MISO Material Inputs, Stocks und Outputs: Modell globaler Materialflüsse und -bestände

Das Wachstum des globalen Ressourcenverbrauchs hat sich in den letzten Jahren beschleunigt, dabei wird die Belastbarkeit des Planeten schon jetzt überschritten. Ein besseres Verständnis des Stoffwechsels der Gesellschaft ist von grundlegender Bedeutung für eine Reduktion des Ressourcenverbrauches und für Strategien nachhaltiger Entwicklung. Bislang hat sich die Erforschung des Stoffwechsels auf Flüsse von Material konzentriert (z.B.: Entnahme, Handel, Verbrauch) und dabei wichtige Einblicke gewonnen. Den sozio- ökonomischen Beständen von Material die in Infrastrukturen und Gebäuden über Jahrzehnte gebunden sind, wurde weniger Aufmerksamkeit zu teil. Dabei wird immer deutlicher, dass gerade diese Bestände und ihre langfristigen Wirkungen auf den Ressourcenbedarf von zentraler Bedeutung für die zukünftige Entwicklung des Materialverbrauches sind. Dieses Projekt füllt Forschungslücken in diesem Bereich und liefert zum ersten Mal eine umfassende Abschätzung der Entwicklung der globalen gesellschaftlichen Materialbestände. Dafür wird ein dynamisches Stock-Flow Modell entwickelt, das aufbauend auf einer Materialflussdatenbank eine Abschätzung aller gesellschaftlichen Bestände seit 1900 ermöglicht. Damit lässt sich nicht nur die Bestandsentwicklung nach Materialgruppen und Weltregionen ermitteln, sondern auch, welchen Einfluss Recycling und Lebensdauer von Beständen auf den gesellschaftlichen Stoffwechsel, den Bedarf an neuen Materialien und die Potentiale zur Kreislaufführung von Material in der Ökonomie haben. Im Gegensatz zu bisherigen Studien, die sich meist auf einzelne Substanzen (Z.B: Kupfer) konzentrieren, wird erstmals eine konsistente Erfassung sämtlicher Bestände angestrebt, inklusive einer systematischen Quantifizierung von Unsicherheiten. Nach einer Analyse der Ergebnisse bezüglich Mustern und Entwicklungspfaden, Relationen von Material-Beständen und Flüssen, sowie Zusammenhängemit wirtschaftlicher Entwicklung, Wohlstand und Stoffwechselindikatoren, werden im prospektiven Teil mit dem Modell Stoffwechselszenarien bis 2050 berechnet. Die Ergebnisse des Projektes tragen nicht nur zu einem tieferen Verständnis der Funktionsweise und Dynamiken des gesellschaftlichen Stoffwechsels bei, sondern zeigen auch Möglichkeiten und Grenzen von Strategien einer nachhaltigen Ressourcennutzung auf. Wir zeigen, dass eine Reduktion des Materialverbrauches und das Erreichen einer circular economy maßgeblich von Größe, Design und Lebensdauer der gesellschaftlicher Bestände abhängt. Auf dieser Grundlage lassen sich bessere Modelle und Prognosen für die zukünftige Entwicklung des Materialbedarfes, von Abfallmengen und Recyclingpotential entwickeln und damit neue Strategien nachhaltiger Ressourcennutzung und plausible Reduktionsziele ableiten.

Das MISO Projekt untersucht die langfristige Entwicklung des globalen Stoffwechsels der Gesellschaft und den Weg sämtlicher Materialien durch das ökonomische System, von 1900- 2015. Im Fokus liegt dabei die Akkumulation von Materialien in Beständen von Gebäuden, Infrastrukturen und langlebigen Gütern und die Frage, was diese Akkumulation von physischem Kapital für nachhaltige Ressourcennutzung und Kreislaufwirtschaft bedeutet. Diese Bestände sind deshalb so wichtig, weil sie einerseits wichtige Leistungen für materiellen Wohlstand erbringen (z.B.: Wohnen, Mobilität, Ver- und Entsorgung) und andererseits Aufbau, Erhaltung und Betrieb den Verbrauch von Material und Energie antreiben. Unsere Arbeit zeigt, dass der Stoffwechsel der Weltwirtschaft seit 1900 nicht nur um einen Faktor 12 gewachsen ist, sondern sich auch von einem Durchflusssystem auf der Grundlage erneuerbarer Biomasse, hin zu einem System der Materialakkumulation auf der Basis fossiler und mineralischer Materialien entwickelt hat. Der Anteil jener Materialien, die zum Aufbau von langlebigen Beständen genutzt werden, hat sich von unter 20% auf über 50% des jährlichen Materialinputs mehr als verdoppelt. Diese Materialien bleiben Jahrzehnte bis Jahrhunderte in Verwendung, bevor sie als Abfälle anfallen. Dementsprechend hat sich die Masse der Bestände vervielfacht, von 35 auf 960 Mrd. Tonnen. Die Bestände sind damit etwa mit dem BIP gewachsen und ähnlich groß wie der aktuelle Biomassebestand in terrestrischen Ökosystemen. Die Unterschiede zwischen Weltregionen sind nach wie vor sehr groß, in vielen Teilen der Welt ist der Aufbau von Infrastrukturen und Gebäudebestand in vollem Gange; aber auch in den Industrieländern wachsen die Bestände weiter. Diese Entwicklung wird in den nächsten Jahrzehnten den globalen Ressourcenbedarf antreiben. Laut unseren Szenarien würde ein Aufholen zum derzeitigen pro-Kopf Bestand in den Industrieländern bis 2050 eine Steigerung des jährlichen Material- und Energieverbrauches um das 2,5-fache bedeuten, sowie 600 Gt Kohlenstoff emittieren, selbst wenn man substantielle Effizienzgewinne auf allen Ebenen einberechnet. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass sich die Wirtschaft von einer Kreislaufwirtschaft weg entwickelt; der Grad der Kreislaufschließung ist seit 1900 von 50% auf 25% gesunken. Das liegt weniger am Recyclingverhalten, sondern an strukturellen Veränderungen im Stoffwechsel, vor allem an der rapiden Zunahme des Materialverbrauchs, dem Bestandsaufbau und dem hohen Anteil an fossile Ressourcen. Allerdings werden aus alternden Beständen in den nächsten Jahrzehnten sehr große Materialmengen frei, die als Sekundärrohstoffe genutzt werden könnten. Unsere Erkenntnisse leisten einen Beitrag für die Entwicklung von Strategien zu einer Kreislaufwirtschaft und einer Reduktion des Ressourcenverbrauches und sie zeigen, wie wichtig es ist, den Zusammenhang zwischen Ressourcenflüssen, Beständen und Services und Lebensqualität besser zu verstehen.