Grundlagen und ausgewählte Aspekte der Nachhaltigkeit Prof. Dr. Volker Hoffmann SusTec – Group for Sustainability and Technology

The Challenge: Sustainable Management of a Changing Planet World Population 6,056,528,577 (2001) Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Sustainable Energy Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Water Security Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Sustainable Fisheries Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Food Security Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Sustainable Forestry Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Conservation of biodiversity Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

The Challenge: Sustainable Management of a Changing Planet Source: IPCC Report to the Marrakesh Conference of Parties, 2001

LERNZIELE Grundlegendes Verständnis über Bedeutung und Problematik von Nachhaltigkeit Überblick über Nachhaltigkeitsansätze auf Makro- und Mikroebene

Was ist Nachhaltigkeit? Was ist nachhaltige Entwicklung? EINSTIEGSFRAGE Was ist Nachhaltigkeit? oder Was ist nachhaltige Entwicklung?

BEISPIELE NACHHALTIGKEIT Mögliche Ansätze Weniger Ressourcenverbrauch? Innovation? Erforschung von Substitutionsmöglichkeiten für Rohstoffe? Weniger Emissionen? Gerechtere Verteilung von Gütern? Gerechtere Verteilung von Chancen?! Bessere Ausbildung in sich entwickelnden Ländern? Rücksichtnahme auf andere Lebewesen? Erhalt der Artenvielfalt?

WAS IST EIGENTLICH DAS PROBLEM? 2000 6 2050 12 ? P x C T = I = world population (in billion) = consumption (e.g., energy in kW / capita) = technology factor (relative to today) = impact on earth (energy in kW) 2 4 ? 1 0.5 ? 12 24

DETAILLIERTE BERECHNUNGEN: WORLD MODEL - BEISPIEL

DETAILLIERTE BERECHNUNGEN: WORLD MODEL

MÖGLICHE ENTWICKLUNGEN: STANDARD RUN Wie wahr ? Industrieproduktion per capita Bevölkerung Wie wahrscheinlich ? Rohstoffe Nahrungs- mittel per capita Umwelt- verschmutzung 1900 2000 2100 Source: E.U. v. Weizsäcker, A. B. Lovins, L. H. Lovins: Faktor Vier Doppelter Wohlstand - halbierter Naturverbrauch, Droemer Knaur, 1995

Industrieproduktion per capita MÖGLICHE ENTWICKLUNGEN: DOPPELTE ROHSTOFFVORRÄTE Industrieproduktion per capita Rohstoffe Umwelt- verschmutzung Bevölkerung noch Katastrophaler ? Nahrungs- mittel per capita 1900 2000 2100 Source: E.U. v. Weizsäcker, et al.: Faktor Vier Doppelter Wohlstand - halbierter Naturverbrauch, Droemer Knaur, 1995

Industrieproduktion per capita MÖGLICHE ENTWICKLUNGEN: RESSOURCENPRODUKTIVITÄT +5% P.A. Umwelt- verschmutzung Nahrungs- mittel per capita Bevölkerung Rohstoffe Industrieproduktion per capita Faktor Vier möglich? 1900 2000 2100 Source: E.U. v. Weizsäcker, et al.: Faktor Vier Doppelter Wohlstand - halbierter Naturverbrauch, Droemer Knaur, 1995

BEISPIELE UND PROBLEME DER NACHHALTIGKEIT Mögliche Ansätze Problematik Weniger Ressourcenverbrauch? Innovation? Erforschung von Substitutionsmöglichkeiten für Rohstoffe? Weniger Emissionen? Gerechtere Verteilung von Gütern? Gerechtere Verteilung von Chancen?! Bessere Ausbildung in sich entwickelnden Ländern? Rücksichtnahme auf andere Lebewesen? Erhalt der Artenvielfalt? Vielfalt von Interessen Meinungen Definitionen Kontext International Intergenerationell Interspecies?!

