Materializing policies for sustainable use and economy-wide management of resources: biophysical perspectives, socio-economic options and a dual approach for the European Union

Policies for Sustainable Use and economy-wide Management of natural Resources (SUMR) throughout the production and consumption system are faced with environmental and socio-economic requirements and regulatory constraints. Based on empirical findings of ongoing trends of resource use, decoupling from economic growth, and transregional problem shifting, the paper outlines a potentially sustainable biophysical basis for production and consumption in the EU. It discusses the main challenges for the major resource groups, describing the specific and the common tasks with regard to biomass, fossil fuels, metals, non-metallic minerals. Adopting a medical metaphor, it suggests that policies for SUMR should follow a dual approach reflecting the long-term need for a main cure of the socio-industrial metabolism in form of a conditioning towards a more mature, resource efficient, and renewables based constitution on the one hand, and a fine tuning of selected material flows (e.g. for optimized recycling and control of hazardous compounds) on the othe hand. Both strategies are deemed complementary and necessary to reduce environmental impact and increase the utility of material use. Action required is exemplified with regard to the three pillars of SUMR, i.e. improved orientation, information and incentives. --Material efficiency,dematerialization,renewables,socio-industrial metabolism,resource use,environmental impacts,sustainable production & consumption,bioeconomy

Die Analyse der Materialintensität von Infrastrukturen zur Unterstützung eines integrierten Ressourcenmanagements

Die Wirkungen von Stoffströmen sind abhängig von der umgesetzten Menge und den spezifischen Auswirkungen pro Mengeneinheit. Die Menge der Extraktion an Primärmaterial aus der Umwelt kann als vorsorgeorientierter Indikator für ein unspezifisches Umweltbelastungspotential herangezogen werden. Die Materialintensitäts-Analyse ermittelt den kumulierten Materialaufwand (=Material Input) nach fünf Hauptkategorien und setzt diesen in Beziehung zum gewünschten Nutzen (= pro Service-Einheit). Beispielhaft wird die Materialintensität verschiedener Systeme der Energieversorgung und des Wasser- und Abwassermanagements verglichen. Ein integriertes Ressourcenmanagement schließt bei einer umfassenden Systemsicht neben einer Minimierung des Ressourcenaufwandes auch die Verminderung kritischer Emissionen ein. Es erfordert ein sektorübergreifendes Stoffstrommanagement und die Berücksichtigung ökonomischer, technologischer, organisatorischer und sozialer Aspekte sowie der regionalen Besonderheiten. Ansätze hierzu werden vorgestellt

Die Analyse der Materialintensität von Infrastrukturen zur Unterstützung eines integrierten Ressourcenmanagements

Die Wirkungen von Stoffströmen sind abhängig von der umgesetzten Menge und denspezifischen Auswirkungen pro Mengeneinheit. Die Menge der Extraktion an Primärmaterialaus der Umwelt kann als vorsorgeorientierter Indikator für ein unspezifisches Umweltbelastungspotential herangezogen werden. Die Materialintensitäts-Analyse ermittelt denkumulierten Materialaufwand (=Material Input) nach fünf Hauptkategorien und setzt diesen inBeziehung zum gewünschten Nutzen (= pro Service-Einheit). Beispielhaft wird die Materialintensität verschiedener Systeme der Energieversorgung und des Wasser- und Abwasser-managements verglichen. Ein integriertes Ressourcenmanagement schließt bei einerumfassenden Systemsicht neben einer Minimierung des Ressourcenaufwandes auch dieVerminderung kritischer Emissionen ein. Es erfordert ein sektorübergreifendes Stoffstrom-management und die Berücksichtigung ökonomischer, technologischer, organisatorischer und sozialer Aspekte sowie der regionalen Besonderheiten. Ansätze hierzu werden vorgestellt. -- The impacts of material flows depend on the flow volume and the specific impacts per unit offlow. The volume of primary materials extracted from the environment can be used as anindicator of unspecific impact potential. Material intensity analysis determines the cumulativematerial requirements (= Material Input) according to five main categories. The input is relatedto the utility and normalized on a per service basis. As examples, the material intensity ofdifferent systems for energy supply and for water and waste water management is compared.Based on a comprehensive systems perspective Integrated Resource Management comprisesminimization of resource requirements as well as reduction of critical emissions. It demands fora sector encompassing material flow management and also considers economical, technological,organisational and social aspects with regard to regional specificities. Approaches to this end arebeing described.Stoffströme,Umweltwirkungen,Indikatoren,Materialintensität,MIPS,Integriertes Ressourcenmanagement,Ver- und Entsorgungssysteme,Elektrizität,Wasser,Abwasser,Schadstoffemissionen,Nährstoffe,Recyclierung,material flows,environmental impacts,indicators,material intensity,MIPS,Integrated Resource Management,supply and waste management systems,electricity,water,waste water,pollutant emissions,nutrients,recycling

