Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen

Professur für Nachhaltiges Energie- und Stoffstrommanagement

Abkürzung der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen "unr" in der Farbe sand auf grünem, kreisförmigen Hintergrund

Materialien und Energie werden benötigt, um Städte, Industrien und Infrastrukturen zu bauen und zu betreiben. Gleichzeitig sind die Bereitstellung von Energie und die Materialproduktion eine der Hauptursachen für globale Umweltkrisen, wie der Klimawandel und die Abholzung von Wäldern.

Unsere Mission ist die Gewinnung wissenschaftlicher Erkenntnisse über die nachhaltige Bereitstellung und Nutzung von Materialien und Energie für verschiedene Grade wirtschaftlicher Entwicklung, Kulturen und Lebensstile. Unsere Szenariomodelle und Bewertungswerkzeuge ermitteln die wirksamsten angebots- und nachfrageseitigen Strategien zur Entkopplung von Ressourcennutzung und menschlichem Wohlergehen.

Wir unterstützen eine offene Wissenschaft und betreiben ein Forschungsportal  mit einem Blog, einer Datenbank mit Visualisierung, Information zu unseren Modellen sowie umfangreichem Lehrmaterial.

Aktuelles

Unser Fachgebiet trifft sich

2026 ISIE Socio-Economic Metabolism conference
6-8 July Cambridge, UK

Wir freuen uns auf die Reise zur 2026er ISIE-Konferenz zum Thema „Sozioökonomischer Metabolismus“ in Cambridge.
Die Forschung im Bereich des sozioökonomischen Metabolismus (SEM) befasst sich mit großen globalen und lokalen Herausforderungen aus der Perspektive von Material- und Energieflüssen, Beständen und Prozessen. Auf der Konferenz präsentieren ForscherInnen aus allen Weltregionen ihre SEM-Forschungsergebnisse,sowie Innovationen bei Forschungsmethoden, -instrumenten oder -konzepten.

Konferenz-Webseite

Neue Publikation

Materialeffizienzstrategien für PKWs in den Provinzen Chinas

Die Dekarbonisierung der chinesischen PKW-FLotte ist für die Erreichung der Klimaziele von entscheidender Bedeutung. Neben der Umstellung auf Elektrofahrzeuge ist auch die Umstellung auf eine Kreislaufwirtschaft für Fahrzeugmaterialien von entscheidender Bedeutung. Unsere Szenarioanalyse zeigt, dass ambitionierte Strategien zur Materialeffizienz und eine geringere Mobilitätsnachfrage zwischen 2023 und 2050 zu einer Einsparung von insgesamt 1055 Mt an Primärmaterialien führen werden. Eine klimafreundliche Energieversorgung und mehrere Strategien zur Kreislaufwirtschaft könnten es China ermöglichen, seine Klimaziele für 2030 bei hoher Mobilitätsnachfrage zu erreichen und die sektoralen Emissionen bis 2050 auf 423 Mt CO2 zu reduzieren.

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Neue Publikation

Potenzial für Kreislaufwirtschaft im globalen Gebäudesektor – von Stefan Pauliuk und Kollegen

Gebäude verursachen weltweit ca. 30 % des Endenergieverbrauchs, 18 % der Treibhausgasemissionen und etwa 65 % des Materialverbrauchs. Die verschiedenen Strategien der Kreislaufwirtschaft (weniger Materialverbrauch, längere Nutzung, besseres Recycling) können zusammen mit Holzgebäuden die materialbedingten Emissionen von Produkten und Dienstleistungen reduzieren. Eine ambitionierte Kreislaufwirtschaft kann den kumulativen Primärmaterialbedarf für 2020-2050 von 80 auf 30 Gigatonnen (Gt) für Zement und von 35 auf 15 Gt für Stahl verringern. Die kumulierten Treibhausgasemissionen für den Zeitraum 2020-2050 können so um bis zu 44 % gesenkt werden, wobei der größte Beitrag von Strategien zur Senkung des Materialbedarfes stammt, d. h. von einer geringeren Wohnfläche pro Kopf und leichteren Gebäuden. Ein praktisch klimaneutraler Gebäudesektor ist unter Verwendung von Holz in manchen Weltregionen möglich, allerdings nur bei Kombination von angebots- und nachfrageseitigen Kreislaufwirtschaftsstrategien.

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Anwendung unserer Forschungsergebnisse in der Politik

Europas neue CO2-Steuer auf importierte Waren basiert auf unseren Forschungsergebnissen

Beim Import von Waren in die EU aus Regionen, in denen keine CO2-Emissionspreise gelten, wird eine Ausgleichsabgabe erhoben, um gleiche Wettbewerbsbedingungen für inländische Hersteller und Importeure zu schaffen. Aber welche importierten Waren sollten mit einer Abgabe belegt werden und in welcher Höhe? Hier hat unsere Arbeitsgruppe eine Liste von Industriegütern mit hohem Stahl- und Aluminiumanteil erstellt. Nach einer Risikoanalyse durch Kollegen von Technopolis wurden 180 Waren aus dieser Liste für die Abgabe ausgewählt. Unsere Ergebnisse halfen der EU-Kommission dabei, ein wirksames und faires CO2-Bepreisungssystem aufzubauen.

