PhD and Master Theses

CESR offers PhD and master theses in accordance with our research foci and current research projects.

Life-Cycle-Inventory von nachhaltigen Smartphones und Bewertung der Ressourcen-Fußabdrücke und des Klima-Fußabdrucks im Vergleich

Hintergrund:
Aufgrund der stark wachsenden Zahl von Smartphones und ihren immer kürzer werdenden Nutzungszyklen bilden sie den weltweit am stärksten wachsenden Abfallstrom im Bereich Elektro- und Elektronikgeräte. Gleichzeitig sind die derzeitigen Sammel- und Wiederverwendungsquoten noch sehr gering, in Deutschland etwa 5 %. Die SHIFT GmbH wurde 2014 als kleines Familienunternehmen in Falkenberg (Nordhessen) gegründet. Sie entwickelt und vertreibt modular aufgebaute Smartphones unter dem Markennamen SHIFTPHONE, die in einer eigenen Fertigungsanlage in China hergestellt werden. Das Unternehmen ist einer der wenigen Smartphone-Hersteller, der sich für eine nachhaltige Gewinnung der verwendeten Rohstoffe und faire Produktionsbedingungen einsetzt. Dabei steht die Schaffung von Transparenz entlang der kompletten Lieferketten im Vordergrund, was bislang bis zur dritten Ebene (Third Tier) der Zulieferer gelungen ist. Die SHIFT GmbH ist bisher der einzige Smartphone-Hersteller, der ein Gerätepfand verlangt, um im Sinne der individuellen Herstellerverantwortung den Rücklauf der eigenen Altgeräte sicherzustellen. Der konsequent umgesetzte modulare Aufbau des SHIFTPHONE schafft nicht nur bessere Reparaturmöglichkeiten, sondern auch die notwendigen Voraussetzungen für eine qualitätsgesicherte Wiederaufbereitung (Re-Manufacturing) von Altgeräten. Derzeit werden die zurückgenommenen Geräte bereits erfolgreich für den Austausch defekter Komponenten verwendet. Ein sortenreines Aufbereiten bzw. Recycling defekter Komponenten findet aufgrund von geringen Stückzahlen an Rückläufen bisher noch nicht statt. Hinsichtlich der Auswahl und Umsetzung geeigneter Remanufacturing- und Recyclingstrategien steht das Unternehmen bislang noch vor großen Herausforderungen insbesondere im Hinblick auf werkstoffliche oder technologische Fragen.

Zielstellung:
Basierend auf der Bill-of-Materials (BOM) des SHIFTPHONE soll das Life Cycle Inventory (LCI) für eine ökobilanzielle Analyse erstellt werden. Dazu müssen in enger Zusammenarbeit mit der SHIFT GmbH Daten bei den Zulieferern erfragt werden und eine umfangreiche Literaturrecherche durchgeführt werden. Auch Vorarbeiten am CESR können herangezogen werden. Für das LCI des Fairphone kann auf Literaturdaten und Vorarbeiten zurückgegriffen werden. Im zweiten Schritt sollen die Ressourcenaufwendungen und Treibhausgas-Emissionen des SHIFTPHONEs und des Fairphones bestimmt werden. Im Vordergrund stehen dabei die Ressourcen-Fußabdrücke (Material, Wasser, Land und Energie) sowie der Klima-Fußabdruck, aber auch andere Indikatoren können für die softwaregestützte Bewertung herangezogen werden. Dafür stehen die Software openLCA mit der die Ökobilanz-Datenbank ecoinvent (Version 3.5) zur Verfügung. In der Phase der Bewertung werden die Ressourcen-Fußabdrücke und der Klimafußabdruck entlang der internationalen Lieferkette des SHIFTPHONE räumlich explizit bestimmt und dargestellt, um so die größten und die gewichtigsten Umweltauswirkungen zu identifizieren (Brennpunktanalyse). Hierfür wird die Software qGIS herangezogen. 