HISTORISCHE ENTWICKLUNG 1972 1987 1992 UNO-Konferenz über die menschliche Umwelt in Stockholm. Beginn internationaler Umweltpolitik, Gründung des UN Environmental Program (UNEP) „Limits to growth“: Bericht an den Club of Rome von Meadows, Meadows und Randers Internationale Konferenz zum Schutz der Ozonschicht in Montreal. Unterzeichnung des „Montreal-Protokolls“ Bericht der Brundtland-Kommission: „Our common future“. Hinweis auf dringenden Handlungsbedarf der gesamten Menschheit UN Conference on Environment and Development (UNCED, „Erdgipfel“ von Rio). Rio Declaration (27 principles), Agenda 21 und UN Klimaschutz Konvention als wichtigste Dokumente

HISTORISCHE ENTWICKLUNG 1997 2002 2004 2005 Dritte „Conference of parties“ (COP3) in Kyoto, Abstimmung des Kyoto-Protokolls zur Verringerung der Treibhausgasemissionen World summit on sustainable development in Johannesburg. Haupt-frage ist Umsetzung von Nachhaltigkeit Ratifizierung des Kyoto Protokolls durch Russland Beginn des Emissionshandels in der EU

BRUNDTLAND-DEFINITION NACHHALTIGKEIT Sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs. Gro Harlem Brundtland (ehem. norwegische Ministerpräsidentin) 1987 Source: Our Common Future, World Commission on Environment and Development, 1987

EINSCHÄTZUNG BRUNDTLAND-DEFINITION Kritikpunkte Befriedigung menschlicher Bedürfnis- se als einzige Zielsetzung Zusätzliche Forderung gesteigerter Ressourcennutzung um Faktor 5-10 Natur lediglich in Lieferantenrolle zur Bedürfnisbefriedigung Keine Ansätze zu Umsetzbarkeit der Zielsetzung geliefert: Problem Makro- vs. Mikroebene Wertung Äußerst hohe Bedeutung durch Auslösen weltweiter Diskussionen Aber "Kompromisslösung" als kleinster möglicher politischer Nenner

ANDERE DEFINITIONEN UND INTERPRETATIONEN Agenda 21 * „Durch eine Vereinigung von Umwelt- und Entwicklungsinteressen und ihre stärkere Beachtung kann es uns jedoch gelingen, die Deckung der Grundbedürfnisse, die Verbesserung des Lebens- standards aller Menschen, einen grösseren Schutz und eine bes- sere Bewirtschaftung der Ökosysteme und eine gesicherte, gedeih- lichere Zukunft zu gewährleisten“ Meadows ** „Nachhaltigkeit ist der Zustand eines Systems, das sich so verhält, dass es (nach menschlichem Ermessen) über unbeschränkte Zeit ohne grundsätzliche und unsteuerbare Veränderungen (…) im Rahmen der gegebenen Umwelt existenzfähig bleibt und vor allem nicht in den Zustand der Grenzüberziehung gerät“ Weltbevölkerungs- Konferenz *** „Nachhaltige Entwicklung als ein Mittel zur Sicherstellung mensch- lichen Wohlergehens, gerecht geteilt von allen Menschen heute und in der Zukunft, erfordert, dass die Wechselbeziehungen zwischen den Völkern, Ressourcen, der Umwelt und Entwicklung vollständig wahrgenommen, richtig gemanagt und in eine harmo- nische, dynamische Balance gebracht werden“ * Rio de Janeiro, 1992. Präambel aus Agenda 21 ** Meadows, Meadows, Randers The new limits to growth *** Kairo, 1994

ELEMENTE NACHHALTIGER ENTWICKLUNG Wirtschaft Zur Operationalisierung wird Nachhaltigkeit gewöhnlich in 3 gleichberechtigte Elemente unterteilt – gleichberechtigt ? Umwelt Soziales

