Von der Gewinnung bis zur Hütte - Entwicklung und Validierung eines Modells zur sozialen, ökologischen und ökonomischen Risikobewertung von mineralischen Rohstoffen weltweit

Im Bergbausektor werden die Themenfelder soziales und ökologisches Verantwortungsbewusstsein als auch verantwortliche Unternehmensführung, entlang der gesamten Wertschöpfungskette von mineralischen Rohstoffen innerhalb der letzten Dekade intensiv diskutiert. Verstärkt wird dies durch den steigenden Bedarf an mineralischen Rohstoffen für diverse Branchen, wie beispielsweise der High-Tech-Industrie. Hierbei besteht nachweislich in nahezu allen Abschnitten der Wertschöpfungskette eines mineralischen Rohstoffs das Risiko negativer Einflüsse auf die Gesellschaft, Umwelt und die Wirtschaft. Aus diesem Grund entwickelt die DMT GmbH & Co. KG als Projektleitung, TÜV NORD CERT GmbH, beide zugehörig der TÜV NORD GROUP, und weitere Partner aus Industrie und Wissenschaft das Zertifizierungssystem CERA 4in1 – Certification of Raw Materials. Das Projekt wurde teilfinanziert von der European Institute of Innovation and Technology Raw Materials GmbH. Das Ziel des Zertifizierungssystems ist es, die komplette Wertschöpfungskette eines mineralischen Rohstoffs zu umfassen und somit dazu beizutragen, eine Harmonisierung des Markts an Nachhaltigkeitsstandards zu erzielen. Um dies zu realisieren, ist das CERA 4in1 Zertifizierungssystem in vier unterschiedliche, jedoch aufeinander aufbauende, Teilstandards unterteilt. Der CERA 4in1 Performance Standard (CPS) umfasst den nachhaltigen Betrieb eines Unternehmens von den Gewinnungs- und Aufbereitungsprozessen bis hin zu Hüttenbetrieben. In den untergeordneten Implementation Details (ID)-Dokumenten, welche auch als Auditchecklisten definiert werden können, werden dabei die individuellen Gegebenheiten des zu zertifizierenden spezifischen Betriebs berücksichtigt und dienen dadurch als Implementierung der allgemeingültigen CPS-Anforderungen für den spezifischen Anwendungsfall. Der CERA 4in1 Chain of Custody (CCS) umfasst die Rückverfolgbarkeit während des Handels der jeweiligen Zwischenprodukte der einzelnen Wertschöpfungsakteure. Der CERA 4in1 Readiness Standard (CRS) umfasst die komplette Phase der Bergbauplanung und endet mit dem Beginn der Gewinnung. Diese drei Standards beziehen sich auf die vorgelagerte Wertschöpfungskette eines mineralischen Rohstoffs. Der CERA 4in1 Final Product Standard (CFS) umfasst das Kennzeichnen des Endprodukts, für welches die zertifizierten mineralischen Rohstoffe und deren nachgelagerten Produkte verwertet werden. Innerhalb der Dissertation wird die Weiterentwicklung des CPS verfolgt, indem grundsätzlich das CPS-Grundgerüst inhaltlich erweitert und anschließend bewertet sowie ein Modell als Systematik dieses Standards entwickelt und validiert wird. Der Anspruch dieses Modells ist es, alle mineralischen Rohstoffe, deren Lagerstättentypen und besondere Eigenschaften in der Gewinnung bis hin zur Verhüttung, die Betriebsgrößen als auch die lokalen und regionalen Besonderheiten der Betriebsstandorte zu berücksichtigen. Abschließend wird die Effektivität und Erfolgsaussicht des CPS evaluiert. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Effektivität und Erfolgsaussichten des CPS insgesamt von bis zu sechs Parametern abhängig ist. Die „technische und wirtschaftliche Anwendbarkeit“ thematisiert unter anderem die Anwendbarkeit des CPS auf die komplexen und individuellen mineralischen Rohstoffwertschöpfungsketten. Die „internationale Anerkennung“ adressiert die Kompatibilität mit bereits bestehenden Systemen zur Harmonisierung des Angebots an Nachhaltigkeitsstandards. Die „Vertrauenswürdigkeit des Systems“ umfasst die Erlangung der Vertrauenswürdigkeit des CPS seitens diverser Interessensvertreter, während sich der Parameter „Akzeptanz des Kunden“ auf die Bereitwilligkeit der Industrie zur Zertifizierung bezieht. Der „Marktausblick“ steht für die Wirtschaftlichkeit des CPS. Abschließend gilt die „politische Unterstützung“, also die Einbindung des CPS in gesetzliche Regelungen, als optionaler Parameter, da dieser nicht als essentiell eingestuft wird.:ABBILDUNGSVERZEICHNIS XVII TABELLENVERZEICHNIS XIX