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TA Methoden in der Lehre:
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment
Prof. Dr. Liselotte Schebek
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Prof. Dr. Liselotte Schebek
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Prof. Dr. Liselotte Schebek | ITAS-ZTS | 13.04.2015
www.kit.edu
Inhalt
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment: eine
Momentaufnahme
Was wird gelehrt – was sollte gelehrt werden?
Fallbeispiel:
Stoffstromanalyse und LCA als Modul im BSc
Umweltingenieurwesen
Schlussfolgerungen
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Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Freising 2009
Ökobilanzwerkstatt 2009, Freising:
35 Teilnehmer; Doktoranden aus
15 Universitäten bzw.
Forschungseinrichtungen
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Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Nachfrage und Bedarf
Die „Nachfrage“ nach den Methoden Stoffstromanalyse (Material Flow
Assessment, MFA) und insbesondere Life Cycle Assessment (LCA, Ökobilanz)
ist in den letzten Jahren stark gestiegen:
Aktuelle politische Themen (Klimawandel, Rohstoffdebatte);
„Life Cycle Thinking“ als Paradigma zentraler politischer Strategien der EU;
zahlreiche Instrumente von Technologie- und Umweltpolitik erfordern die
praktische Anwendung von LCA, z.B.


EuP-Richtlinie („Ökodesign-Richtlinie)
Nachhaltigkeitsverordnung Biomasse
Stellenmarkt in Wissenschaft und Wirtschaft expandiert.
Es existiert ein großer Bedarf an Expertise zur Anwendung von
Stoffstromanalyse und LCA.
Diesem Bedarf steht offensichtlich noch keine ausreichende
Vermittlung von Methodenkompetenz in der Ausbildung
gegenüber.
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Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Inhalt
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment: eine
Momentaufnahme
Was wird gelehrt – was sollte gelehrt werden?
Fallbeispiel:
Stoffstromanalyse und LCA als Modul im BSc
Umweltingenieurwesen
Schlussfolgerungen
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Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment in der Lehre – ein Überblick (I):
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Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment in der Lehre – ein Überblick (II):
Vorlesung/Veranstaltung
Universität
Ökobilanz – Ganzheitliche Bilanzierung Universität Stuttgart
- ecodesign
Lehrstuhl für Bauphysik (LBP)
Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung
Life Cycle Analysis
Ökobilanzen
Ökobilanzen in der Praxis
Ökobilanzierung
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Universität Graz
Institut für Werkstoffkunde und
Schweißtechnik
für folgende Studiengänge
Ingenieur-Studenten
Master Maschinenbau/
Wirtschaftsingenieurwesen/
Production Science and Management
Master Technischer Umweltschutz/
Technische Universität Berlin
Wirtschaftsingenieurwesen/
Institut für Technischen Umweltschutz
Regenerative Energiesysteme
Sustainable Engineering
Bachelor Produktionstechnik
Universität Bremen
Fachbereich 4: Produktionstechnik
TU Braunschweig
Master Umweltingenieurwesen/
Studiendekanat Bauingenieurwesen 2
Geoökologie/ Bauingenieurwesen
Institut für Abfallwirtschaft
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Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment in der Lehre – ein Überblick (III)
Vorlesung/Veranstaltung
Universität
für folgende Studiengänge
Stoffhaushalt - Grundlagen
Bauhausuniversität Weimar
Fakultät Bauingenieurwesen
Aufbereitung von Baustoffen und
Wiederverwertung
Master
Umweltingenieurwissenschaften/
Infrastruktur und Umwelt
Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment
KIT
Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen,
Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Master Geoökologie
Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment
Universität Darmstadt
Institut IWAR
Fachgebiet Industrielle Stoffströme
Bachelor Bauingenieure/ Geodäsie/
Umweltingenieurwissenschaften
Umweltmanagement und
Ökobilanzierung
TU Bergakademie Freiberg
Lehrstuhl für Umwelt- und
Ressourcenmanagement
Bachelor Umwelt-Engineering/
Angewandte Informatik,
Master Geoökologie
Universität Kassel
Ökologische Agrarwissenschaften
Master Ökolog. Landwirtschaft
ETH Zürich
Bau, Umwelt und Geomatik
Umweltingenieurwissenschaften
(Bachelor)
Nährstoffkreisläufe, Energieflüsse
und Ökobilanzen
Ökologische Systemanalyse
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Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment in der Lehre:
Schlussfolgerungen (I)
Ökobilanzen (Life Cycle Assessment) werden sehr häufig als
Unterthema innerhalb einer Vorlesung mit einem thematischen Bezug
behandelt (z.B. nachhaltige Energieversorgung, ökologisches Bauen,
nachwachsende Rohstoffe...).
