Forschung

Herkömmliche Werkstoffe und ihre Eigenschaften erweisen sich zunehmend als unzureichend für komplexe, nachhaltige Projekte, wie sie in modernen Energie- und Mobilitätssystemen, aber auch in der Bauindustrie erforderlich sind. Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) können helfen, Materialeigenschaften zu analysieren und zu optimieren. So können beispielsweise physikalische Materialeigenschaften mit Hilfe von KI-Modellen vorhergesagt und die Suche nach neuen Materialien (z. B. für Batterien, Photovoltaik, CO2-Sorbentien für die Kohlenstoffspeicherung, Zementalternativen) beschleunigt werden. Der Fokus des Projekts „Study-AI4GreenMat“ liegt auf der Nutzung von KI für die Entwicklung neuartiger Materialien, um Materialien mit hohem CO2-Fußabdruck oder anderen umweltschädlichen Eigenschaften zu ersetzen, sowie auf der Nutzung bestehender Materialien zur Reduktion negativer Umwelteinflüsse. Die Ziele der BOKU-geführten Arbeiten sind (1) Status Quo und Trends zu Nachhaltigkeitsproblemen in Verbindung mit Materialien mit hoher Relevanz für eine Transformation in Richtung Nachhaltigkeit (Energietransition, Kreislaufwirtschaft). Identifizieren der österreichischen Branchen/Aktivitätsfelder, in denen eine beschleunigte Materialentwicklung größtes Potential hat. (2) Übersicht über die Methode der Materialflussrechnung (MFA), deren methodische Konventionen und verfügbare Datenbanken; Übersicht über die wichtigsten Erkenntnisse aus der MFA, d.h. Materialverbrauch und Materialfußabdruck von Österreich entlang von Materialgruppen, nach Endverwendung und nach Verwendung in Wirtschaftssektoren/Branchen. (3) Übersicht über die Methode der Lebenszyklusanalyse, darin verwendete Wirkungskategorien (impact categories) und Untersuchungseinheit, und verfügbare Datenbanken.

Ein sorgfältig konzipierter Stakeholder-Prozess und ein effektives wissenschaftlich-politisches Engagement sind für den AAR2 von entscheidender Bedeutung. Der partizipative Prozess gewährleistet die politische Relevanz des Berichts und erleichtert die gemeinsame Identifizierung der wichtigsten politischen Fragen, wodurch sichergestellt wird, dass der Bericht die notwendige Evidenzbasis für wirksame politische Entscheidungen in Österreich liefern und zu einem stärkeren Bewusstsein für den Klimawandel beitragen kann, einschließlich der Optionen für die Minderung von Treibhausgasemissionen und die Anpassung an unvermeidbare Auswirkungen. Ein enger und kontinuierlicher Austausch zwischen dem AAR2 und den politischen Entscheidungsträgern in Österreich ist auch für eine effektive Kommunikation notwendig, die sicherstellt, dass das Hauptprodukt des Berichts, die Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger, von Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern gemeinsam genutzt wird. In diesem Zusammenhang werden folgende Leistungen angeboten: - Basierend auf transdisziplinärer Literatur Mitwirkung an der Konzeption des Stakeholder-Prozesses. - Mitwirkung an der Stakeholder-Analyse. - Mitwirkung an Core-Group, Steuerungsgruppe, round-tables und co-production Workshop. - Konzeption und Durchführung kleiner reflexiver Evaluationsschritte zur Qualitätssicherung für Prozess und Ergebnis. Methodisch wird auf Vorerfahrungen aus über 20 selbst (mit-)entwickelte und durchgeführte Stakeholder-Prozesse, auf den Three-Horizon-Ansatz und auf Methoden der transdisziplinären Forschung zurückgegriffen.

Die derzeitige Reduktion der Ö THG ist nicht ausreichend, um das Ziel der C-Neutralität bis 2040 zu erreichen. Es sind ambitioniertere Maßnahmen und ein tiefgreifender gesellschaftlicher Wandel erforderlich. Die Kreislaufwirtschaft (CE) und die Energiewende werden in diesem Zusammenhang als Hoffnungsträger angesehen. Es stellt sich jedoch die Frage, ob die ehrgeizigen Ziele der österreichischen Kreislaufwirtschaftsstrategie das übergeordnete Ziel der Dekarbonisierung unterstützen oder behindern. Darüber hinaus ist in dem kürzlich beschlossenen EU-Programm zu kritischen Rohstoffen (CRM) (Critical Raw Materials Act, 2023) eine verstärkte Förderung und Verarbeitung von CRM in der Europäischen Union und damit auch in Österreich geplant. Damit sollen die Versorgungsrisiken im Zusammenhang mit CRM, die für Zukunftstechnologien unerlässlich sind und die derzeit einer hohen Importabhängigkeit von einer begrenzten Anzahl oft politisch instabiler Volkswirtschaften unterliegen, gemindert werden. Gleichzeitig wird jedoch davon ausgegangen, dass ein Wachstum der Bergbauindustrie zu Veränderungen und unter Umständen zu einem Anstieg sowohl der Material- als auch der Energienachfrage führen wird, was Bemühungen um Ressourcenschonung und Dekarbonisierung entgegenwirken könnte Um Zielkonflikte zwischen den drei Politikbereichen zu vermeiden, schlägt das Projekt GRACE eine systemische Perspektive auf Ressourcenverbrauch, Veränderungen in Materialbeständen sowie Abfallflüsse und Emissionen vor, indem CE als Rahmenkonzept verwendet wird, das Bestände und Flüsse verbindet. GRACE wird ein stock-flow Modell entwickeln, das auf der Integration existierender Modelle beruht, diese aber um wesentliche Aspekte erweitert, die bisher noch nicht ausreichend berücksichtigt wurden: (1) empirische Integration von CRM, (2) Differenzierung von Sekundärmaterialien in Handelsflüssen, (3) konzeptuelle und empirische Weiterentwicklung der CE in Richtung der 10Rs und Verankerung in Indikatoren.