prinzip weniger Ressourcen für die Bereitstellung von neuen Produkten beansprucht werden müs-sen. Zumindest theoretisch wäre es dann möglich, nachhaltige Entwicklung mit Wirtschaftswachstum zu vereinbaren. Aus diesem Potenzial ergibt sich die hohe Stellung sowohl von WV als auch von VWV in der so-genannten Abfallhierarchie. Nichtsdestotrotz zeigt die Realität, dass die Umsetzungsmöglichkeiten von WV bzw. VWV bescheiden sind. Auf die Ursachen und Folgen dieses Phänomens geht dieser Aufsatz ein. Schlüsselwörter: Wiederverwendung, Abfallhierarchie, Effizienz, Suffizienz, Konsum-entenverhalten, Ressourcenschutz, Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft

Die Senkung der Abgasemissionen von Dieselmotoren ist ein zentraler Bestandteil der Motoren-Entwicklung. Die positive Beeinflussung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum einen werden durch die Optimierung der innermotorischen Verbrennung die Abgasbestandteile gesenkt. Zum anderen kann mit Hilfe von Abgasnachbehandlungs-systemen der Ausstoß von umweltschädlichen und toxikologischen Abgasbestandteilen minimiert werden. Die Rückführung von Abgas in den Frischluft-Massenstrom (Abgasrückführung, AGR) ist eine konstruktive Maßnahme zur Reduktion von Stickstoffoxid-Emissionen bei Dieselmotoren. Bei diesen Abgasrückführungs-Systemen ist das AGR-Ventil ein zentraler Bestandteil und wird häufig mit einem Kühler kombiniert. Je nach Abgaskonzept des Motors werden Hoch- oder Niederdruck-Abgasrückführung - d.h. das Abgas wird vor oder nach dem Abgasturbolader entnommen - oder eine Kombination aus beiden System eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit werden die Wechselwirkungen und Einflüsse von Ablagerungen in Turbo-aufgeladenen Dieselmotoren betrachtet. Der Schwerpunkt der Untersuchungen wird auf das Teilgebiet dieser Ablagerungen im Hochdruck-AGR-System gelegt, da der zu untersuchende Volkswagen Motor in Fahrzeugen zur Einhaltung der Abgasemissionsstufe Euro 5 mit einer wassergekühlten Hochdruck-AGR und einem Abgasnachbehandlungssystem ausgerüstet ist. Das Abgas der Hochdruck-AGR wird direkt vor dem Abgasturbolader entnommen und wieder der Frischluft-Ansaugstrecke zugeführt. Das entnommene Abgas wird dabei nicht durch Abgasnachbehandlungs-Systeme gereinigt, sondern alle Abgasbestandteile werden über den Kühler und über das Ventil geführt. Dabei kann es zu Verschmutzungen kommen, die potentiell die Kühlleistung, sowie die zurück geführte Abgasmasse und das Brennverfahren beinträchtigen könnten. Im Laufe der Arbeit wird die Arbeitsweise der genannten Abgasrückführung und der verschiedenen Brennverfahren im Dieselmotor eingehend beschrieben. In der vorliegenden Dissertation werden drei Aspekte der genannten Verschmutzungen bzw. Ablagerungen im AGR-System näher untersucht. Erster Aspekt: Zunächst werden die physikalischen und chemischen Ablagerungs-mechanismen aufgezeigt, die zu Verschmutzungen bzw. zu Ablagerungen in AGR-Systemen führen können. Zweiter Aspekt: Die Ablagerungen wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung untersucht. Es konnte dabei festgestellt werden, dass die gefundenen Ablagerungen vollständig organisch-chemischer Natur sind und zum größten Teil aus Dieselruß, polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, unverbranntem Kraftstoff, sowie diversen polymeren Strukturen bestehen. Letztere werden in situ durch die vorherrschenden Temperaturen und vorliegenden Molekül-Kombinationen dargestellt. Dritter Aspekt: Die Einfluss-Faktoren und der Mechanismus der Ablagerungsbildung werden beschrieben und in Motor-Funktionsprüfstand- und in Labor-Versuchen nachgestellt. Insbesondere der Einfluss von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und der Aufbau von organischen Polymeren auf Basis von Phenol-Aldehyd-Harzen, als auch Netzwerk Bildungsmechanismen mit Biodiesel-Molekülen und Veresterungs-Reaktionen haben sich als signifikante Mechanismen herausgestellt. Darüber hinaus kann ein starker Einfluss der Abgas- und Kühler-Temperaturen nachgewiesen werden. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Kühlwasser-Temperatur und Abgas-Temperatur ist, desto besser werden die chemischen Komponenten auf der Kühler-Oberfläche abgeschieden. Zusätzlich verstärken Abgas-Temperaturen bis zu 800 Grad C die Pyrolyse-Reaktionen und damit die Bildung von Netzwerken aus polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. In Verbindung mit anschließenden Abkühlphasen werden die kondensierten Abgas-Bestandteile abgekühlt und der Status einer Netzwerk-Bildungs-Reaktion ´eingefroren´. In Zusammenspiel mit Dieselruß-Partikeln wird eine Oberfläche geschaffen, die weitere Abgas-Komponenten aufzunehmen vermag. Die sich daran anschließenden Hoch-Temperatur-Phasen pyrolysieren das organische Material und erzeugen damit eine feste und festhaftende Oberfläche bzw. Isolationsschicht. Die im Abgas enthaltene Wärme kann nicht mehr über den Wärmetauscher abgeführt werden und die Pyrolyse-Reaktionen werden durch steigende Temperaturen an der Oberfläche verstärkt. Die Ablagerungsbildung katalysiert sich selbst.

