92 Seiten Englisch Horw Forschungsgruppe Digital Business Engineering (DBE), HSLU Technik & Architektur Engineering Thomas Reithofer Christoph Imboden (TA) Masterarbeit Tanaka Mandy Mbavarira (TA) Mbavarira Tanaka Mandy, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur 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. 24.01.2020 A Systems Thinking View on Circular Economy in Water öffentlich Nutzungsbedingungen: Das Werk darf nur mit Einwilligung des Autors/Rechteinhabers weiterverwendet werden. Studienordnung für die Ausbildung an der Hochschule Luzern, FH Zentralschweiz Format Format E.g. 237 x 170 cm z.B. 237 x 170 cm Sprache Language Place Ort External partner Externe Praxispartner School Departement Programme/Specialisation Studiengang/Studienrichtung Experte/Expertin Expert Betreuer/Betreuerin Supervisor Es sind alle Betreuer/Betreuerinnnen aufzuführen. Show all supervisors Art der Arbeit Type of assignment Autor/in Author Urheberrechtshinweis Copyright Notice Beschreibung Description Datierung Date Titel Title Klassifikation Classification Licence Lizenzierung Wird bei einer Veröffentlichung durch die HSLU bestätigt. Verwendung der Arbeit: Namensnennung – Nicht-kommerziell – Keine Bearbeitung If publication on website only. Confirmation by HSLU. CC-BY-NC-ND. Hinweis zu Rechtsgrundlagen Notes on legal basis Im Merkblatt unter Hilfe finden Sie den Link zur Studienordnung der HSLU. See Academic Ordinance Governing.