Arbeitsschritte:

  • Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
  • Erhebung der LCI-Daten für die Herstellung des SHIFTPHONE entlang der kompletten Lieferkette (in enger Zusammenarbeit mit der SHIFT GmbH und den Herstellern der Komponenten), Literaturrecherche der LCI-Daten des Fairphone (unter Einbeziehung von Vorarbeiten)
  • Modellierung der regionalisierten Prozesse der Lieferkette unter Nutzung der Ökobilanzsoftware openLCA und ecoinvent 3.5
  • Durchführung der Wirkungsabschätzungen zur Bestimmung der Fußabdrücke
  • Brennpunktanalyse der Lieferkette des SHIFTPHONE mit qGIS
  • Erstellung der schriftlichen Dokumentation 

Dauer:
ca. 6 Monate, Beginn ab sofort möglich

Betreuer:
Prof. Dr. Stefan Bringezu, Anna Schomberg, Clemens Mostert

Kontakt:
Anna Schomberg
Tel: +49 561 804-6123
Mail: anna.schomberg@uni-kassel.de

Masterarbeit: Entwicklung einer ökobilanziellen Methodik zur Bestimmung des agrarischen Anteils des Produktmaterialfußabdrucks: Bestimmung der Charakterisierungsfaktoren und Implementierung in die Software openLCA

Hintergrund:
Der Abbau, die Weiterverarbeitung und der Einsatz von Rohstoffen für die Bereitstellung von Produkten, Dienstleistungen und Infrastrukturen führen zu Umweltbelastungen auf der In und Output-Seite der Technosphäre. Aufgrund des globalen Wirtschaftswachstums und einer steigenden Weltbevölkerung wird für die Zukunft ein ansteigender Rohstoffbedarf erwartet.
Europäische und nationale Initiativen, wie z.B. Resource-efficient Europe oder ProgRess II, haben Maßnahmen formuliert, um die Herstellung, Nutzung und das Recycling von Produkten so zu gestalten, dass möglichst wenig Primärrohstoffe aus der Umwelt für ein Produkt oder eine Dienstleistung, gemessen als Funktionelle Einheit (FE), aufgewendet werden müssen.

Für die Bestimmung der Materialaufwendungen sind drei Materialflüsse von Bedeutung. Erstens, der direkte Materialeinsatz in die verwendeten Produkte. Dieser Materialeinsatz wird als Ergebnis der Sachbilanz einer Lebenszyklusanalyse (LCA) ermittelt z.B. als Menge an Kupfer, Holz etc. die für die Bereitstellung der FE erforderlich ist. Zweitens der Input an Primärrohstoffen, d.h. die Menge an Rohstoffen, die zur Bereitstellung des bilanzierten Materialeinsatzes der Natur entnommen werden, z.B. das Kupfererz oder das Schnittholz. Dieser Prozessschritt wird auch als genutzte Extraktion bezeichnet. Drittens ist zu beachten, dass für die Entnahme von Primärrohstoffen immer auch Primarmaterialien entnommen werden müssen, die keinen ökomischen Wert besitzen (ungenutzte Extraktion). Sie werden
daher nicht weiterbearbeitet und verbleiben im Naturraum i.e. das Deckgebirge der Kupfermine oder das Geäst und die Borke des Baumes.

Zur Bestimmung des Materialfußabdrucks von Produkten und Dienstleistungen werden, wie bei der ökonomieweiten Materialflussanalyse, zwei Indikatoren verwendet:
(1) Total Material Requirement (TMR) misst die Menge an Primärextraktionsmaterial (genutzte und ungenutzte Extraktion)
(2) Raw Material Input (RMI) misst den Input an Primärrohstoffen (genutzte Extraktion)

Aufgabenstellung:
Grundlage für die softwaregestützte Berechnung von RMI und TMR ist ihre Implementation als Wirkungsindikatoren in openLCA unter Verwendung von LCA-Datenbanken wie bspw. ecoinvent. Hierzu müssen die Charakterisierungsfaktoren der Indikatoren mit den Elementarflüsse verknüpft werden, die den Transfer der Materialien von der Natur in die Technosphäre beschreiben. In der Berechnung des Produktmaterialfußabdrucks werden bisher nur die abiotischen Anteile der Indikatoren RMI abiotisch und TMR abiotisch berücksichtigt. Zukünftig sollen auch die biotischen Anteile RMI biotisch und TMR biotisch berechnet werden, die sich wiederum sich aus einem agrar-, forst- und fischereiwirtschaftlichen Anteil zusammensetzen. Elementarflüsse und Charakterisierungsfaktoren für die Bestimmung dieser Anteile der Indiaktoren liegen bisher nur in Ansätzen vor. Die vorliegende Arbeit soll die konzeptionelle Grundlage entwicklen und die notwendigen Daten bereitstellen, um für die in der LCA-Datenbank ecoinvent berücksichtigten agrarischen Materialien den Produktmaterialfußabdruck berechnen zu können.

