A Systems Thinking View on Circular Economy in Water
- Titel
- A Systems Thinking View on Circular Economy in Water
- Autor/in
- Datierung
- 24.01.2020
- Beschreibung
- Wasser ist für unsere Existenz von grundlegender Bedeutung und ist durch das steigende
Bevölkerungswachstum, Urbanisierung, Agrarwirtschaft und den Klimawandel zunehmend unter Druck
geraten; all dies wirkt sich auf die Quantität und Qualität unserer Wasserressourcen aus. Die Forschung hat
gezeigt, dass die Wasserversorgungsunternehmen vor Herausforderungen bei der Bereitstellung von
sauberem, sicherem Trinkwasser stehen angesichts einer alternden, kostspieligen Infrastruktur, eines
Wasserpreises, der seinen wahren Wert nicht widerspiegelt, und der Belastbarkeit in einer Zeit, in der die
Gefahr von Überschwemmungen und Dürren allgegenwärtig ist. Mit dem weit verbreiteten linearen Ansatz
der Take-Use-Discharge kann unsere Wasserressourcen nicht länger erhalten, wenn das Abwasser nur
aufbereitet wird, um in die Wasserstraßen zurückgeleitet zu werden (in einigen Fällen verschmutzen sie) und
vor dem Trinken erneut zur Aufbereitung extrahiert zu werden. Dieses lineare Modell ist kostspielig,
energieintensiv und umweltschädlich. Die Kreislaufwirtschaft hat in der Wasserindustrie mehr
Aufmerksamkeit erhalten, um diesen Teufelskreis durch die Schließung von Wasserkreisläufen zu
durchbrechen. Diese Studie bietet eine systemische Sicht auf die Kreislaufwirtschaft im Wasser, indem sie
fragt: Welche wirtschaftlichen und betrieblichen Systemeffekte hat die Kreislaufwirtschaft auf die
Wasserversorgungsunternehmen? In diesem Zusammenhang geht die Kreislaufwirtschaft von der Ellen
MacArthur-Definition als ein industrielles System aus, das durch Absicht und Gestaltung wiederherstellend
oder regenerativ ist. Sie ersetzt das "End-of-Life"-Konzept durch Restauration, verlagert sich auf die Nutzung
erneuerbarer Energien, eliminiert die Verwendung toxischer Chemikalien, die die Wiederverwendung
beeinträchtigen und zielt auf die Beseitigung von Abfall durch die überlegene Gestaltung von Materialien,
Produkten, Systemen und, innerhalb dieses Rahmens, von Geschäftsmodellen ab.
Auf der Grundlage einer Literaturübersicht wird eine ökonomische Sichtweise des städtischen
Wassersystems qualitativ modelliert, auf die mit zusätzlichem Input aus Experteninterviews und Fallstudien
ein Kreislaufwirtschaftssystem modelliert wird. Es wurde festgestellt, dass die Digitalisierung, die
Wasserwiederverwendung und die Rückgewinnung von Ressourcen die wichtigsten Instrumente sind, die die
Kreislaufwirtschaft im Wassersektor unterstützen und durch Effizienz und ein gesteigertes Ertragspotenzial
überzeugende betriebliche Vorteile bieten. Allerdings verlangsamen Fragen der Investitionen, der nicht
kostendeckenden Wasserpreisgestaltung und ein fehlender rechtlicher Rahmen die Akzeptanz. Auf dieser
Grundlage wird die Kreislaufwirtschaft sowohl als Herausforderung als auch als Chance für die
Wasserindustrie gesehen. Es wird empfohlen, die Wassertarifstrukturen neu zu gestalten. Da zirkuläre
Lösungen kontextspezifisch sind, werden weitere Untersuchungen erforderlich sein, um das
Systemverhalten unter Berücksichtigung des lokalen Kontextes quantitativ besser zu
verstehen.