ELEMENTE NACHHALTIGER ENTWICKLUNG Mögliches Dogma Wirtschaft „Nur auf Basis nachhaltiger ökologischer und sozialer Entwicklung lässt sich nach- haltige wirtschaftliche Prosperität erreichen“ Umwelt Soziales

ELEMENTE NACHHALTIGER ENTWICKLUNG Mögliches Dogma Umwelt Soziales „Nur auf Basis nachhaltiger ökonomischer Entwicklung lässt sich nachhaltige ökologische und soziale Entwicklung erreichen“ Wirtschaft

HAUPTPROBLEME MAKRO- UND MIKROEBENE Makroebene Mikroebene Wie kann festgestellt werden, ob sich eine Volkswirtschaft nachhaltig entwickelt? Wie kann Nachhaltigkeit also messbar gemacht werden, was sind Nachhaltigkeitsindikatoren? Wie können einzelne Akteure (z.B. Unternehmen) zur nachhaltigen Entwicklung beitragen? Wie können die Akteure dazu gebracht werden, zur nachhaltigen Entwicklung beizutragen? Wichtig, um ggf. Gegenmaßnahmen treffen zu können, falls Volkswirtschaft nicht nachhaltig ist Wichtig, um sicherzustellen, dass volkswirtschaftliche Nachhaltigkeitsziele erreicht werden

MAKROEBENE: MAXIMIERE INTERTEMPORALE WOHLFAHRT Wohlfahrtsverlauf Cobb–Douglas-Produktionsfunktionen Wohlfahrt = Output per capita Y = a L K (traditionell) Y = a L K R („ökologisch“) Y Output L Labor K Capital R Resources a Konstante Zeit Schlüsselfragen: wie steigert man den Output und welche Produktions- faktoren setzt man dafür ein

MAKROEBENE: ANSÄTZE ZUR NACHHALTIGKEIT Starke Nachhaltigkeit Schwache Nachhaltigkeit Natürliche Ressourcen sind nicht durch Kapital substituierbar Natürliche Ressourcen sind voll durch Kapital substituierbar

MAKROEBENE: ANSÄTZE ZUR NACHHALTIGKEIT Starke Nachhaltigkeit Kritische Nachhaltigkeit Schwache Nachhaltigkeit Natürliche Ressourcen sind nicht durch Kapital substituierbar Kritische natürliche Ressourcen sind nicht substituierbar Natürliche Ressourcen sind voll durch Kapital substituierbar

CHARAKTERISTIKA PHYSIKALISCHER INDIKATOREN Mögliche Indikatoren Kritikpunkte Vorrat Bodenschätze? Schadstoff-Konzentrationen? Aggregierte „Öko-Indikatoren“ ? Auswahl relevanter Indikatoren Referenzpunktproblematik Räumlich und zeitliche Indikatordefinition Aggregationsproblematik

BEISPIEL ÖKOLOGISCHE INDIKATOREN: ECO-INDICATOR '99 Damage to mineral and fossil resources human health Surplus energy for future extraction Acidification/eutrophication Ecotoxicity: toxic stress Climate change Ozone layer depletion Ionizing radiation Respiratory effects Carcinogenesis Concentration minerals Fossil fuel availability Changed pH and nutrient availability Concentration greenhouse gases Concentration in soil Concentration ozone depletion gases Concentration radionuclides Concentration SPM and VOC‘s Concentration in air, water, food Extraction of minerals and fossil fuels ecosystem quality Indicator Normalization and Weighting Exposure and Effect analysis Resource analysis Fate analysis NOx SOx NH3 Pesticides Heavy metals CO2 HCFC Nuclides SPM VOC‘s PAH‘s Damage analysis Source: pré consultants, User manual „Eco-Indicator ´99“, 1999

CHARAKTERISTIKA MONETÄRE INDIKATOREN Mögliche Indikatoren Kritikpunkte Adaptierte Volkswirtschaftliche Gesamtrechnung (Ökosozialprodukt statt Bruttosozialprodukt) Methoden zur Monetarisierung: Zahlungsbereitschaftsanalyse Grenzvermeidungskosten Monetarisierungsmethoden Dominante Stellung BSP