Towards sustainable resource management in the European Union

A policy framework for sustainable resource management (SRM) is required bothto guarantee the materials and energy supply of the EU economy and safeguardthe natural resource basis in the future. Goals and strategies for sustaining themetabolism of the economy are described. Data are presented on the materialthroughput and physical growth of the EU's economy, on total materialrequirements (TMR), its composition, the decoupling from economic growth, andthe increased shift to other regions. A first future target Material Flow Balance (t-MFB) of the EU is outlined. Detailed data reveal the top ten resource flows.Policy design for SRM should aim at an integrated and balanced approach alongthe material flow, comprising resource extraction, the product cycle and finalwaste disposal. Strategies and potential instruments to manage fossil fuels, metalsand industrial minerals, construction minerals and excavation are discussed.Possible priorities and examples are given for target setting, focusing on limitedexpansion of built-up area, reduced use of non-renewables, increased resourceproductivity, and shift to sustainable cultivation of biomass. -- Eine politische Rahmensetzung für ein Nachhaltiges Ressourcenmanagement (NRM) wird benötigt, um langfristig die Versorgung der EU-Wirtschaft mitMaterialien und Energie ebenso zu sichern wie die natürliche Ressourcenbasis. Ziele und Strategien für einen nachhaltigen gesellschaftlichen Stoffwechsel werden beschrieben. Daten werden vorgestellt zu Stoffdurchsatz und physischem Wachstum der EU-Wirtschaft, ihrem Globalen Materialaufwand (GMA), seiner Zusammensetzung, Abkopplung vom Wirtschaftswachstum und seiner zunehmenden Verlagerung in andere Regionen. Eine erste Zielstoffstrombilanz der EU wird skizziert. Detaillierte Zahlen belegen die Top Ten der Ressourcenflüsse. Die Politik eines NRM sollte auf einen integrierten und balancierten Ansatz entlang des gesamten Stoffstromes von der Ressourcenextraktion, über den Produktzyklusbis zur Entsorgung abzielen. Strategien und potentielle Instrumente für das Management von fossilen Energieträgern, metallischen Rohstoffen, Industrie-mineralien, Baumineralien und Aushub werden diskutiert. Mögliche Prioritätenund Beispiele für Zielsetzungen werden vorgestellt. Der Fokus liegt auf derBegrenzung des Wachstums von Siedlungs- und Verkehrsfläche, der Reduktion des Einsatzes nicht-erneuerbarer Ressourcen, der Erhöhung der Ressourcenproduktivität und dem Umstieg auf nachhaltige Produktionsweisen für Biomasse.metabolism of the economy,resource management,material flows,physical growth,strategies for sustainability,total resource requirements,policydesign,target setting,Gesellschaftlicher Stoffwechsel,Ressourcenmanagement,Stoff-ströme,physisches Wachstum,Nachhaltigkeitsstrategien,Globaler Materialaufwand,Politikgestaltung,Zielsetzung