ABKÜRZUNGEN & AKRONYME XXIII 1 EINLEITUNG 1 1.1 Status quo 1 1.1.1 Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung 5 1.1.2 Internationale Arbeitsorganisation 5 1.1.3 Internationale Allianz für Soziale und Ökologische Akkreditierung und Kennzeichnung 6 1.2 Motivation 12 2 FORSCHUNGSSTRATEGIE 17 2.1 Fragestellung und Zielsetzung 17 2.2 Überblick der Arbeit 18 2.3 Methodik 19 3 CERA 4IN1 ZERTIFIZIERUNGSSYSTEM 22 3.1 Vorarbeiten 22 3.2 Einführung in das CERA 4in1 Zertifizierungssystem mit Schwerpunkt CERA 4in1 Performance Standard 25 3.2.1 Randbedingungen und Zielsetzung des CERA 4in1 Performance Standards 32 3.2.2 Status Quo des CERA 4in1 Performance Standards zu Beginn der Arbeit 32 3.2.3 Weiterentwicklung des CERA 4in1 Performance Standards 36 3.2.4 Bewertung des CERA 4in1 Zertifizierungssystems und des CPS-Grundgerüsts 44 4 ENTWICKLUNG EINES THEORETISCHEN MODELLS ALS SYSTEMATIK DES CERA 4IN1 PERFORMANCE STANDARDS 51 4.1 Zielsetzung des theoretischen Modells 51 4.2 Randbedingungen und Barrieren des theoretischen Modells 51 4.3 Systematik des theoretischen Modells 52 4.3.1 Datengrundlage, Status Quo der CPS-Systematik und genutzte Techniken 53 4.3.2 Identifizierung ökonomischer, ökologischer und sozialer negativer Einflüsse von mineralischen Rohstoffen innerhalb deren Wertschöpfungsketten 56 4.3.3 Entwicklung einer Systematik zur Prävention und Kontrolle der negativen Einflüsse auf die Nachhaltigkeit im Bergbau 59 4.3.4 Gängige Gewinnungs-, Aufbereitungs- bis hin zu Verhüttungsprozesse innerhalb der mineralischen Rohstoffwertschöpfung zur Entwicklung des Grundgerüsts des theoretischen Modells 63 4.3.5 Entwicklung der Systematik des theoretischen Modells 64 4.4 Zweck des theoretischen Modells 65 5 VALIDIERUNG DES THEORETISCHEN MODELLS ANHAND AUSGEWÄHLTER MINERALE 75 5.1 Erläuterung der Methodik und des Zwecks 75 5.2 Erste theoretische Validierung 76 5.2.1 Randbedingungen und Barrieren der ersten theoretischen Validierung 77 5.2.2 Darstellung der Ergebnisse aus der ersten theoretischen Validierung 77 5.3 Problemanalyse 79 5.3.1 Aufgetretene Probleme während der ersten theoretischen Validierung 79 5.3.2 Veränderung der Eingangsparameter 80 5.4 Zweite theoretische Validierung 84 5.4.1 Randbedingungen und Barrieren der zweiten theoretischen Validierung 85 5.4.2 Darstellung der Ergebnisse aus der zweiten theoretischen Validierung 86 5.5 Problemanalyse und Sensitivitätsanalyse 90 5.5.1 Aufgetretene Probleme während der zweiten theoretischen Validierung 90 5.5.2 Sensitivitätsanalyse 95 5.5.3 Veränderung der Eingangsparameter 96 5.5.4 Theoretische Skalierung 104 5.6 Praktische Validierung 105 5.6.1 Erläuterung der Methodik und des Zwecks 106 5.6.2 Randbedingungen und Barrieren 109 5.6.3 Darstellung der Ergebnisse 111 5.6.4 Aufgetretene Probleme und Sensitivitätsanalyse 115 6 FINALE BEWERTUNG DES THEORETISCHEN MODELLS UND DER CPS-SYSTEMATIK 118 6.1 Problemanalyse und Sensitivitätsanalyse 118 6.1.1 Gelöste Probleme und Sensitivitätsanalyse 118 6.1.2 Ungelöste Probleme und Sensitivitätsanalyse 119 7 FAZIT, DISKUSSION, AUSBLICK 121 7.1 Fazit 121 7.1.1 Standardentwicklung 121 7.1.2 Skalierung der Inhalte 122 7.1.3 Automatisierung der Entwicklungsschritte und Auditprozesse 123 7.1.4 Wettbewerb und Akzeptanz 124 7.1.5 Marktausblick 127 7.1.6 Abschlussbewertung 129 7.2 Diskussion 134 7.2.1 Barrieren und Randbedingungen des CPS 134 7.2.2 CPS-Implementierung 135 7.2.3 Auswirkungen 138 7.3 Ausblick 139 7.3.1 Anwendbarkeit, Anerkennung und Zertifizierungsprozess 139 7.3.2 Datenbankanwendung 140 7.3.3 CERA 4in1 Teilstandards und Administration 140 QUELLENVERZEICHNIS 143 ANHANG 155 Anhang A – Schwerpunkte Nachhaltigkeit 155 A.1 Auflistung der Nachhaltigkeitsziele der Agenda 2030 und der Kernthemen nach ISO 26000 155 Anhang B – Tabellenwerke zu Kapitel 4 156 B.1 Vorarbeiten aus Jatlaoui (2018) 156 B.2 Bestehendes umfangreiches Set an Gefahren aus Business Queensland (2019) 162 B.3 Entwicklung des ersten Entwurfs des theoretischen Modells 163 Anhang C – Tabellenwerke zu Kapitel 5 171 C.1 Validierung des theoretischen Modells 171 C.2 Übersicht der umdefinierten Ereignisse 182 C.3 Layout der Auditcheckliste für das Pilotprojekt DRK 19

