Ökonomische Bewertung von Kreislaufwirtschaftssystemen

Diplomarbeit

von

Jan Ulrich Doster

am
Institut für Industriebetriebslehre
und Industrielle Produktion (IIP)
der
Universität Karlsruhe (TH)

Karlsruhe, Dezember 2000

I Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ... 7
1.1 Ausgangslage und Problemstellung ... 7
1.2 Zielsetzung und Lösungsweg ... 8

2 Determinanten einer Kreislaufwirtschaft ... 11
2.1 Ökologische Determinanten ... 11
2.1.1 Internationale Maßnahmen zur Durchsetzung einer Kreislaufwirtschaft ... 11
2.1.2 Nationale Maßnahmen zur Durchsetzung einer Kreislaufwirtschaft ... 12
2.2 Ökonomische Determinanten ... 13
2.3 Sonstige Determinanten ... 16

3 Ansätze industrieller Kreislaufwirtschaftssysteme ... 17
3.1 Definition des Begriffs der "Kreislaufwirtschaft" ... 17
3.2 Konzept einer Kreislaufwirtschaft ... 18
3.3 Aspekte einer Kreislaufwirtschaft ... 21
3.4 Modelle zur Darstellung von Kreislaufwirtschaftssystemen ... 23
3.4.1 Modelle zur Abbildung von Stoffflüssen ... 23
3.4.1.1 Einfaches Quellen-Senken-Modell ... 23
3.4.1.2 Quellen-Senken-Modell mit Schnittstellen zwischen den Stationen ... 25
3.4.1.3 Kreislaufmodell mit Schnittstellen für die Rückführung von Gebrauchsgütern ... 27
3.4.1.4 Modell der unterschiedlichen Recyclingformen für die in der Kreislaufwirtschaft fließenden Stoffe ... 29
3.4.2 Modelle zur Abbildung von Unternehmenspotentialen bei Realisierung einer Kreislaufwirtschaft ... 31
3.4.2.1 Potentiell neue Geschäftsaktivitäten bei Einführung einer Kreislaufwirtschaft ... 32
3.4.2.2 Optionen zur Erweiterung des Wirtschaftsbereichs einer Unternehmung im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft ... 33
3.4.3 Modelle zur Abbildung ökonomisch-ökologischer Interdependenzen ... 35
3.4.3.1 Das Modell der Circular Economy ... 35
3.5 Zusammenfassung: Ansätze zur Beschreibung von Kreislaufwirtschaftssystemen in der Literatur ... 39

4 Das Lebenszykluskonzept und ausgewählte Ansätze zur ökonomischen Bewertung von Stoffen und Produkten in einer Kreislaufwirtschaft ... 41
4.1 Abgrenzung der Kosten- von der Lebenszyklusrechnung ... 41
4.2 Die Phasen des Lebenszyklus ... 43
4.3 Ausgewählte Lebenszykluskonzepte ... 45
4.3.1 Der Produktlebenszyklus (PLZ) ... 45
4.3.1.1 Übersicht ... 45
4.3.1.2 Der Beobachtungszyklus ... 48
4.3.1.3 Der Entstehungszyklus ... 49
4.3.1.4 Der Marktzyklus ... 49
4.3.1.5 Der Entsorgungszyklus ... 50
4.3.1.6 Der Nachsorgezyklus ... 52
4.3.1.7 Der Servicelebenszyklus ... 53
4.3.2 Der Technologielebenszyklus (TLZ) ... 55
4.3.2.1 Das Technologielebenszyklusmodell von Ford/Ryan ... 56
4.3.2.2 Das Technologielebenszykluskonzept von Arthur D. Little ... 58
4.3.2.3 Das erweiterte Technologie-Technik-Lebenszyklusmodell nach Höft ... 59
4.3.3 Weitere Lebenszykluskonzepte ... 62
4.4 Weitere Ansätze zur ökonomischen Bewertung von Stoffen und Produkten in der Kreislaufwirtschaft ... 65
4.4.1 Kosten- und erlösbasierte Ansätze ... 65
4.4.1.1 Target Costing ... 65
4.4.1.2 Activity Based Costing ... 69
4.4.1.3 Life Cycle Costing ... 71
4.4.2 Zahlungsstrombasierte Ansätze ... 72
4.4.2.1 Dynamische Methoden der Investitionsplanung ... 72
4.4.2.2 Zahlungsstrombasierte Lebenszyklusrechnung ... 73
4.5 Zusammenfassung: ökonomische Ansätze in der Literatur als Instrumente zur Abbildung von Objekten in Kreislaufwirtschaftssystemen ... 73