Dabei können bestenfalls rudimentäre methodische Kenntnisse
vermittelt werden; eine Kompetenz zur eigenständigen Anwendung der
Methoden wird praktisch gar nicht vermittelt.
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Stoffstromanalyse und Life Cycle
Assessment in der Lehre:
Schlussfolgerungen (II)
Eine kleine Anzahl von Universitäten bieten eigenständige Vorlesungen
zur Ökobilanzierung an; in fast allen Fällen ergänzt durch Übungen mit
(Rechen-) Anwendungen, teilweise zusammen mit Stoffstromanalyse.
Diese Angebote sind vor allem eingebettet in naturwissenschaftlichingenieurwissenschaftlichen Kontext sowie in den Problemkontext der
Umweltwissenschaften.
Die Einbettung spiegelt den disziplinären Hintergrund der Methoden
und den Problembezug zum Schutz der Umwelt wider.
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MFA + LCA lehren:
1) MFA + LCA als Instrumente:
Eingebettet in disziplinären Kontext
natur-/ingeneurwissenschaftliche Prägung
Integration wirtschaftswissenschaftliche Konzepte und Elemente
2) MFA + LCA als Zugang zur Modellierung
Modelle als Abstraktion der Realität
Validierung als notwendige Bedingung der Anwendung
Systemverständnis
3) MFA + LCA als Mittel gesellschaftlicher Gestaltung
Problembezug und Kontext der Methodenwahl
Spiegelung gesellschaftlicher Werte
Mittel einer „modernen“ kontextorientierten Politik; Akteursbezug und
Einbettung in partizipative Prozesse
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Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Inhalt
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment: eine
Momentaufnahme
Was wird gelehrt – was sollte gelehrt werden?
Fallbeispiel:
Stoffstromanalyse und LCA als Modul im BSc
Umweltingenieurwesen
Schlussfolgerungen
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Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Fallbeispiel: TU Darmstadt
BSc Umweltingenieurwesen
Grundstudium ingenieurwissenschaftlich geprägt
Grundvorlesung „Einführung in die
Umweltwissenschaften“ vermittelt Problembezug
Wahlpflichtbereich „Bewertung und Modellierung“
Modul:
„Stoffstromanalyse und
Life Cycle Assessment
im Wahlpflichtbereich
„Bewertung und
Modellierung“
Vorlesung und Übung
4 SWS/6 CP
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Konzeptioneller Aufbau
der Vorlesung (I)
Anschluss an Problembezug der Umweltwissenschaft:
Die Grenzen des Planeten:
Endliche Rohstoffe
Endliche Tragfähigkeit der Umwelt
Welche Strategien gibt es zur Verminderung von
Rohstoffverbrauch und Umweltbelastung?
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Konzeptioneller Aufbau
der Vorlesung (II)
Einführung und „Verortung“ der Methoden an Hand ihre
Untersuchungsgegenstands:
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment untersuchen
...die Stoffflüsse von der Biosphäre in die Technosphäre
...die Stoffflüsse aus der Technosphäre in die Biosphäre
...die Mechanismen innerhalb der Technosphäre, die die
Flüsse von Stoffströmen beeinflussen.
Komplementarität beider Methoden:
Mikroebene (Produktsystem) – Makroebene (Volkswirtschaft)
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Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS)
Konzeptioneller Aufbau
der Vorlesung (III)
Aufbau vom Methodenkompetenz auf
ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen:
Anschluss an Inhalte des Grundstudiums BSc UmweltIng:
 Massen- und Energiebilanzen
 mathematischen Grundlagen der Modellierung;
Fehlerrechnung; statistische Methoden
 Relevanz von Umweltproblemen
 (Umwelt-)Technologien als Fallbeispiele
Ergänzung wirtschaftswissenschaftlicher Elemente:
z.B. Produktionsfunktionen, Gleichgewichtsmodelle,
wirtschaftswissenschaftliche Konzepte für methodische
Wahlmöglichkeiten (z.B. Allokation, Recycling)
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Konzeptioneller Aufbau
der Vorlesung (III)
Vermittlung interdisziplinärer und transdisziplinärer Bezüge:
Modelltechnische Einführung
 Modellierung, Simulation, Validierung
Bezug zur Nachhaltigkeitsdiskussion
 z.B. Diskontierung von Umweltlasten; starke und schwache
Nachhaltigkeit
Diskussion politischer, rechtlicher, gesellschaftlicher Rahmenbedingungen und von Akteurskonstellationen anhand der Fallbeispiele
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Übung in Form eines Planspiels
Halbjahresversammlung des mittelständischen Familienbetriebes
Firma Holzfreund: der Produktleiter, Herr Progress, macht einen
neuen, im Hause ungewohnten Vorschlag:
„Edelstahl ist das neue Holz! In moderner
Innenarchitektur ist es mittlerweile unausweichlich.
