In various international policy processes such as the UN Sustainable Development Goals, an urgent demand for robust consumption-based indicators of material flows, or material footprints (MFs), has emerged over the past years. Yet, MFs for national economies diverge when calculated with different Global Multiregional Input-Output (GMRIO) databases, constituting a significant barrier to a broad policy uptake of these indicators. The objective of this paper is to quantify the impact of data deviations between GMRIO databases on the resulting MF. We use two methods, structural decomposition analysis and structural production layer decomposition, and apply them for a pairwise assessment of three GMRIO databases, EXIOBASE, Eora, and the OECD Inter-Country Input-Output (ICIO) database, using an identical set of material extensions. Although all three GMRIO databases accord for the directionality of footprint results, that is, whether a countries' final demand depends on net imports of raw materials from abroad or is a net exporter, they sometimes show significant differences in level and composition of material flows. Decomposing the effects from the Leontief matrices (economic structures), we observe that a few sectors at the very first stages of the supply chain, that is, raw material extraction and basic processing, explain 60% of the total deviations stemming from the technology matrices. We conclude that further development of methods to align results from GMRIOs, in particular for material-intensive sectors and supply chains, should be an important research priority. This will be vital to strengthen the uptake of demand-based material flow indicators in the resource policy context.

No description available.

Die Arbeit richtet sich an Personen der vorwettbewerblichen werkstofftechnischen Forschung und Entwicklung bzw. Personen, die mit einer Produktvorentwicklung betraut sind. Die Arbeit erhebt den Anspruch, für diese Phase eine Vorgehensweise aufzuzeigen, die durch die Nutzung einfach zugänglicher Kenngrößen verschiedenster werkstoff-, produktions- und produkttechnischer Kriterien eine umfassende Nachhaltigkeitsbewertung ermöglicht. In der Arbeit werden anhand identifizierter Strategien werkstofftechnische Maßnahmen zur Steigerung der Nachhaltigkeit in der Produktion aufgegriffen und diskutiert. Es werden Betrachtungsraumgrenzen im Werkstofflebenszyklus erörtert, sowie das Wirken werkstofftechnischer Maßnahmen im Kontext einer nachhaltigen, ressourceneffizienten Produktion diskutiert. Anhand der erarbeiteten Grundlagen werden Kriterien festgelegt, welche die Wirkung werkstofftechnischer Maßnahmen auf die Nachhaltigkeit eines Produkts oder Prozesses sichtbar machen. Im Anschluss wird ein formalisiertes Vorgehen vorgestellt, mit dem konkrete Maßnahmen innerhalb verschiedener Betrachtungsraumgrenzen bewertet und verglichen werden können. Schließlich erfolgt unter Anwendung dieses Vorgehens die Bewertung verschiedener Beispiele werkstofftechnischer Maßnahmen, die nachhaltige Produkte bzw. Produktionsweisen zum Ziel haben. Die Ergebnisse der Bewertungen bilden dabei zum einen Ausgangspunkte für die Anpassung und Weiterentwicklung der betrachteten Maßnahme. Zum anderen dienen sie als Basis für detailliertere Bewertungen unter Nutzung zusätzlicher ökologischer, ökonomischer und sozialer Nachhaltigkeitskriterien. Die bereitgestellte Vorgehensweise sowie die hinzugezogenen Bewertungskriterien orientieren sich vorrangig an den Aufgaben und Problemstellungen der metallverarbeitenden produzierenden Industrie. / The work is addressed to people involved in pre-competitive materials engineering, research and development, or to people entrusted with preliminary product development. It claims to demonstrate a procedure for this phase of production that enables a comprehensive sustainability assessment by using easily accessible parameters of various criteria from material, production and the product itself. The work uses identified strategies to address and discuss measures from material engineering that aim for an increased sustainability in production. The boundaries of the material life cycle are discussed, as well as the effects of material-related measures in the context of a sustainable, resource-efficient production. Basing on the developed principles, criteria are defined which make the effect of material engineering on the sustainability of a products or processes visible. Subsequently, a formalized procedure is presented with which concrete measures can be evaluated and compared with respect to different boundaries set to the product or material life cycle. Finally, this procedure is used to evaluate different examples of material-related measures. The results of the assessments form both, a starting point for the adaptation and further development of the measure under consideration, and a basis for more detailed evaluations using additional ecological, economic and social sustainability criteria. The introduced approach and evaluation criteria are thereby primarily oriented towards the tasks and problems of metalworking manufacturing industries.