Hintergrundbericht

Neue Publikation

Ein Optionsraumansatz für die Holznutzung

Die Holznutzung ist für den Klimaschutz von entscheidender Bedeutung, aber die diskutierten Strategien reichen von einer Steigerung der Ernte bis hin zur Erhaltung der Wälder. Um bestehende Widersprüche in Einklang zu bringen, konzipieren wir einen Optionsraum, der sowohl soziale als auch ökologische Erfordernisse und Nachhaltigkeitsziele berücksichtigt. Wir koppeln das Stoffkreislaufmodell RECC an das Waldwachstumsmodell CRAFT, um den Optionsraum für die Holznutzung im globalen Gebäudesektor und in den aktuellen Waldgebieten von 2020 bis 2050 zu quantifizieren. In 12 der 16 resultierenden Szenario-Kombinationen übersteigt das Holzangebot die Nachfrage nach Holz als Baumaterial. Eine wesentliche Steigerung der Holzintensität in Gebäuden innerhalb ökologischer Grenzen ist nur in einem Szenario mit geringerer Nutzfläche und ambitionierter Kreislaufwirtschaft möglich, was die Notwendigkeit einer differenzierten Betrachtung der Nachhaltigkeit der Holznutzung unterstreicht.

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Themenseiten

Highlights

Zentrale Veröffentlichungen zu angemessenen Lebensstandards und Konsumkorridoren

Angemessene Lebensstandards sind Schwellenwerte für wichtige Dienstleistungen, die zur Armutsbekämpfung erforderlich sind, wie Unterkunft, Ernährung, Kommunikation und Transport. In aktuellen Veröffentlichungen quantifizieren wir die Menge an Materialien in Beständen und Flüssen, die erforderlich ist, um einem Menschen einen angemessenen Lebensstandard zu ermöglichen. Weltweit sind dafür ein Material-Fußabdruck (MF) von etwa 6 Tonnen pro Person und Jahr und Bestände in Gebäuden, Produkten und Infrastruktur von etwa 43 Tonnen pro Person erforderlich.

Ein angemessener Lebensstandard, wirtschaftliche Ungleichheit und die gesamte Wirtschaftsleistung sind nicht unabhängig voneinander! Eine neue Studie von Stefan Pauliuk zeigt, dass die Hauptindikatoren für die durchschnittliche Dienstleistung pro Kopf, der Gini-Koeffizient der Ungleichheit und der persönliche angemessene Lebensstandard in einer einfachen, aber grundlegenden Ausgleichsgleichung miteinander verknüpft sind. Diese Gleichung kann verwendet werden, um Konsumkorridore für Wohlfahrt innerhalb der planetaren Grenzen zu definieren.

Wir sind Teil von CIRCOMOD: EUProjekt zur Szenariomodellierung der Kreislaufwirtschaft für die Eindämmung des Klimawandels

Ein großer Teil aller Treibhausgasemissionen entsteht in der Materialproduktion, z.B. in Zementwerken und der Stahlindustrie. Ziel der Kreislaufwirtschaft ist es, den Einsatz natürlicher Ressourcen in der Produktion zu verringern und das Recycling, die längere Nutzung von Produkten durch besseres Design, Reparatur und Wiederaufbereitung zu fördern. Die derzeitigen wissenschaftlichen Modelle und Szenarien für die Politikgestaltung berücksichtigen Strategien für die Kreislaufwirtschaft bisher nicht. CIRCOMOD wird eine neue Generation von Szenariomodellen entwickeln, um diese Lücke zu schließen.

Exzellenzcluster „Zukunft der Wälder“ (Future Forests)

Unsere Forschungsgruppe ist am Exzellenzcluster „Future Forests – Adapting Complex Social-ecological Forest Systems to Global Change” beteiligt. Diese große Forschungsplattform startet 2026 und umfasst mehr als 50 Forscher. Unser Beitrag konzentriert sich auf die Entwicklung von Szenarien und Transformationspfaden für die zukünftige Nutzung von Holz in verschiedenen Anwendungsbereichen, von langlebigen Holzmaterialien bis hin zu innovativen Holzprodukten wie hard carbon für Batterien. Unser Ziel ist es, den potenziellen Klimanutzen dieser Holzanwendungen zu verstehen und zu ermitteln, unter welchen wirtschaftlichen und politischen Bedingungen dieser Nutzen realisiert werden kann.

Offen zugängliche Lehrmaterialsammlung: Industrial Ecology Open Online Course (IEooc)

Der Industrial Ecology Open Online Course (IEooc) ist eine umfangreiche Sammlung von Online-Lehrmaterial, das die wichtigsten Konzepte, Methoden, Daten und Anwendungen der industriellen Ökologie und sozial-metabolischen Forschung dokumentiert und erklärt. Der Kurs dient als Einführung für angehende Forscher im Bereich der industriellen Ökologie und der sozial-metabolischen Forschung und ist für UniversitätsstudentInnen aller Ebenen sowie Promovierende geeignet.

Open-Science-Portal

Unsere Arbeitsgruppe betreibt das Forschungsportal www.industrialecology.uni-freiburg.de/ mit umfangreicher frei zugänglicher Infrastruktur (Datenbanken, Modelle, Visualisierungen und Lehrmaterial) für Industrieökologie und die sozial-metabolische Forschung. Außerdem betreiben wir einen Blog, in dem wir über unsere Forschung und die Projekte, an denen wir beteiligt sind, berichten.

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