Industrielle Ökologie : theoretische Annäherung an ein Konzept nachhaltiger Produktionsweisen

Abstract

Diese Arbeit rezipiert den Begriff der "Industriellen Ökologie" (IÖ) von einer transdisziplinären Warte aus. Explizit geprägt und verwendet wird dieser Begriff seit gut einem Jahrzehnt vor allem im angloamerikanischen Sprachraum als "industrial ecology" (IE). Dahinter verbergen sich zwei Hauptströmungen, die im IÖ-Konzept ein gemeinsames Grundkonzept nachhaltiger Produktionsweisen ergeben. Der deskriptive Ansatz der IÖ versucht anhand beschreibender Methoden einen nahezu naturwissenschaftlichen Zugang zu den Stoff- und Energieströmen industrieller Produktionsweisen zu legen, der normative Ansatz geht vom Leitbild der "Nachhaltigen Entwicklung" aus präskriptiv an eine erwünschte industrielle Produktion heran und leitet Szenarien für nachhaltige Produktionssysteme ab, wobei auch die Perspektive nachhaltiger Produkte und Dienstleistungen berücksichtigt wird. Es wird anhand eines transdisziplinären Ansatzes eine theoretische Grundlegung des Begriffes der IÖ vorgenommen. Die angestrebte holistische Sichtweise erfordert dabei einen theoretischen Ansatz, der die Fragestellung in seiner gesamten Breite abzudecken vermag. Hierzu wird zuerst die Metapher "Natur als Vorbild" für industrielles Wirtschaften auf ihre Aussagefähigkeit überprüft und ein vielfältiges Naturbild entwickelt, aus dem sich Implikationen für diese Vorbildfunktion ableiten lassen, die zur Leitlinie für die vorliegende Arbeit werden. Daraus ergibt sich das weitere Vorgehen, anhand der Naturwissenschaft Ökologie grundlegende Prinzipien der Natur aufzufinden, die sich als Übertragungsmuster für eine anthropogene Industrielle Ökologie eignen. In der Ökologie lassen sich typische Muster und "Erfolgsfaktoren" ausmachen, die für die langfristige Entwicklung von Leben auf der Erde bestimmend sind. Daraus ergeben sich Kriterien wie Kreislaufführung von Stoffen, zunehmende Diversität in Ökosystemen, rekursive Wirkungen mit negativen Rückkopplungen, Nischenbildung mit zunehmender Effizienz der Ressourcennutzung, vollkommene Basierung auf Solarenergie, Symbiose und Resilienz, um eine Auswahl zu nennen. In der Gaia-Theorie zeigt sich darüber hinaus, wie komplex die Metabolismen verflochten sind und dass sich nur anhand einer holistischen Sichtweise die ökologischen Wirkungen industriellen Produzierens abschätzen lassen. Da sich zeigt, dass der vorwiegend industriell induzierte anthropogene Metabolismus neben seiner rekursiven Verflechtung mit den natürlichen Systemen stark kulturell determiniert ist, wird die Humanökologie als verbindendes wissenschaftliches Untersuchungsinstrument herangezogen. Nur vor diesem Hintergrundwissen kann eine IÖ zielführend entwickelt und gestaltet werden. Es zeigt sich, dass in den holarchischen Beziehungsgeflechten der Gesellschaft-Umwelt-Interaktion, manifestiert im jeweiligen Metabolismus, selbstorganisatorische Prinzipien und Prozesse auftreten, die aufeinander abgestimmt werden müssen, wenn eine Nachhaltige Entwicklung (in Form der IÖ) angestoßen werden soll. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass sich diese Prozesse nicht auf das ökologische System beschränken, sondern sowohl das gesellschaftliche als auch das ökonomische System betreffen. Die ökonomische Theorie, insbesondere verkörpert in der Umwelt- und Ressourcenökonomik und in der Ökologischen Ökonomik, liefert dafür weitere Argumente. Die damit verbundenen Implikationen fügen zu den ökologischen Argumenten für eine IÖ die ökonomische Dimension hinzu. Produzieren ohne natürliche Ressourcen ist nur theoretisch möglich, reales Wirtschaften muss unter den Prämissen lebensweltlicher Phänomene wie bestands- oder stromknapper Ressourcen unter Berücksichtigung der Gesetze der Thermodynamik aufrecht erhalten werden können. Es wird gezeigt, dass dies in Form einer IÖ möglich ist, die eine wesentliche Prämisse akzeptiert: Die Stoff-Energie-Dualität. Darunter ist zu verstehen, dass jeglicher Metabolismus auf die Zuführung von Energie angewiesen ist. Diese Energie ist langfristig beschränkt auf die Flussgröße Solarenergie. Es kann nur eine begrenzte Menge an Stoffen und Materie langfristig in einer Ökonomie zirkulieren. Diesen Restriktionen versucht die normative IÖ gerecht zu werden, indem die Prinzipien der Natur auch für das Produktionssystem übernommen werden: solare Energieversorgung, Kreislaufführung, Symbiosen und Diversität der regionalen Ansätze. Die hierfür (theoretisch) entwickelten Konzepte der Industriellen Symbiosen, Eco-Industrial Parks, Zero-Emission, Kreislaufwirtschaft, produkt-integrierter Umweltschutz und die dafür entwickelten Management-Tools lassen sich zwar bereits zu einem bunten Strauß von Umsetzungsstrategien zusammenflechten, in der Lebenswelt sind diese Konzepte jedoch erst in rudimentären Ansätzen angekommen. Diese "strategische Lücke" zwischen theoretischem Anspruch der IÖ und der Wirklichkeit industrieller Produktion sollte durch weitere, sowohl theoretische als auch praktisch orientierte Forschungsanstrengungen geschlossen werden.

