333.7 Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt
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Responsibility for sustainability is an action guiding concept which relates the abstract norm of sustainability with concrete action contexts. It thereby specifies what bearers of responsibility ought to do. In this thesis, I introduce the concept of responsibility to economic theory, focusing specifically on individual and governmental responsibility for sustainability. Some of the questions I examine are: how should responsibility be distributed among agents? How can agents, who are responsible for several normative aims, solve trade-offs? Do governmental policies affect individuals’ ability to assume responsibility? How can individuals efficiently induce governments to act responsibly? In Paper 1, A utilitarian notion of responsibility for sustainability, I conceptualize and formalize a utilitarian notion of responsibility for sustainability which I then relate to established normative criteria for assessing intertemporal societal choice. I show that responsibility for sustainability can be unambiguously conceptualized in economic models. Furthermore, I affirm that responsibility may provide action guidance even if the aim of sustainability is not feasible. In Paper 2, Verantwortung von Konsumenten für Nachhaltigkeit, I study consumers’ responsibility for sustainability. Particularly, I specify crucial components of this responsibility in order to analyze the relation of consumers’ private and political responsibility. I show that the responsibility for sustainability of consumers comprises three indispensable obligations of which only one concerns consumers’ consumption choices. In Paper 3, Regulation of morally responsible agents with motivation crowding, I focus on the impact of governmental policies on the motivation of an individual to assume moral responsibility. In particular, I study the regulation of a morally responsible individual with motivation crowding in the context of a negative externality. I show that combining consumption taxes with the provision of perfect information is, in many cases, superior to consumption taxes alone. In Paper 4, Endogenous Environmental Policy when Pollution is Transboundary, I examine how individuals which form lobby groups affect the determination of environmental policy when governments seek not only to maximize welfare, but simultaneous maximize support by lobby groups. More specifically, I consider the case in which two countries are linked through transboundary pollution. Environmental policies adopted by self-interested governments may be more stringent than by social welfare maximizing governments. Furthermore, due to the interaction of distortions the space of optimal policies increases: politically optimal tax rates may be too high or too low to optimally internalize the environmental externality.
Conflicts between intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services
(2012)
The principle of sustainability contains two objectives of justice regarding the conservation and use of ecosystems and their services: (1) global justice between different people of the present generation ("intragenerational justice"); (2) justice between people of different generations ("intergenerational justice"). International sustainability policy attaches equal normative importance to both objectives of justice. Accordingly, environmental philosophers ethically justify that people living today and people living in the future have equal rights to certain basic goods, including ecosystems and their services (e.g. Feinberg 1981, Visser’t Hooft 2007). Whereas ideal theories of sustainability and justice do not recognize interdependencies between intragenerational and intergenerational justice, conflicts in attaining the justices possibly arise in policy implementation. Identifying and preventing such conflicts is fundamental to devise an ethically legitimate, politically consistent and actually effective sustainability policy. This dissertation systematically investigates conflicts between intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services. Human wellbeing depends on the services provided by ecosystems. Yet, humans substantially degrade world’s ecosystems, and therewith cause the loss of important ecosystem services (MEA 2005: 26ff.). The idea of sustainability demands to use ecosystem services in accordance with the two objectives of intragenerational justice and intergenerational justice. Reality, however, is far from attaining these objectives: Both today’s global poor and future persons are, resp. will be, disproportionately affected by the loss of vital ecosystem services (MEA 2005: 62, 85). Especially severe affected are the rural poor who directly depend on local ecosystem services for food, income and health. The political discourse on the relationship between the objectives of intra- and intergenerational justice in the use of ecosystem services (‘justice-relationship’) is blurred. Further, the political discourse lacks a common understanding of justice in ecosystem-use and a systematic reflection on the actual ‘justice-relationship’, such as on the factors that cause conflicts between the two justices. In this dissertation, I investigate the ‘justice-relationship’ along three central questions: • What conception(s) of justice can adequately address the distribution of access rights to ecosystem services? • How must sustainability policy be designed to enhance both intragenerational and intergenerational justice in the use of ecosystem services? • (How) Can economics be helpful for characterizing and assessing trade-offs between the two justices? I approach these questions both generally and by the example of a case study, the MASIPAG farmer network in the Philippines. Methodologically, I combine a normative and a positive analysis of the relationship between intra- and intergenerational justice in the use of ecosystem services: The normative analysis serves the explication, justification and reflection of the norms underlying the ‘justice-relationship’; the positive analysis serves the description of the ‘justice-relationship’ in the sustainability discourse and in practical contexts, as well as the provision of explanations on the determinants of the ‘justice-relationship’. As methodological approach, I apply the “comprehensive multi-level approach” as developed by Baumgärtner et al. (2008) – investigating the ‘justice-relationship’ simultaneously on the three levels of (i) concept, (ii) model and (iii) case study.