MIKROEBENE: RELEVANZ FÜR UNTERNEHMEN Schlüsselfragen Ist Nachhaltigkeit überhaupt relevant für Unternehmen ? Kann es ökonomisch vorteilhaft sein, sich als Unternehmen nachhaltig zu verhalten ? Wie sollen sich Unternehmen zum Konzept der Nachhaltigkeit positionieren ? Wie können Unternehmen Nachhaltigkeit (oder einzelne Aspekte daraus) umsetzen ?

BEISPIEL: GEÄNDERTE MARKTBEDINGUNGEN FÜR TETRA PAK Marktanteil Milchverpackungen Veränderte Marktbedingungen Ökobilanz ergibt Vorteile für Schlauchbeutel gegenüber Karton Veränderte Werthaltung der Kon- sumenten zeigt Nachfragepotential (Testmärkte) Einführung Schlauchbeutel durch Coop und Migros schweizweit Praktisch keine Reaktionszeit für Tetra Pak und deutliche Umsatz- einbusse >40% 99% 70% 60% 40% 30% <1% Sept. 1990 Juni 1991 1997 Source: Dyllick, Belz, Schneidewind, „Ökologie und Wettbewerbsfähigkeit“, 1997

BEISPIEL: STAKEHOLDERS – MANAGEMENT BEI SHELL Berichterstattung Brent Spar Stakeholder - Management Tiefseeversenkung der „Brent Spar“ Ölplattform ökologisch beste Entsorgungs- option (>30 wissenschaftliche Studien) Kein proaktives Stakeholder - Management Greenpeace - geführte internationale Proteste weiten sich schnell aus Shell begegnet Protesten nur zögerlich und unzureichend („fact & law based“), kein funktionierendes Krisenmanagement Umsatzeinbusse in Deutschland 20-30% Source: Balderjahn, „Nachhaltiges Marketing-Management“, 2004

BEISPIEL: THE „TRAGEDY OF DISCOUNTING“ Imagine… Nehmen Sie an, Sie besitzen ein schönes Stück Regenwald (beste Aussichtslage, gute Verkehrsanbindung und doch ruhige Umgebung, interessante Raumaufteilung etc.). Was machen Sie mit Ihrem Wald? Welche Randbedingungen sind aus ökonomischer Sicht für Ihre Waldstrategie wichtig? Source: Angelehnt an: Costanza, Cumberland, Daly, Goodland, Noorgard, „Einführung in die ökologische Oekonomik“, 2001

BERECHNUNG NET PRESENT VALUE (KAPITALWERT) Der Net Present Value ist eine Grösse, mit der Zahlungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch Abdiskontierung vergleichbar gemacht werden BERECHNUNG NET PRESENT VALUE (KAPITALWERT) Legende NPV Net Present Value C Cash flow i Zinssatz t Zeit (Jahre) Mit dem Net Present Value werden alle zukünftigen Zahlungsströme auf den heutigen Zeitpunkt abdiskontiert. Wenn der NPV positiv ist, ist das Projekt besser als eine Anlage bei der Bank zum Diskontzinssatz. Das Projekt mit dem höchsten NPV ist wirtschaftlich am attraktivsten

COMPANIES SEEM TO THINK ABOUT SUSTAINABILITY ACROSS FOUR HORIZONS Best practices . . . map their product life cycle to reduce environmental footprint . . . use clear metrics for material/energy consumption and waste . . . have a portfolio approach to manage environmental liabilities COMPANIES SEEM TO THINK ABOUT SUSTAINABILITY ACROSS FOUR HORIZONS Seed long- term options Create new short- term value Optimize and protect current operations Manage legacy liabilities How do we minimize remediation costs and limit book value and potential risk from legacy environmental liabilities? How do we minimize environmental footprint? How do we prevent environmental disasters, both upstream and downstream? How do we generate revenue from new products with environ-mental attributes or access to new markets in next 3-7 years? Should we invest in products and processes with potential to transform industries? How do we gain access to new markets over time? Number of companies Many Few

COMMON LEVERS TO PURSUE SUSTAINABILITY Best practices . . . map their product life cycle to reduce environmental footprint . . . use clear metrics for material/energy consumption and waste . . . have a portfolio approach to manage environmental liabilities COMMON LEVERS TO PURSUE SUSTAINABILITY Capital efficiency What is the right environmental investment rate for our firm? How do we measure environmental returns on investments? Should social and environmental considerations affect our corporate investment criteria? Risk management Do we adequately factor key environmental risks into our overall corporate risk assessment, especially risk from climate change? Do we have a clear risk mitigation strategy for environmental issues? Organization What are our social and environmental aspirations? Do they help retain talent? Do we have right talent and organizational structure? Do our governance mechanisms support our sustainability aspirations? External relationships How do key stakeholders perceive our sustainability performance? How should we manage their expectations? How can we best align stakeholders with our strategic objectives?

NACHHALTIGKEITSGRUNDSÄTZE VON UNTERNEHMEN 1. Nachhaltigkeit = Teil der Unternehmens-Strategie 2. Nachhaltigkeit = Verantwortung auf allen Stufen (CEO, ...) 3. Nachhaltige Produkte / Prozesse anstreben 4. Nachhaltigkeitsaspekte = Teil F+E-Strategie 5. Nachhaltigkeitsorientierte Kundenlösungen 6. Unterstützt Nachhaltigkeitsbestrebungen der Gesellschaft 7. Offener Dialog über Nachhaltigkeitsfragen

MÖGLICHE STRATEGIETYPEN – BEISPIEL OEKOLOGIE Strategiebezug Beispiele Gesellschaft Markt Coop Naturaplan Responsible Care Programm der chemischen Industrie Holderbank Brennstoffplanung AEG Hausgeräte Oekologische Marktabsicherung Oekologische Kostenorientierung Defensiv Strategieausrichtung Oekologische Marktentwicklung Oekologische Differenzierung Offensiv Source: Dyllick, Belz, Schneidewind, „Ökologie und Wettbewerbsfähigkeit“, 1997

BEISPIELE NACHHALTIGE PROZESSE American Cyanamid Kronos-Titan In 1992, American Cyanamid launched a 50 Mio $ project to install units for recovering sulfuric acid, acetonitrile, and hydrogen cyanide at one of its sites. The reason behind this measure was the public attention the company got from ranking number one for several years as the biggest polluter in the US ... In 1989 Kronos-Titan, a German producer of TiO2, announced the construction of a 100 Mio $ plant to recover spent sulfuric acid. As recycling seemed unprofitable before, the company used to dump its waste into the North Sea - a practice it had to abandon after growing public opposition... Wäre es für die Firmen besser gewesen, bereits vor Beginn der "Verschmutzungsaktivitäten" nachhaltige Lösungsmöglichkeiten zu identifizieren?

ÖKOKEFFIZIENZ: WAS IST DER BESTE PROZESS Pareto-Kurve (schematisch) Definition 1: Dominanz Eine Alternative A dominiert eine Alternative B, falls die Performance von A diejenige von B in mindestens einer Zielsetzung übertrifft und gleichzeitig in keiner unterlegen ist. Definition 2: Pareto-Optimum Eine Alternative ist Pareto-optimal oder nicht-unterlegen, falls sie nicht von einer anderen Alternative dominiert wird. Definition 3: Pareto-Kurve Eine Pareto-Kurve ist die Gesamtheit aller Pareto-optimalen Alternativen.