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements

Combined measurement of differential and total cross sections in the H → γγ and the H → ZZ* → 4ℓ decay channels at s=13 TeV with the ATLAS detector

A combined measurement of differential and inclusive total cross sections of Higgs boson production is performed using 36.1 fb−1 of 13 TeV proton–proton collision data produced by the LHC and recorded by the ATLAS detector in 2015 and 2016. Cross sections are obtained from measured H→γγ and H→ZZ*(→4ℓ event yields, which are combined taking into account detector efficiencies, resolution, acceptances and branching fractions. The total Higgs boson production cross section is measured to be 57.0−5.9 +6.0 (stat.) −3.3 +4.0 (syst.) pb, in agreement with the Standard Model prediction. Differential cross-section measurements are presented for the Higgs boson transverse momentum distribution, Higgs boson rapidity, number of jets produced together with the Higgs boson, and the transverse momentum of the leading jet. The results from the two decay channels are found to be compatible, and their combination agrees with the Standard Model predictions

Searches for the Zγ decay mode of the Higgs boson and for new high-mass resonances in pp collisions at √s=13 TeV with the ATLAS detector

This article presents searches for the Zγ decay of the Higgs boson and for narrow high-mass resonances decaying to Zγ, exploiting Z boson decays to pairs of electrons or muons. The data analysis uses 36.1 fb−1 of pp collisions at √s=13 recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The data are found to be consistent with the expected Standard Model background. The observed (expected — assuming Standard Model pp → H → Zγ production and decay) upper limit on the production cross section times the branching ratio for pp → H → Zγ is 6.6. (5.2) times the Standard Model prediction at the 95% confidence level for a Higgs boson mass of 125.09 GeV. In addition, upper limits are set on the production cross section times the branching ratio as a function of the mass of a narrow resonance between 250 GeV and 2.4 TeV, assuming spin-0 resonances produced via gluon-gluon fusion, and spin-2 resonances produced via gluon-gluon or quark-antiquark initial states. For high-mass spin-0 resonances, the observed (expected) limits vary between 88 fb (61 fb) and 2.8 fb (2.7 fb) for the mass range from 250 GeV to 2.4 TeV at the 95% confidence level

Search for pair production of heavy vector-like quarks decaying into high-pT W bosons and top quarks in the lepton-plus-jets final state in pp collisions at √s = 13 TeV with the ATLAS detector

A search is presented for the pair production of heavy vector-like B quarks, primarily targeting B quark decays into a W boson and a top quark. The search is based on 36.1 fb −1 of pp collisions at √s = 13 TeV recorded in 2015 and 2016 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. Data are analysed in the lepton-plus-jets final state, characterised by a high-transverse-momentum isolated electron or muon, large missing transverse momentum, and multiple jets, of which at least one is b -tagged. No significant deviation from the Standard Model expectation is observed. The 95% confidence level lower limit on the B mass is 1350 GeV assuming a 100% branching ratio to Wt. In the SU(2) singlet scenario, the lower mass limit is 1170 GeV. This search is also sensitive to a heavy vector-like B quark decaying into other final states (Zb and Hb ) and thus mass limits on B production are set as a function of the decay branching ratios. The 100% branching ratio limits are found to be also applicable to heavy vector-like X production, with charge +5/3, that decay into Wt

Search for pair production of vector-like top quarks in events with one lepton, jets, and missing transverse momentum in √s=13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

