Advancement of the water footprint of Products and Regions in Concept, Operationalisation and Consideration of Spatially Explicit Water Availability
| dc.date.accessioned | 2024-09-10T15:26:28Z | |
| dc.date.available | 2024-09-10T15:26:28Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-2024091010804 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/16030 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.relation.haspart | doi:10.1038/s43247-020-00080-9 | |
| dc.relation.haspart | doi:10.1016/j.resconrec.2022.106806 | |
| dc.relation.haspart | doi:10.1038/s43247-022-00521-7 | |
| dc.relation.haspart | doi:10.1038/s43247-023-01054-3 | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
| dc.subject.ddc | 300 | |
| dc.subject.ddc | 500 | |
| dc.subject.ddc | 550 | |
| dc.title | Advancement of the water footprint of Products and Regions in Concept, Operationalisation and Consideration of Spatially Explicit Water Availability | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | The supply of clean freshwater already poses challenges to some regions of the world and this situation is expected to worsen in the future. Improving water security is considered one of the major tasks of the 21st century. The Water Footprint (WF), used as umbrella term for established approaches, can contribute to this by correlating physical water use and water pollution with regional water availability and thus highlighting overuse. In order to derive directionally sound and meaningful recommendations for action, it is first necessary to address obstructive weaknesses and limitations of the WF approach. These include, in particular, the inconsistent treatment of supposedly different relevant water uses, an insufficient spatial resolution and the often narrow perspective of WF analyses. This cumulative dissertation aims to contribute to the reduction of these difficulties through conceptual work, highresolution, spatially explicit considerations and application of the WF at the level of society as a whole. Four publications are presented, which first create a coherent conceptual basis for the definition of quantitative and qualitative water use in the context of regional hydrology, enable a high spatial resolution of water use taking into account regional water availability, and identify the greatest possible starting points for improving water security by determining local hotspots in a global context. The concept of the Water Scarcity Footprint is primarily designed for an application in the context of Life Cycle Assessment (LCA) and can distinguish between direct water use at the location of a system under consideration and indirect water use within the upstream supply chains of the system (LCA-WSF). It is scalable and transferable to other applications, as also illustrated throughout the thesis. When embedding the LCA-WSF in an integrative analysis of key environmental impacts, a hotspot analysis can highlight where environmental sustainability is systematically neglected and help to ensure that improving only the water situation does not weaken the overall environmental performance. The conceptual framework is demonstrated through case studies of raw material extraction with a focus on lithium, renewable feedstock electricity generation and storage technologies as well as agricultural production for the German bioeconomy. The often limited data availability is reflected in partly high uncertainties, but main results are considered to be directionally sound. Future work and further developments of the WF approach should increasingly consider water use in mining and diffuse sources of water pollution, as well as contribute to the formulation of socially binding reduction targets for water use, so that the WF can fully unfold its potential for improving regional water security. | eng |
| dcterms.abstract | Die Versorgung mit hinreichend sauberem Süßwasser stellt bereits jetzt einige Regionen der Erde vor Herausforderungen und es ist zu erwarten, dass sich diese Situation zukünftig noch verschärft. Die Verbesserung von Wassersicherheit gilt als eine der großen Aufgaben des 21ten Jahrhunderts. Der Wasser-Fußabdruck (WF), ein Sammelbegriff für etablierte Konzepte, kann einen Beitrag dazu leisten, indem er physische Wasserverbräuche und Wasserverschmutzung mit der regionalen Wasserverfügbarkeit in Beziehung setzt und so Übernutzung aufzeigt. Um richtungssichere und aussagekräftige Handlungsempfehlungen abzuleiten, müssen aber zunächst hinderliche Schwächen und Einschränkungen des WF Ansatzes addressiert werden. Dazu gehören insbesondere die inkonsistente Behandlung von vermeintlich verschieden relevanten Wassernutzungen, eine zu geringe räumliche Auflösung und der oftmals eingeengte Blickwinkel von WF Analysen. Die vorliegende kumulative Dissertation möchte durch konzeptionelle Arbeiten, hoch aufgelöste, räumlich explizite Betrachtungen und Anwendung des WF auf gesamtgesellschaftlicher Ebene zur Verminderung dieser Schwierigkeiten beitragen. Dazu werden vier Publikationen vorgestellt, die nacheinander zunächst eine geschlossene konzeptionelle Basis für die Definition von quantitativer und qualitativer Wassernutzung im Kontext regionaler Hydrologie schaffen, eine hohe räumliche Auflösung von Wassernutzung unter Berücksichtigung der regionalen Wasserverfügbarkeit ermöglichen sowie durch Identifizierung von lokalen Brennpunkten im globalen Kontext größtmögliche Ansatzpunkte für eine Verbesserung von Wassersicherheit aufzeigen. Das Konzept des Wasserknappheits- Fußabdrucks (Water Scarcity Footprint, WSF) ist in wesentlichen Aspekten auf eine Anwendung im Rahmen der Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) ausgelegt und kann zwischen direkter Wassernutzung am Ort eines betrachteten Systems und indirekter Wassernutzung innerhalb der vorgelagerten Lieferketten des Systems unterscheiden (LCA-WSF). Er ist allerdings skalierbar und auf andere Anwendungen transferierbar, wie auch im Verlauf der Arbeit dargestellt. Bei einer Einbettung des LCA-WSF in eine integrative Analyse wesentlicher Umweltwirkungen kann eine Brennpunktanalyse aufzeigen, wo ökologische Nachhaltigkeit systematisch vernachlässigt wird, und dazu beitragen, dass eine Verbesserung nur der Wassersituation nicht die ökologische Performanz insgesamt schwächt. Der konzeptionelle Rahmen wird an verschiedenen Fallstudien demonstriert, darunter die Extraktion von ausgewählten Mineralen und Metallen mit einem Fokus auf Lithium, Technologien zur Erzeugung und Speicherung von Elektrizität aus erneuerbaren Rohstoffen sowie landwirtschaftliche Importe und die inländische Produktion der deutschen Bioökonomie. Infolge seines Umfangs ist das erweiterte Konzept nicht für alle Fragestellungen gleichermaßen gut geeignet, kann aber angepasst werden. Die oft eingeschränkte Datenverfügbarkeit schlägt sich in teilweise hohen Unsicherheiten nieder, auch wenn die Hauptergebnisse als richtungssicher eingestuft werden. Zukünftige Arbeiten und Weiterentwicklungen des WF sollten die Wassernutzung im Bergbau und diffuse Quellen von Wasserverschmutzung stärker integrieren sowie zur Formulierung von gesellschaftlich bindenden Reduktionszielen für Wassernutzung beitragen, damit der WF sein Potenzial zur Verbesserung regionaler Wassersichheit voll entfalten kann. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Schomberg, Anna Christine | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-05-17 | |
| dcterms.extent | xix, 209 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen | |
| dc.contributor.referee | Bringezu, Stefan (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Flörke, Marina (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Giljum, Stefan (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Wassernutzung | ger |
| dc.subject.swd | Wasserverbrauch | ger |
| dc.subject.swd | Wasserversorgung | ger |
| dc.subject.swd | Umweltbilanz | ger |
| dc.subject.swd | Nachhaltigkeit | ger |
| dc.subject.swd | Erneuerbare Energien | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true | |
| ubks.kumDiss | true |
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