Achieving the ‘Great Transformation’ demands a closer consideration of the material basis of technologies, whose broad-scale implementation is often associated with efficiency improvements and progress towards a post-fossil society, but which is largely disregarded as of today. At the same time, the discourse on resource-related issues only rarely evolves around achieving an actual fundamental shift towards sustainability in the sense of a ‘material transition’. The notion of this mutual disconnect – a ‘transformation-material gap’ that exists in both research and practice – is the main driver for this dissertation. Metals fulfill crucial functions in areas as diverse as renewable energy, digitization and life style appliances such as smart home concepts, mobility, communication, or medicine. In the context of sustainability, achieving a more sustainable metal use means (i) minimizing the adverse effects associated with metal production and use and (ii) sustaining the availability of metals in a way that benefits present and future generations. Urgent need to act to avoid bottlenecks as well as meeting the challenge of possible conflicts of use among those areas of application calls for appropriate strategy making to intervene in the complex field of metal production and use that involves various, often interlinked operating levels, actors, and spatial and temporal scales. Located within the field of sustainability science, this dissertation focuses on strategies as a means to intervene in a system. It pursues the question, which design features could guide future strategy making to foster sustainability along the whole metal life cycle, and especially, how a better understanding of temporalities – i.e. understanding time in a diverse sense – could improve strategy design and help to bridge the assumed ‘transformation-material gap’. My research converges the results from four research studies. A conceptual part explores the role of temporalities for interventions in complex and interlinked systems, which adds to the conceptual basis, on which the empirical part builds up to explore present and future interventions in metal production and use. The research revealed three essential needs that future strategies must tackle: (i) managing the complex interlinkages of processes and activities on various operational levels and spatial and temporal scales, (ii) providing clear guidance concerning the operationalization of sustainability principles, and (iii) keeping activities within the planet’s carrying capacity and embracing constant change as an inherent system characteristic. In response to these needs, I developed three guidelines with two design features each (one relating to content, and one to the process of formulating and implementing the strategy) to guide future strategy making: 1. Design strategies based on a profound understanding of the system and its interrelations, but bear in mind context-specific characteristics. (Comprehensive, but tailored.) 2. Design strategies to achieve fundamental change in a cooperative and inclusive manner. (Ambitious, but manageable.) 3. Design strategies to strengthen resilience in a constantly changing environment. (Dynamic, but consistent.) My results show that TIME MATTERS in this respect. If considered in close relation to space and diversely understood in the sense of temporalities, it serves to (i) understand the impact (duration and magnitude) of an intervention, (ii) recognize patterns of change that go beyond establishing linear, one-dimensional connections, and (iii) design interventions in a way that considers the resilience of a system. While these findings can contribute to closer considering our understanding of transformation processes towards sustainability in future interventions in metal production and use, more research is needed on approaches that bring the material basis into closer consideration of transformation processes in research and practice.

The dissertation project focuses on empirically investigating consumers´ attitudes, motiva-tions and purchasing decisions regarding sustainable products. The focus on this micro per-spective, however, does not reflect consumers´ roles within the transformation towards sus-tainable consumption. Therefore, the present framework paper puts the included papers into a greater context and evaluates the findings on a meta-level by applying an enhanced transition management theory. The analysis underlines that consumers´ limited personal capabilities are an underlying reason for unsustainable practices. Therefore, the active engagement not only of consumers, but also of companies is required if the transformation is to be successful. If companies actively support consumers in making sustainable choices, consumers can engage in sustainable consumption with only low cognitive efforts. On this basis, genuine sustainable choices are enabled. The dissertation provides practical implications by highlighting potential measures which will help to promote sustainable products from niches to mainstream. In sum, the dissertation project enhances academic understanding of consumers´ sustainable purchas-ing behavior and reveals the potential of integrating such insights into the management of transformations towards sustainable consumption.