Intelligent Product Design
(2012)
The aim of this thesis is to generate reality-based hypotheses about the opportunities and obstacles that create the implementation of Cradle to Cradle for the companies Jules Clarysse NV and Steelcase Inc. It discusses further which marketing-mix is appropriate for Cradle to Cradle products. Therefore exploratory expert interviews have been conducted with both companies. The empirical part is introduced by a literature study. From marketing perspective, the Cradle to Cradle approach for product design is investigated while taking into account that academic literature categorizes the concept on the one hand as consistent sustainability strategy, on the other hand as sustainable design. Moreover, the broad use of the expression design, within the literature of the Cradle to Cradle founders, is analyzed. Here, Cradle to Cradle design is holding out the prospect of Triple Top Line growth, rather than meeting only the economic bottom line. In regard of aesthetics, Cradle to Cradle aspires diversity in contrast to prevailing principles of Functionalism and universal design solutions. The ‘hidden‘ design assignment of Cradle to Cradle, service design, is highlighted as sphere that should be progressed. All these considerations form the interview guideline. The interviews serve as reality check whether there result Triple Top Lines and new service models for the companies and explore how aesthetics and tools of the marketing-mix are handled in Cradle to Cradle practice.
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.
Der vielfältige Einsatz von unterschiedlichen organischen Substanzen in Haushalt, Landwirtschaft und Industrie hat zur Folge, dass diese eventuell in die aquatische Umwelt gelangen. Jede dieser Substanzen stellt potentiell eine Gefährdung der verschiedenen Wasserressourcen dar. Deshalb ist zur Sicherung der Trinkwasserqualität eine ständige und umfassende Überwachung der Ressourcen, die für die Trinkwasseraufbereitung verwendet werden, auf diese organischen Spurenstoffe notwendig. Als Ergänzung zum weitverbreiteten Target-Screening gewinnt das Non-Target-Screening mittels HPLC-MS in den letzten Jahren zunehmend bei der Überwachung von für die Trinkwasserherstellung genützter Wasserressourcen an Bedeutung. Diese Arbeit beschreibt neue Strategien für das Screening und die Identifizierung unerwarteter oder unbekannter organischer Spurenstoffe in Wasser mittels HPLC-QTOF-MS. Dabei werden alle Komponenten bei der Datenauswertung berücksichtigt, die mittels der verwendeten Analysenmethode detektierbar sind. Dies entspricht der Grundidee des Non-Target-Screenings. Dabei ist während des Screenings aufgrund der hohen Anzahl an detektierten Substanzen pro Probe eine Fokussierung auf wenige relevante Kontaminanten zwingend notwendig. Deshalb wird eine Probe nicht isoliert betrachtet, sondern es erfolgt eine vergleichende Betrachtung von mehreren Proben mit einer räumlichen, zeitlichen oder prozessbezogenen Beziehung. Die Effizienz der entwickelten Strategien konnte sowohl bei der Identifizierung von unbekannten Substanzen in Grundwasserüberwachungsproben als auch bei der Ermittlung von Oxidationsnebenprodukten von bekannten Kontaminanten (4- and 5-Methyl-1H-benzotriazol) bei der Ozonierung von Donauwasser erfolgreich gezeigt werden. Außerdem wurde für eine effektivere Unterstützung der Identifizierung von Substanzen das Datenbankkonzept DAIOS (Database-Assisted Identification of Organic Substances) angewandt. Schlussendlich können die beschriebenen neuen Strategien für das Screening und die Identifizierung organischer Spurenstoffe in Wasser für zahlreiche andere Anwendungsgebiete und Fragestellungen der Umweltanalytik, wie z.B. Überwachung von Altlastensanierung oder Prozessschritten der Trink- und Abwasseraufbereitung, eingesetzt werden.