Water is fundamental to our existence and has increasingly been put under pressure by
soaring population growth, urbanisation, agricultural farming and climate change; all of
which impact the quantity and quality of our water resources. Research has shown that
water utilities are faced with challenges in providing clean safe drinking water against a
backdrop of an ageing costly infrastructure, a price of water that is not reflective of its true
value and remaining resilient in a time when the threats of floods and droughts are
pervasive. The widely practiced, linear take-use-discharge approach no longer can sustain
our water resources where wastewater is treated only to be returned to waterways (in some
cases polluting them) and extracted again for treating before drinking. This linear model is
costly, energy intensive and environmentally unsound. Circular economy has been getting
more attention in the water industry to tackle this vicious cycle by closing water loops. This
study provides a systemic view on circular economy in water by asking: What are the
economic and operational system effects of a circular economy on water utilities? In this
context, circular economy assumes the Ellen MacArthur definition as an industrial system
that is restorative or regenerative by intention and design. It replaces the ‘end-of-life’
concept with restoration, shifts towards the use of renewable energy, eliminates the use of
toxic chemicals, which impair reuse, and aims for the elimination of waste through the
superior design of materials, products, systems, and, within this, business models.
Based on a review of literature an economic view of the urban water system is qualitatively
modelled, on top of which a circular water economy system is modelled with additional
input from expert interviews and case studies. It was found that digitalisation, water reuse
and resource recovery are the key tools underpinning circularity in water, providing
compelling operational benefits through efficiencies and a boost in revenue generating
potential. However, issues of investment, non-cost reflective water pricing and a missing
enabling legal framework are slowing their rate of uptake. On this basis circular economy is
seen to represent both a challenge and an opportunity for the water industry. It is
recommended that water tariff structures be redesigned. Given that circular solutions are
context-specific further research is needed to better understand the system behaviour
quantitatively taking into consideration the local context.
- Wasser ist für unsere Existenz von grundlegender Bedeutung und ist durch das steigende
- Urheberrechtshinweis
- Mbavarira Tanaka Mandy, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- A Systems Thinking View on Circular Economy in Water
- Beschreibung
- Wasser ist für unsere Existenz von grundlegender Bedeutung und ist durch das steigende
Bevölkerungswachstum, Urbanisierung, Agrarwirtschaft und den Klimawandel zunehmend unter Druck
geraten; all dies wirkt sich auf die Quantität und Qualität unserer Wasserressourcen aus. Die Forschung hat
gezeigt, dass die Wasserversorgungsunternehmen vor Herausforderungen bei der Bereitstellung von
sauberem, sicherem Trinkwasser stehen angesichts einer alternden, kostspieligen Infrastruktur, eines
Wasserpreises, der seinen wahren Wert nicht widerspiegelt, und der Belastbarkeit in einer Zeit, in der die
Gefahr von Überschwemmungen und Dürren allgegenwärtig ist. Mit dem weit verbreiteten linearen Ansatz
der Take-Use-Discharge kann unsere Wasserressourcen nicht länger erhalten, wenn das Abwasser nur
aufbereitet wird, um in die Wasserstraßen zurückgeleitet zu werden (in einigen Fällen verschmutzen sie) und
vor dem Trinken erneut zur Aufbereitung extrahiert zu werden. Dieses lineare Modell ist kostspielig,
energieintensiv und umweltschädlich. Die Kreislaufwirtschaft hat in der Wasserindustrie mehr
Aufmerksamkeit erhalten, um diesen Teufelskreis durch die Schließung von Wasserkreisläufen zu
durchbrechen. Diese Studie bietet eine systemische Sicht auf die Kreislaufwirtschaft im Wasser, indem sie
fragt: Welche wirtschaftlichen und betrieblichen Systemeffekte hat die Kreislaufwirtschaft auf die
Wasserversorgungsunternehmen? In diesem Zusammenhang geht die Kreislaufwirtschaft von der Ellen
MacArthur-Definition als ein industrielles System aus, das durch Absicht und Gestaltung wiederherstellend
oder regenerativ ist. Sie ersetzt das "End-of-Life"-Konzept durch Restauration, verlagert sich auf die Nutzung
erneuerbarer Energien, eliminiert die Verwendung toxischer Chemikalien, die die Wiederverwendung
beeinträchtigen und zielt auf die Beseitigung von Abfall durch die überlegene Gestaltung von Materialien,
Produkten, Systemen und, innerhalb dieses Rahmens, von Geschäftsmodellen ab.