This thesis analyses the concept of "Industrial Ecology" (IE) from a transdisciplinary viewpoint. IE has been widely discussed for the last 15 years, especially in Anglo-American literature. Two main approaches can be identified within the IE concept for sustainable production: (1) the descriptive approach examines the metabolism of industrial production; (2) the prescriptive approach starts at the concept of "sustainable development" and develops scenarios for sustainable production systems and sustainable products. Nature as a model for industrial production is the basic metaphor for the latter. Between the two approaches lies the socio-ecological axiom of the non-sustainability of current methods of production. This leads to the transdisciplinary approach to build a theoretical framework for IE. The question of interest is, how theoretical implications, empirical phenomena and eco-industrial strategies fit together to reach sustainability. This requires a holistic view. First, the "nature as a model for industrial production" metaphor is examined regarding its ability to deliver a blueprint for IE. Out of the science of ecology basic principles of nature can be derived, which are used as patterns for an anthropogenic IE. Ecological patterns are interpreted as success factors for sustainable production. Special Emphasis is on the development of dissipative structures far away from a thermodynamic equilibrium. They are in a stable flow-equilibrium with their environment,. These patterns are described and analysed by ecosystem theory. Criteria are material cycles, growing diversity in ecosystems, interdependent relations with negative feedbacks, development of niches with increasing efficiency of resource usage, symbiotic relations and resilience, all of which are fuelled by solar energy alone. These criteria are represented in so-called food webs by their material and energy flows. Gaia theory additionally shows, how complex these webs are from a global perspective and that the ecological effects of the industrial metabolism can only be understood in a holistic view. But the industrial metabolism is also strongly determined by economical and social aspects therefore the science of human-ecology is introduced in order to show, how natural, ecological, cultural, economical and technological development influence each other. This background-knowledge then allows the sustainable development of an IE in a theoretical and practical manner. It is shown, that in the holarchic relations of the interaction between society and environment, manifested in the anthropogenic metabolism, principles of self-organisation appear, that can be used to control eco-industrial development. The behaviour of the underlying processes isn't foreseeable and shows bifurcative elements, if specific thresholds (attractors) are crossed. The actual anthropogenic (industrial) metabolism appears to be on the way to cause such a bifurcation; it is unsustainable. Such socio-ecological bifurcation can't be reduced on the ecological effects. They also cause societal and economic damages. The ecological impetus is becoming a socio-economic necessity for survival and thus an instrument for the application of sustainable development. Economic theory, especially represented by environmental- and resource economics and ecological economics delivers additional arguments. Economic actions in principle are oriented at the efficient and effective use of resources (here: labour, capital and nature) in order to produce human welfare. This point (with its implications) adds some economic arguments to the ecological necessity for an IE. Production of goods needs to be run under the implications of phenomena like the natural limits of flows and stocks of different resources and the laws of thermodynamics. It is shown, that this is only possible in a manner that accepts the fact of "material-flow-energy-duality": Each metabolism needs energy. The only sustainable kind of energy is solar energy, and thus only a limited amount of material can be used and circulated in a (spaceship) economy. The normative approach of IE respects these restrictions by transmitting the principles of nature to the production systems: solar energy, recycling, symbioses and diversity of regional approaches. In this context, the following theoretical instruments are developed and their application discussed: Industrial symbiosis, Eco-Industrial Parks, Zero-Emission, circular flow economy and integrated product policy. Together with recently developed management tools for environmental and sustainability management, the instruments of IE seem to be a viable strategy to foster sustainable development. But in practice the theoretical concepts appear to work only in a very reduced manner. This strategic gap between theory and the reality of industrial production should be closed by an eco-industrial development, which must be based on further research in the topic of IE.