Als verantwortungsbewusster Produktmanager muss
ich daher eindringlichst anregen, unser Angebot an
Regalbrettern um eine Edelstahlserie zu ergänzen.“
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Übung in Form eines Planspiels
In diesem Moment könnte man eine Stecknadel fallen hören, fragende
Blicke und gerümpfte Nasen werden in der Runde weitergereicht. Stille.
Als das Raunen am ovalen Tisch stetig zunimmt, ergreift der junge
Geschäftsführer das Wort:
„Ihnen ist bewusst, dass wir mit unserem
Namen für „Holz“ als Werkstoff einstehen,
und das nicht ohne Grund. Wir verwenden
Holz, weil es in der Herstellung und
Entsorgung geringe Emissionen verursacht,
weil Wald das scharf diskutierte
Treibhausgas CO2 aufnimmt und die
Holzverarbeitung vergleichsweise nur
geringe Energiemengen verbraucht.“
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Übungseinheiten
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Einheit
Methodische Elemente
Problem-/Anwendungsbezug
1. Einheit:
Ziel und Untersuchungsrahmen
Systemgrenze, funktionelle Einheit
Projektmanagement
2. Einheit:
Sachbilanz I
Datenaufnahme
Interviewtechniken
3. Einheit:
Sachbilanz II
Berechnung des Produktsystems
Matrizenrechnung
4. Einheit:
Sachbilanz III
Allokation und Systemerweitung
Konzepte der Zuordnung von
Umweltlasten
5. Einheit:
Wirkungsabschätzung
Wirkungskategorien, Normierung,
Gewichtung
Bewertung von Umweltproblemen
6. Einheit:
Auswertung
Ergebnisdarstellung, Sensitivitätsbetrachtung, Ergebnisdarstellung
Diskussion der Ergebnisse
Reflektion gesellschaftlicher Bezüge
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Interdisziplinarität in der
weiteren Lehre
Master-Studiengänge an der TU Darmstadt
MSc Umweltingenieurwesen
Umweltwissenschaften Interdisziplinär; Interdisziplinäres Projekt;
Vertieferbereich Bewertung und Modellierung
MSc Energy Science and Technology (ab WS 2011/2012)
Anwendung auf Energietechnologien
Doktoranden-Ausbildung
Helmholtz-KIT-Graduate School for Climate and Environment (KITGRACE) in Kooperation mit TU Darmstadt
Interdisziplinäre Behandlung von Themen der Klima- und
Umweltforschung
Vermittlung von systemanalytischer und methodischer Kompetenzen im
Bereich Technology Induced Material Flows
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Inhalt
Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment: eine
Momentaufnahme
Was wird gelehrt – was sollte gelehrt werden?
Fallbeispiel:
Stoffstromanalyse und LCA als Modul im BSc
Umweltingenieurwesen
Schlussfolgerungen
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Schlussfolgerungen
TA-Methoden erwachsen aus unterschiedlichen Disziplinen.
Methodische Kompetenz basiert auf einer entsprechenden
disziplinären Einbettung.
Über den Kontexten der Fragestellung, d.h. des zu Grunde liegenden
Problems, für die die Methoden angewandt werden, erschließt sich der
Zugang
 zu anderen disziplinären Methoden
 zu interdisziplinärem wissenschaftlichen Arbeiten
 zum Anschluss an gesellschaftliche Prozesse
Die Lehre sollte sowohl methodisches „Training“ umfassen als auch
den Stellenwert unterschiedlicher Methoden für die Problemlösung
verdeutlichen sowie Anwendungsbezug zu gesellschaftlichen Fragestellungen über projektorientieres Lernen bieten.
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