5 Kreislauforientierte Ansätze in der Produktionswirtschaft ... 75
5.1 Einführung und Grundbegriffe ... 75
5.2 Systematisierungsansätze von Produktionsmodellen ... 76
5.2.1 Anzahl der Produktionsfaktoren und Produkte ... 76
5.2.2 Komplexität des Produktionsprozesses ... 78
5.2.3 Substitutionalität und Limitationalität ... 78
5.2.4 Erfassung des Zeitablaufs der Produktion ... 80
5.3 Übersicht über die Ansätze in der Produktionstheorie ... 81
5.4 Produktionsfunktionen zur Abbildung industrieller Produktionssysteme ... 85
5.4.1 Spezialfall einer Produktionsfunktion: die Leontieff-Technologie ... 86
5.5 Einbeziehung von Umweltaspekten/Recycling in die Produktionstheorie am Beispiel der Leontieff-Technologie ... 88
5.5.1 Entsorgung nicht verwertbarer Nebenprodukte ... 89
5.5.2 Recycling verwertbarer Nebenprodukte ... 91
5.5.3 Entsorgung und Recycling von Nebenprodukten ... 93
5.5.4 Zielkonflikte und Lösungsmöglichkeiten ... 94
5.6 Zusammenfassung: Einbindung von Nebenprodukten und kreislaufwirtschaftlichen Ansätzen in der Produktionstheorie ... 95

6 Schlusswort und Ausblick ... 97

7 Literaturliste ... 98

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage und Problemstellung
Nachdem das Wirtschaften nach dem zweiten Weltkrieg in erster Linie von der Produktivität und dem Wachstum bestimmt war, bekam in den letzten Jahren und Jahrzehnten im Zuge der Globalisierung der Aspekt der Ökologie immer mehr Bedeutung. Darüber hinaus wurde erkannt, dass die während eines Produktionsverlaufs anfallenden Abfälle und Kuppelprodukte nicht nur zu Lasten der Umwelt gehen, sondern auch die Ressourcenproduktivität gering halten (Siestrup 1999, S. 1).

Gleichzeitig verändern sich aber auch die Abfallmärkte. Bislang kamen die umweltschonenden technischen Entwicklungen immer erst nach entsprechendem Druck durch gesetzliche Maßnahmen, doch der zunehmende Rückgang nichterneuerbarer Rohstoffe wird vermutlich die Fortschritte im Sekundärrohstoff- und Kreislaufwirtschaftssektor auch ohne Vorgaben beschleunigen. Dies hat nachhaltige Auswirkungen auf die Wertschöpfungsstruktur der Volkswirtschaft und auf die Kooperation von Unternehmen, unabhängig ihrer Branche (Rukowsky 1998, S. 2).

Der Sichtweise der Industrie stehen gesetzliche Rahmenbedingungen und Kontrolleinrichtungen (z.B. Öko-Audits) gegenüber, sowohl auf Länder- und kommunaler Ebene, als auch europa- bzw. weltweite Maßnahmen (Siestrup 1999, S. 1). Diese wurden im Laufe der Zeit weiterentwickelt, und müssen den äußeren Bedingungen und Anforderungen Rechnung tragen.

In manchen Unternehmen gibt es freiwillige ökologische Aktivitäten und auch unternehmensweite Ansätze zu integriertem Umweltschutz, in vielen Unternehmen scheitern diese jedoch an gegensätzlichen ökologischen und ökonomischen Zielen bzw. stehen erst gar nicht zur Diskussion. Umgekehrt weisen die Unternehmen auf fehlende staatliche Anreize zu einer ökologischen Orientierung hin, die über das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz hinausgehen. Ihr nicht-ökologisches Verhalten wird durch eine kurzfristig ausgelegte ökonomische Einstellung begründet, sorgt aber langfristig für eine extreme Verschärfung der Ressourcenknappheit und des sozialen Ansehens der Unternehmen, sowie zu einem fortschreitenden Autonomieentzug durch immer schärfere gesetzliche Umweltschutzbestimmungen (Meffert/Kirchgeorg 1998, S. 16).

Daraus resultiert die Notwendigkeit einer Motivation der Unternehmen, aktives Umweltmanagement zu betreiben.

1.2 Zielsetzung und Lösungsweg
Der Bedarf, ökonomische und ökologische Zielsetzungen miteinander zu vereinbaren, ergibt sich aus den ökologischen und ökonomischen Determinanten, die eine nachhaltige Produktionsweise und den Einsatz von Kreislaufwirtschaftssystemen intensivieren. Auf sie wird in Kapitel 2 näher eingegangen. Kreislaufwirtschaftssysteme untersuchen die Zusammenhänge zwischen ökologischen und ökonomischen Systemen (Meffert/Kirchgeorg 1998, S.32). Die Einführung eines solchen Modells bedeutet, dass der komplette Kreislauf einer Leistung berücksichtigt wird, also der gesamte Lebenszyklus. Eine solche Betrachtung wird zumeist auf Produkt-, Technologie- oder Projektebene durchgeführt.