Arbeitsschritte:

  • Bestimmung der zu berücksichtigenden agrarischen Materialien mit Fokus auf die verwendete Datenbasis in ecoinvent (Version 3.1)

  • Ermittlung des Stands der Technik zur Bestimmung der Materialanteile bei der Ernte agrarischer Güter (Literatur- und Datenrecherche)

  • Entwicklung der ökobilanziellen Methodik zur Bestimmung des agrischen Anteil des Produktmaterialfußabdrucks

  • Berechnung der Charakterisierungsfaktoren CF RMI agrarisch und CF TMR agrarisch für die in ecoinvent berücksichtigten agrarischen Materialien

  • Implementierung der softwaregestützten Berechnung der agrarischen Anteile von RMI biotisch und TMR biotisch in openLCA unter Berücksichtigung von Unsicherheiten

  • Einordung der Daten und Ergebnisse

Dauer:
6 Monate

Betreuer:
Prof. Dr. Stefan Bringezu/Dr. Clemens Mostert

Kontakt:
Dr.-Ing. Clemens Mostert
Tel: +49 561 804-6131
Mail: mostert@uni-kassel.de

Für Psychologie-Studierende:

Das Fachgebiet Umweltpsychologie/Umweltsystemanalyse (Prof. Dr. Andreas Ernst, Dr. Laura Henn) betreut Bachelor- und Masterarbeiten für Psychologiestudierende im Bereich Umweltpsychologie. Themen werden idealerweise aufgrund eigener Motivation selbst gewählt und in Abstimmung mit dem Betreuer oder der Betreuerin vorbereitet. Manche Themen werden auch gezielt ausgeschrieben.

Schreiben Sie uns (Prof. Dr. Andreas Ernst, Dr. Laura Henn) gerne an, wenn Sie Interesse an einer umweltpsychologischen Arbeit, Fragen zum Thema Abschlussarbeit in der Umweltpsychologie oder auch schon konkretere Ideen oder Fragestellungen für eine eigene Arbeit haben.

Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der von uns betreuten Bachelor- und Masterarbeiten sowie der Dissertationen.

Bachelorarbeiten seit 2018

  • Untersuchung einer psychologisch fundierten Umweltintervention - ein Feldexperiment zur Reduzierung des Papierhandtuchverbrauchsin einem Café

  • Akzeptanz unterschiedlicher Varianten von Citymaut unter Berücksichtigung der Reaktanzneigung

  • Einfluss eines Decoys auf die Akzeptanz von Citymaut - Eine Szenarienstudie

  • Einfluss von Goalframing und prospect theory auf die Akzeptanz der Citymaut

  • Der Zusammenhang von Umweltbelastung, Umweltbewusstsein und Umweltverhalten - ein internationaler Vergleich am Beispiel der Luftverschmutzung

  • Der Mensch muss an die Luft! Fördern Outdoor-Aktivitäten über Umweltwissen und Naturerleben umweltgerechtes Verhalten?

  • Haben grafische und textliche Warnhinweise vor Plastikkonsum einen Einfluss auf unsere Kaufentscheidung?

  • Modellempirische Untersuchungen der Dynamik von Normen und Motiven im sozialen Dilemma

  • Selbstrechtfertigung des Ernährungsstils: Vegan, vegetarisch, omnivor

  • Entwicklung eines diagnostischen Fragebogens zu einem Stufenmodell der Veränderung von Umweltverhalten

  • Umweltrelevante (simulierte) Kaufentscheidungen und deren Beweggründe - Eine Frage der Identität?

  • Einfluss der Empathie mit Haus- und Nutztieren und Ernährungsverhalten

  • „Ich schaue in die Welt“: Der Zusammenhang zwischen Sozialverträglichkeit, dem Besuch einer Waldorfschule, Naturerleben und Umwelteinstellung

  • Die Rolle von Normen und Zielen im sozialen Dilemma. Ein Vergleich zweier Szenarien im Spiel von Versuchspersonen mit simulierten Agenten.