The results of a search for vector-like top quarks using events with exactly one lepton, at least four jets, and large missing transverse momentum are reported. The search is optimised for pair production of vector-like top quarks in the Z(→νν) t + X decay channel. LHC pp collision data at a centre-of-mass energy of √s=13 TeV recorded by the ATLAS detector in 2015 and 2016 are used, corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb−1. No significant excess over the Standard Model expectation is seen and upper limits on the production cross-section of a vector-like T quark pair as a function of the T quark mass are derived. The observed (expected) 95% CL lower limits on the T mass are 870 GeV (890 GeV) for the weak-isospin singlet model, 1.05 TeV (1.06 TeV) for the weak-isospin doublet model and 1.16 TeV (1.17 TeV) for the pure Zt decay mode. Limits are also set on the mass as a function of the decay branching ratios, excluding large parts of the parameter space for masses below 1 TeV

Search for doubly charged Higgs boson production in multi-lepton final states with the ATLAS detector using proton-proton collisions at √s = 13TeV

A search for doubly charged Higgs bosons with pairs of prompt, isolated, highly energetic leptons with the same electric charge is presented. The search uses a proton–proton collision data sample at a centre-of-mass energy of 13 TeV corresponding to 36.1 fb −1 of integrated luminosity recorded in 2015 and 2016 by the ATLAS detector at the LHC. This analysis focuses on the decays H±±→e±e±, H±±→e±μ± and H±±→μ±μ±, fitting the dilepton mass spectra in several exclusive signal regions. No significant evidence of a signal is observed and corresponding limits on the production cross-section and consequently a lower limit on m(H±±) are derived at 95% confidence level. With ℓ±ℓ±=e±e±/μ±μ±/e±μ±, the observed lower limit on the mass of a doubly charged Higgs boson only coupling to left-handed leptons varies from 770 to 870 GeV (850 GeV expected) for B(H±±→ℓ±ℓ±)=100% and both the expected and observed mass limits are above 450 GeV for B(H±±→ℓ±ℓ±)=10% and any combination of partial branching ratios

Search for photonic signatures of gauge-mediated supersymmetry in 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search is presented for photonic signatures, motivated by generalized models of gauge-mediated supersymmetry breaking. This search makes use of proton-proton collision data at √s = 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb −1 recorded by the ATLAS detector at the LHC, and it explores models dominated by both strong and electroweak production of supersymmetric partner states. Experimental signatures incorporating an isolated photon and significant missing transverse momentum are explored. These signatures include events with an additional photon or additional jet activity not associated with any specific underlying quark flavor. No significant excess of events is observed above the Standard Model prediction, and 95% confidence-level upper limits of between 0.083 fb and 0.32 fb are set on the visible cross section of contributions from physics beyond the Standard Model. These results are interpreted in terms of lower limits on the masses of gluinos, squarks, and gauginos in the context of generalized models of gauge-mediated supersymmetry, which reach as high as 2.3 TeV for strongly produced and 1.3 TeV for weakly produced supersymmetric partner pairs

Measurement of the cross section for isolated-photon plus jet production in pp collisions at √s=13 TeV using the ATLAS detector

The dynamics of isolated-photon production in association with a jet in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV are studied with the ATLAS detector at the LHC using a dataset with an integrated luminosity of 3.2 fb−1. Photons are required to have transverse energies above 125 GeV. Jets are identified using the anti- algorithm with radius parameter and required to have transverse momenta above 100 GeV. Measurements of isolated-photon plus jet cross sections are presented as functions of the leading-photon transverse energy, the leading-jet transverse momentum, the azimuthal angular separation between the photon and the jet, the photon–jet invariant mass and the scattering angle in the photon–jet centre-of-mass system. Tree-level plus parton-shower predictions from Sherpa and Pythia as well as next-to-leading-order QCD predictions from Jetphox and Sherpa are compared to the measurements

Search for supersymmetry in events with four or more leptons in √s =13 TeV pp collisions with ATLAS

Results from a search for supersymmetry in events with four or more charged leptons (electrons, muons and taus) are presented. The analysis uses a data sample corresponding to 36.1 fb −1 of proton-proton collisions delivered by the Large Hadron Collider at s √ =13 TeV and recorded by the ATLAS detector. Four-lepton signal regions with up to two hadronically decaying taus are designed to target a range of supersymmetric scenarios that can be either enriched in or depleted of events involving the production and decay of a Z boson. Data yields are consistent with Standard Model expectations and results are used to set upper limits on the event yields from processes beyond the Standard Model. Exclusion limits are set at the 95% confidence level in simplified models of General Gauge Mediated supersymmetry, where higgsino masses are excluded up to 295 GeV. In R -parity-violating simplified models with decays of the lightest supersymmetric particle to charged leptons, lower limits of 1.46 TeV, 1.06 TeV, and 2.25 TeV are placed on wino, slepton and gluino masses, respectively