Towards a sustainable biomass strategy: what we know and what we should know

The paper reviews the current knowledge on the use of biomass for non-food purposes, critically discusses its environmental sustainability implications, and describes the needs for further research, thus enabling a more balanced policy approach. The life-cylce wide impacts of the use of biomass for energy and material purposes derived from either direct crop harvest or residuals indicate that biomass based substitutes have a different, not always superior environmental performance than comparable fossil based products. Cascading use, i.e. when biomass is used for material products first and the energy content is recovered from the end-of-life products, tends to provide a higher environmental benefit than primary use as fuel. Due to limited global land resources, non-food biomass may only substitute for a certain share of non-renewables. If the demand for non-food biomass, especially fuel crops and its derivates, continues to grow this will inevitably lead to an expansion of global arable land at the expense of natural ecosystems such as savannas and tropical rain forests. Whereas the current aspirations and incentives to increase the use of non-food biomass are intended to counteract climate change and environmental degradation, they are thus bound to a high risk of problem shifting and may even lead to a global deterioration of the environment. Although the balanced approach of the European Union's biomass strategy may be deemed a good principle, the concrete targets and implementation measures in the Union and countries like Germany should be revisited. Likewise, countries like Brazil and Indonesia may revisit their strategies to use their natural resources for export or domestic purposes. Further research is needed to optimize the use of biomass within and between regions. -- Der Beitrag wertet die vorliegenden Erkenntnisse über den Einsatz von Non-Food Biomasse aus. Er diskutiert kritisch die damit verbundenen ökologischen Nachhaltigkeitswirkungen und beschreibt die Forschungsaufgaben, die gelöst werden müssen, um einen ausgewogeneren Politikansatz zu ermöglichen. Die lebenszyklusweiten Umweltbelastungen des energetischen und stofflichen Einsatzes von Biomasse als Roh- oder Reststoffe zeigen, dass Biomasse basierte Produkte andere, nicht immer bessere Umweltauswirkungen aufweisen als fossil basierte. Eine kaskadenförmige Nutzung, bei der Biomasse zunächst materiell für Ge- und Verbrauchsprodukte eingesetzt wird, deren Energiegehalt am Ende ihrer Einsatzphase genutzt wird, ist tendenziell mit einer höheren Umweltentlastung verbunden als der primär energetische Einsatz. Auf Grund der begrenzten globalen Landflächen kann Non-Food Biomasse nur einen gewissen Anteil an nichterneuerbaren Ressourcen ersetzen. Wenn die Nachfrage nach Non-Food Biomasse und ihren Derivaten, speziell nach Biokraftstoffen, weiter ansteigt, wird dies zwangsläufig zu einer Ausdehnung der globalen Ackerfläche zu Lasten von natürlichen Ökosystemen wie Savannen und tropischen Regenwäldern führen. Wenngleich die gegenwärtigen Hoffnungen und Anreize zum verstärkten Einsatz von Non-Food Biomasse darauf abzielen, dem Klimawandel entgegenzuwirken und die Umweltsituation zu verbessern, sind sie daher mit einem großen Risiko verbunden, Probleme zu verlagern und die globale Umweltsituation sogar noch zu verschlechtern. Obwohl der ausgewogene Ansatz der Biomassestrategie der Europäischen Union als ein gutes Prinzip gelten kann, so sollten die konkreten Ziele und Umsetzungsmaßnahmen in der Union und in Ländern wie Deutschland überprüft werden. In gleicher Weise mögen Länder wie Brasilien und Indonesien ihre Strategie zur Nutzung ihrer natürlichen Ressourcen für den Export oder im Inland überprüfen. Weitere Forschungsarbeiten sind nötig, um den Einsatz von Biomasse innerhalb und zwischen den Regionen zu optimieren.

Von Unternehmen zu Nationen

Ein sorgsamer Umgang mit natürlichen Ressourcen gehört zu den Kernthemen von Industrial Ecology. Mit der jeweiligen Betrachtungsebene, vom Unternehmen bis zur globalen Ebene, wechseln die Herausforderungen, Methoden und Lösungsansätze. Gibt es auch Indikatoren, die skalenübergreifend angewandt werden können