Nachhaltigkeitskommunikation ist eine inhaltliche und institutionelle Querschnittsaufgabe, die in formelle und informelle Bildungsprozesse eingebettet ist. Das Konzept einer Bildung für nachhaltige Entwicklung bildet den geeigneten theoretischen Rahmen für die Initiierung und Umsetzung entsprechender Kommunikationsmaßnahmen, die darauf ausgerichtet sind, nicht nur nachhaltigkeitsrelevante Informationen zu vermitteln, sondern auch eine aktive Gestaltung zukunftsfähiger, nachhaltiger Lebensformen und -stile zu ermöglichen und zu fördern. In diesem Kontext befasst sich die vorliegende Dissertation mit der Leitfrage, welche theoretische Rahmung sich für den Einsatz von Ausstellungen zur Vermittlung von Nachhaltigkeitsthemen ergibt. Sie untersucht dabei die Bedingungen und methodisch-instrumentellen Voraussetzungen, die die Wahl geeigneter Vermittlungsinstrumente beeinflussen und geht der Frage nach, welche konzeptionellen Voraussetzungen sich für die Entwicklung, Gestaltung und den Einsatz von Nachhaltigkeitsausstellungen in der Praxis ergeben. Anhand von verschiedenen Praxisbeispielen wird schließlich aufgezeigt, wie sich Nachhaltigkeitsausstellungen evaluieren lassen.
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.
Nachhaltige Energieversorgung spielt eine wichtige Rolle für den Klimaschutz. Dabei gehört die Steigerung der Energieeffizienz zu den zentralen Elementen einer Energiewende. Die vorliegende Fallstudie beschäftigt sich intensiv mit einem in der Policy Analyse bisher vernachlässigten Politikfeld: der Energieeffizienzpolitik. In Deutschland wird viel Energie dazu gebraucht, um Gebäude zu heizen. Hier existieren große wirtschaftliche Effizienzpotentiale. Die EU sieht darin eine „Schlüsselrolle“ und fordert von ihren Mitgliedstaaten mit der Richtlinie 2002/91/EG Rahmenbedingungen für energieeffizientere Gebäude. Mit Ansätzen der EU-Implementationsforschung und der Politikfeldanalyse untersucht die Arbeit den Implementationsprozess dieser Richtlinie zwischen 2003 und 2010 in Deutschland und beschreibt die formale und praktische Effektivität des Ergebnisses mithilfe neu entwickelter kontextspezifischer Kriterien. Eine detaillierte Prozess-Analyse identifiziert relevante Faktoren, die das politische Ergebnis beeinflusst haben. Formal hat Deutschland die EU-Gebäude-Richtlinie größtenteils implementiert. Doch einige Anforderungen sind verspätet oder unbefriedigend praktisch implementiert worden. Eine wichtige Ursache der Verzögerung waren inhaltliche Differenzen zwischen den politischen Ressorts. An der öffentlichen Debatte beteiligten sich starke Befürworter beider Seiten, die den Prozess zusätzlich beeinflussten. Für den Vollzug der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind die Bundesländer zuständig; ihre Kontrolle der energetischen Mindeststandards bei Bestandsgebäuden ist jedoch nicht befriedigend. Es gibt kaum Daten zu der Frage, ob neu gebaute oder sanierte Gebäude den gesetzlichen Anforderungen entsprechen. Ursachen für den mangelhaften Vollzug liegen im Zielkonflikt zwischen ambitionierter Klimaschutzpolitik auf der einen und Bürokratieabbau auf der anderen Seite. Hier war der Bundesrat, der behördliche Stichproben ablehnte, entscheidender Akteur. Die Verzögerungen und die ineffektive praktische Implementation der Richtlinie in Deutschland waren Resultat politischer Auseinandersetzungen. Es gab also keine institutionellen oder administrativen Probleme bei der Implementation im engeren Sinne, wie sie Implementationsdefizite in anderen Fällen erklären. Abschließend werden konkrete Handlungsempfehlungen entwickelt, wie die Bundesregierung eine effektive Implementation der EU-Gebäude-Richtlinie gewährleisten (u.a. bessere formale Implementation des Energieausweises und der Heizungsinspektion sowie effektivere Durchsetzung der EnEV durch Stichprobenkontrollen) und erfolgreich gegen Widerstände von Interessengruppen durchsetzen kann (z.B. indem sie Pro-Effizienz-Interessenkoalitionen stärkt und neben dem Ordnungsrecht auch begleitende Instrumente weiterentwickelt, beispielsweise finanzielle Anreize sowie Information und Beratung, auch um mit dem gängigen Missverständnis aufzuräumen, die EnEV sei freiwillig).