  • Wahrgenommene Risiken von Covid-19 und dem Klimawandel - Eine Gegenüberstellung anhand verschiedener Risikodimensionen

  • Lernen im Lockdown - Auswirkungen der Corona-Pandemie auf das Erlernen neuer Fähigkeiten anhand des Beispiels Kochen

Masterarbeiten seit 2018

  • Erstellung und Prüfung eines Fragebogens zur indirekten Erfassung von Copingstilen im Kontext des Klimawandels

  • Motivation und Coping bei der Akzeptanz von Climate Engineering und Mitigation

  • Umweltpsychologische Charakterisierung von foodsharing-Aktivismus

  • Freizeitmobilität und Naturempfinden

  • Mögliche Determinanten der Informationssuche und -vermeidung beim Thema "Klimawandel"

  • Der Einfluss von Unsicherheit auf die Rezeption von Stellungnahmen zu Climate Engineering

  • Evaluation der Einführung des KlimaTellers in Kombination mit Nudgingmethoden in der Außer-Haus-Verpflegung

  • Co-benefits of climate change mitigation

  • Public Acceptance towards the Energy Transition

  • Motive des Minimalismus als Ansatzpunkte für Suffizienz?

  • Social Influence on Air Travel: Development of a Cosmopolitan Identity Scale and Exploration of Related Effects

  • Enstehung von Aktivismus am Beispiel des Hambacher Forsts

  • Der Einfluss von sozialen Kompetenzen auf die Bereitschaft zum Klimaschutzverhalten in einem sozialen Dilemma bei unterschiedlichen Informationsdarbietungen

  • Akzeptanz von verkehrspolitischen Maßnahmen zur Umverteilung des öffentlichen Raums

  • Risikowahrnehmung des Klimawandels: Die Rolle psychologischer Distanz und des Affekts – eine Szenarienstudie

  • 36 Grad und es wird noch heißer: Psychologische Betrachtung des Hitzeerlebens und -verhalten in Abhängigkeit vom Wetter

  • Experteninterviews mit lokalen Einzelhändler*innen zum Thema Umweltwahrnehmung

  • Zwischen Wandel und Wachstum: Einfluss der COVID-19-Pandemie auf suffiziente Verhaltensweisen und Lebensstilerwartungen in Deutschland

  • Persönlichkeit und Rebound in der Krise: Der Einfluss von Stress auf nachhaltiges Verhalten

  • Einfluss des Essverhaltens auf umweltrelevante Verhaltensweisen - Rebound-Effekt durch fleischreduzierte Ernährung?

Dissertationen

  • Klaus, Geraldine (2020):
    Psychologische Determinanten der Akzeptanz von Climate Engineering in Deutschland : Wahrnehmung und Beurteilung neuartiger Technologien.
    Dissertation. Universität Kassel, Kassel.

  • Joschko, Iris-Lahaar (2019):
    Zielgruppenspezifische Interventionen zur Energiereduktion.
    Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online verfügbar unter https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-658-25256-4.

  • Holzhauer, Sascha (2017):
    Dynamic Social Networks in Agent-based Modelling.
    Dissertation. Universität Kassel, Kassel. Online verfügbar unter https://dx.doi.org/doi:10.19211/KUP9783737602631.

  • Gellrich, A. (2016):
    Von der Minderheit zur Mehrheit? Psycho-soziale Einflüsse bei der Verbreitung klima-schonender Innovationen.
    Dissertation. Universität Kassel, Kassel. Online verfügbar unter https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/2016122151775.

  • Förster, Nikos (2015):
    Determinanten der häuslichen Wassernachfrage.
    Theorie und empirische Evidenz zur raum-zeitlichen Nachfragedynamik. Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2014. Hamburg: Kovač (Schriftenreihe Studien zum Konsumentenverhalten, 61).

  • Krebs, F. (2013):
    Decision-Making in Public Good Dilemmas: Theory and Agent-Based Simulation.
    Dissertation. University of Kassel, Kassel. Online verfügbar unter https://kobra.uni-kassel.de/handle/123456789/2013051442711.

  • Bernedo Schneider, Gordon (2010):
    Wenn Agenten sich streiten.
    Ein Agentenmodell zur Erforschung sozialer Konflikte.

  • Seidl, R. (2009):
    Eine Multi-Agentensimulation der Wahrnehmung wasserbezogener Klimarisiken.
    Dissertationsschrift. Marburg: Metropolis Verlag (Social Science Simulations, 7).

  • Schwarz, N. (2007):
    Umweltinnovationen und Lebensstile.
    Eine raumbezogene, empirisch fundierte Multi-Agenten-Simulation. Dissertation.