Auf der Grundlage einer Literaturübersicht wird eine ökonomische Sichtweise des städtischen
Wassersystems qualitativ modelliert, auf die mit zusätzlichem Input aus Experteninterviews und Fallstudien
ein Kreislaufwirtschaftssystem modelliert wird. Es wurde festgestellt, dass die Digitalisierung, die
Wasserwiederverwendung und die Rückgewinnung von Ressourcen die wichtigsten Instrumente sind, die die
Kreislaufwirtschaft im Wassersektor unterstützen und durch Effizienz und ein gesteigertes Ertragspotenzial
überzeugende betriebliche Vorteile bieten. Allerdings verlangsamen Fragen der Investitionen, der nicht
kostendeckenden Wasserpreisgestaltung und ein fehlender rechtlicher Rahmen die Akzeptanz. Auf dieser
Grundlage wird die Kreislaufwirtschaft sowohl als Herausforderung als auch als Chance für die
Wasserindustrie gesehen. Es wird empfohlen, die Wassertarifstrukturen neu zu gestalten. Da zirkuläre
Lösungen kontextspezifisch sind, werden weitere Untersuchungen erforderlich sein, um das
Systemverhalten unter Berücksichtigung des lokalen Kontextes quantitativ besser zu
verstehen.
Water is fundamental to our existence and has increasingly been put under pressure by
soaring population growth, urbanisation, agricultural farming and climate change; all of
which impact the quantity and quality of our water resources. Research has shown that
water utilities are faced with challenges in providing clean safe drinking water against a
backdrop of an ageing costly infrastructure, a price of water that is not reflective of its true
value and remaining resilient in a time when the threats of floods and droughts are
pervasive. The widely practiced, linear take-use-discharge approach no longer can sustain
our water resources where wastewater is treated only to be returned to waterways (in some
cases polluting them) and extracted again for treating before drinking. This linear model is
costly, energy intensive and environmentally unsound. Circular economy has been getting
more attention in the water industry to tackle this vicious cycle by closing water loops. This
study provides a systemic view on circular economy in water by asking: What are the
economic and operational system effects of a circular economy on water utilities? In this
context, circular economy assumes the Ellen MacArthur definition as an industrial system
that is restorative or regenerative by intention and design. It replaces the ‘end-of-life’
concept with restoration, shifts towards the use of renewable energy, eliminates the use of
toxic chemicals, which impair reuse, and aims for the elimination of waste through the
superior design of materials, products, systems, and, within this, business models.
Based on a review of literature an economic view of the urban water system is qualitatively
modelled, on top of which a circular water economy system is modelled with additional
input from expert interviews and case studies. It was found that digitalisation, water reuse
and resource recovery are the key tools underpinning circularity in water, providing
compelling operational benefits through efficiencies and a boost in revenue generating
potential. However, issues of investment, non-cost reflective water pricing and a missing
enabling legal framework are slowing their rate of uptake. On this basis circular economy is
seen to represent both a challenge and an opportunity for the water industry. It is
recommended that water tariff structures be redesigned. Given that circular solutions are
context-specific further research is needed to better understand the system behaviour
quantitatively taking into consideration the local context.
- Wasser ist für unsere Existenz von grundlegender Bedeutung und ist durch das steigende
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- Forschungsgruppe Digital Business Engineering (DBE), HSLU
- Datierung
- 24.01.2020
- Format
- 92 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Mbavarira Tanaka Mandy, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation