TA Methoden in der Lehre: Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment Prof. Dr. Liselotte Schebek

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

Ökobilanzwerkstatt 2009, Freising: 35 Teilnehmer; Doktoranden aus 15 Universitäten bzw. Forschungseinrichtungen

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.

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

Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment in der Lehre – ein Überblick (I):

Stoffstromanalyse und Life Cycle Assessment in der Lehre – ein Überblick (II): Vorlesung/Veranstaltung Universität für folgende Studiengänge Ökobilanz – Ganzheitliche Bilanzierung - ecodesign Universität Stuttgart Lehrstuhl für Bauphysik (LBP) Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung Ingenieur-Studenten Life Cycle Analysis Universität Graz Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik Master Maschinenbau/ Wirtschaftsingenieurwesen/ Production Science and Management Ökobilanzen Technische Universität Berlin Institut für Technischen Umweltschutz Sustainable Engineering Master Technischer Umweltschutz/ Wirtschaftsingenieurwesen/ Regenerative Energiesysteme Ökobilanzen in der Praxis Universität Bremen Fachbereich 4: Produktionstechnik Bachelor Produktionstechnik Ökobilanzierung TU Braunschweig Studiendekanat Bauingenieurwesen 2 Institut für Abfallwirtschaft Master Umweltingenieurwesen/ Geoökologie/ Bauingenieurwesen

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 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen, Master Geoökologie 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 Nährstoffkreisläufe, Energieflüsse und Ökobilanzen Universität Kassel Ökologische Agrarwissenschaften Master Ökolog. Landwirtschaft Ökologische Systemanalyse ETH Zürich Bau, Umwelt und Geomatik Umweltingenieurwissenschaften (Bachelor)

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.

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 naturwissenschaftlich-ingenieurwissenschaftlichen Kontext sowie in den Problemkontext der Umweltwissenschaften. Die Einbettung spiegelt den disziplinären Hintergrund der Methoden und den Problembezug zum Schutz der Umwelt wider.

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

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

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

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?

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)

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)

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 Rahmen-bedingungen und von Akteurskonstellationen anhand der Fall-beispiele

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.“

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.“

Übungseinheiten Einheit Methodische Elemente Problem-/Anwendungsbezug 1. Einheit: Ziel und Unter-suchungsrahmen 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, Sensitivitäts-betrachtung, Ergebnisdarstellung Diskussion der Ergebnisse Reflektion gesellschaftlicher Bezüge

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 (KIT-GRACE) 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

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

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 Frage-stellungen über projektorientieres Lernen bieten.