ÖKOKEFFIZIENZ: BEISPIEL BLAUSÄURE - HERSTELLUNG Pareto Plot with 4 Process Families MIPS = Material intensity per service unit TAPPS = Total annualized profit per service unit “C“-source + NH3  HCN + ...

CASE DISCUSSION: ELECTRICITY PRODUCTION & KYOTO Imagine… … you are the CEO of a major European electricity producer. Your portfolio contains 25% nuclear, 25% lignite, 25% hardcoal and 25% gas power plants. It is the year 2003. In the light of potentially upcoming emission trading regulation, what do you do ?

Fallstudie I A. Lesen Sie bitte die Nachhaltigkeitsberichte von ABB und Roche durch. Was verstehen die beiden Firmen unter dem Begriff Nachhaltigkeit? Sind Sie gleicher Meinung? Warum ist Nachhaltigkeit ein Thema bei ABB und Roche? B. Lesen Sie den Artikel „Beyond the business case for corporate sustainability“ (Dyllick & Hockerts, 2002) durch. Was verstehen die beiden Autoren unter Nachhaltigkeit (Corporate Sustainability)? Kann Nachhaltigkeit gemessen werden? Wie? Wählen Sie eine der beiden Aufgaben (A oder B). Ihre ‚Lösung‘ ist gruppenweise auf 1-2 A4-Seiten elektronisch an martin.inganas@bepr.ethz.ch spätestens 26.11.2004 abzugeben.

BACKUP

ZAHLUNGSKURVEN PIGMENTINVESTITION Typischerweise bestehen Investitionsprojekte aus Anfangsauszahlungen und späteren Einzahlungen ZAHLUNGSKURVEN PIGMENTINVESTITION Rubinrot Scharlachrot Fragestellungen SFr. Wie kann entschieden werden, welche Investition vorteilhafter ist? Wie können Zahlungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten vergleichbar gemacht werden? Zeit Lebens-dauer

EXKURS: METHODIK DER DISKONTIERUNG Der Geldwert von Zahlungen im Zeitablauf lässt sich durch eine Zinsrechnung bestimmen EXKURS: METHODIK DER DISKONTIERUNG Aufzinsung (Aufdiskontierung) Abzinsung (Abdiskontierung) Frage: Wieviel ist ein in t0 eingesetzter Betrag B0 nach n Jahren wert, wenn Zinsen und Zinseszinsen in Höhe von i% anfallen? Frage: Welcher Betrag B0 ist in t0 einzusetzen, um nach n Jahren den Betrag Bn zu erhalten, wenn Zinsen und Zinseszinsen in Höhe von i% anfallen? Zeitpunkt Betrag t0 B0 t1 B1= B0*(1+i) t2 B2= B0*(1+i) 2 ... ... tn Bn=B0*(1+i) n B0=Bn / (1+i) n Beispiel: Ein Zahlungsversprechen von 121 SFr. in 2 Jahren ist bei einem Zinssatz von 10% heute 100 SFr. wert Beispiel: 100 SFr. heute werden bei einem Zinssatz von 10% in 2 Jahren 121 SFr. wert sein

NET PRESENT VALUE (KAPITALWERT) Vergleiche von Investitionsprojekten können mit dem Net Present Value durchgeführt werden NET PRESENT VALUE (KAPITALWERT) Der Net Present Value (NPV, Kapitalwert, Netto-Barwert) ist DAS wesentliche Kriterium zum Vergleich von Investitionsprojekten

Global mean surface temperature is projected to increase during the 21st century

Increased water availability in some water-scarce regions, and decreased water availability in many water scarce regions

Initially increased agricultural productivity in some mid-latitude regions & reduction in the tropics and sub-tropics even with warming of a few degrees 2020s 2050s 2080s

Increased risk of floods, potentially displacing tens of millions of people, due to sea level rise and heavy rainfall events, especially in Small Island States and low-lying deltaic areas. Bangladesh is projected to lose about 17% of its land area with a sea level rise of one meter - very difficult to adapt due to lack of adaptive capacity