Ziel dieser Arbeit ist es, zuerst über Ansätze zur Beschreibung und Modellierung von Kreislaufwirtschaftssystemen, dann über Lebenszykluskonzepte als Methoden zur Analyse der ökonomischen Zusammenhänge in Kreisläufen und schließlich über die Einbeziehung von Umweltaspekten in die Produktionstheorie einen Überblick zu geben.

Die Untersuchung der hier aufgeführten Kreislaufwirtschaftssysteme geschieht unter der Voraussetzung, dass durch eine Mehrfachnutzung der eingesetzten Stoffe (z.B. Werkstoffe, Energien) Ressourcen geschont und die Umwelt nicht durch anderweitig entstehende Schadstoffe in erhöhtem Maße belastet wird. Ziel ist eine möglichst hohe ökonomische und ökologische Wertschöpfung aus den verwendeten Stoffen, deren maximale Wiedereinsetzung angestrebt wird. Da es hauptsächlich um den Wiedereinsatz von Stoffen geht, kann der betrachtete Stoff betriebswirtschaftlich als Investition bezeichnet werden (Kirchgeorg 1995, S.23). Die Höhe der Investition resultiert aus dem Wiedereinsatzpotential der Produktionsfaktoren. Ein mögliches Konzept zur ökonomischen Bewertung sollte frühzeitig über den Erfolg der Investition Auskunft geben.

Ein Lebenszyklus ist solch ein ökonomisches Konzept, dass sich auf die These stützt, die zeitliche Entwicklung eines Objektes lasse sich in charakteristische Phasen unterteilen. Diese Entwicklung unterliegt einem glockenförmigen Verlauf, die Existenz des Objektes wird also als begrenzt angenommen (Gabler 1993, S.2075). Die Einteilung der Phasen variiert je nach Autor und Art des Konzeptes. Eine Art ist zum Beispiel der Produktlebenszyklus. Die Bedeutung des Lebenszykluskonzeptes wird innerhalb des strategischen Managements gesehen, wo es als Analyse- und Prognoseinstrument angewendet wird. Dem ökologischen Anspruch, den die Unternehmen schon in frühen Phasen der Entwicklung in ihre strategischen Entscheidungen miteinbeziehen müssen, wird in neueren Lebenszykluskonzepten insoweit Rechnung getragen, als den Phasen des Objektlebens in neueren Modellen eine Nachlaufphase angehängt wird, in der die weitere Verwendung des Objektes ökonomisch analysiert werden kann.

Wenn es um die Analyse und Planung der Produktion als Prozess der betrieblichen Leistungserstellung in Industrieunternehmen geht, wird auf Konzepte und Methoden aus der Produktionstheorie zurückgegriffen. Produktion ist ein betrieblicher Transformationsprozess, bei dem aus Inputgütern Outputgüter bzw. Produkte entstehen. Neben den gewünschten Hauptprodukten entstehen in vielen Fällen auch (unerwünschte) Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte lassen sich unter bestimmten Umständen recyceln und haben so Einfluss auf die gewinnoptimalen Produktionsfaktoren.

Die Zielsetzung dieser Arbeit wird wie folgt bearbeitet:

Im folgenden zweiten Kapitel werden die Determinanten einer Kreislaufwirtschaft untersucht, wobei zwischen ökologischen, ökonomischen und sonstigen (v.a. ethischen) Determinanten unterschieden wird.

Anschließend werden im dritten Kapitel Kreislaufwirtschaftsmodelle vorgestellt und es wird untersucht, welche (Teil-) Gebiete einer Kreislaufwirtschaft sich durch in der Literatur gängige Modelle abbilden lassen.

Darauf aufbauend werden im vierten Kapitel ausgewählte Ansätze zur ökonomischen Bewertung von Stoffen und Produkten in einer Kreislaufwirtschaft erläutert. Den Schwerpunkt bilden Produktions- und Technologielebenszykluskonzepte, zusätzlich wird auch auf verwandte Konzepte, wie das Target Costing, eingegangen.

Produktionstheoretische Möglichkeiten, kreislaufgeführte Stoffe bei der Optimierung der Unternehmensziele zu berücksichtigen, werden in Kapitel fünf erläutert. Am Beispiel der Leontieff-Technologien soll auf die Auswirkungen der Nebenprodukte auf das Produktionsergebnis eingegangen werden.

Abschließend erfolgt in Kapitel sechs eine Zusammenfassung der Arbeit.

2 Determinanten einer Kreislaufwirtschaft
In diesem Kapitel wird auf die Aspekte eingegangen, die Unternehmen dazu motivieren können, aktiv in Kreisläufen zu wirtschaften. Neben den umweltrechtlichen Regelungen werden betriebswirtschaftlich Vorteile einer Kreislaufwirtschaft angesprochen, sowie abschließend ethische Gründe für ein umweltbewusstes Verhalten.

[...]