University of Oulu

The metabolism of socio-economic systems : combination of input-output analysis and material flow accounting for footprint-type indicators

Saved in:
Author: Piñero, Pablo1,2
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Technology, Environmental Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.4 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526224848
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2019
Publish Date: 2019-12-03
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in the OP-Pohjola auditorium (L6), Linnanmaa, on 13 December 2019, at 12 noon
Tutor: Professor Eva Pongrácz
Professor Ilmo Mäenpää
Professor Artti Juutinen
Reviewer: Professor Arnold Tukker
Professor Thomas Wiedmann
Opponent: Associate Professor Nina Eisenmenger
Description:

Abstract

This thesis explored innovative ways to improve estimation of material footprint-type indicators in application of Input-Output (IO) analysis to Material Flow Accounting. The following six research questions were addressed: 1) What is the potential impact of sector aggregation in IO modelling of raw material flows? Modelling errors due to aggregation of industries with dissimilar material requirements and trade structures into a single sector in IO models when calculating the material footprint were empirically analysed relative to greenhouse gas emissions. Significant biases emerged for raw material flows, which suggests that care should be taken when aggregating extractive sectors in IO models. 2) Can bottom-up approaches, such as LCA (Life Cycle Assessment), improve estimation of the raw materials embodied in trade products? and 3) What are the implications of integration of country-specific information from high geographical coverage IO models into LCA approaches for calculation of raw material embodied in trade products? An approach for combining country-specific production blueprints with LCA based on regional averages was developed. This approach proved useful in refining estimates of upstream raw materials embodied in trade products, although care is needed during its application since new biases may arise. 4) Can further perspectives be gained with a new allocation method, the ‘value added-based material footprint’, which assigns supply chain-wide raw material extractions to each participating economic actor according to its added value generation, contributing to discussions on the distribution of mitigation costs? Certain countries and sectors were found to be more material-intensive with this new accounting approach than in other widely known allocation methods, e.g. consumer footprint. 5) Are there unequal exchanges between high-income economies and middle- and lower-income countries when measured in terms of raw material and value added flows? and 6) Could integration of local and global IO data provide useful insights to study presence/absence of unequal material exchange at sub-national level? A study of material flows at inter- and intra-national level demonstrated that a regional economy can play a twofold role, both as sink or source of raw materials and in value added, depending on its position in the global economic hierarchy.

see all

Tiivistelmä

Tässä työssä tutkittiin innovatiivisia tapoja, joilla voitaisiin parantaa materiaalijalanjälki -tyyppisten indikaattoreiden käytettävyyttä panos-tuotos (Input-Output, IO) -analyysissa, kun niitä sovelletaan Materiaalivirta-analyysi (Material Flow Accounting, MFA) -metodiin. Seuraaviin tutkimuskysymyksiin haettiin vastauksia: 1) Mikä on sektorien yhdistämisen potentiaalinen vaikutus raaka-ainevirtojen IO-mallintamisessa ja miten poikkeamia voidaan estää? Tämän puitteissa tarkasteltiin mallinnusvirheitä, jotka johtuvat erilaisten toimialojen yhdistämisistä yhdeksi sektoriksi. 2) Voivatko alhaalta ylöspäin suuntautuvat lähestymistavat, kuten elinkaariarviointi parantaa tuotteisiin sisältyvien raaka-ainevirtojen arviointia? ja 3) Mitä vaikutuksia on laajan maantieteellisen kattavuuden IO-malleihin sisältyvien maakohtaisten tietojen yhdistämisestä LCA-pohjaisiin lähestymistapoihin, kun tavoitteena on laskea tuotteisiin sisältyviä raaka-ainemääriä? Tämän tutkimista varten kehitettiin lähestymistapa, joka yhdisti maakohtaiset tuotantosuunnitelmat ja elinkaariarvioinnin. Tämä lähestymistapa osoittautui hyödylliseksi tarkentamalla arvioita tuotteissa olevista raaka-aineista, vaikkakin sen soveltaminen edellyttää varovaisuutta, koska uusia vääristymiä voi syntyä. 4) Voidaanko uusia näkökulmia löytää uudella arvonlisäykseen perustuvalla allokointimenetelmällä, joka jakaa raaka-aineen louhinnan kullekin toimintaketjun osallistuvalle taloudelliselle toimijalle lisäarvon tuotannon mukaan? Tämän uuden kirjanpitomenetelmän mukaan jotkut maat ja alat ovat materiaali-intensiivisempiä kuin niitä on pidetty kulutuksen jalanjälkiallokointimenetelmien perusteella. 5) Onko korkean tulotason talouksien ja keskitasoiselle ja alhaiselle tulotasolle asettuvien maiden välillä epätasaisia vaihtoja, kun raaka-ainekulutusta ja arvonlisäystä mitataan? ja 6) Voisiko paikallisten ja globaalien IO-tietojen integrointi antaa hyödyllisiä näkökulmia tutkimukseen, joka tarkastelee epätasaisen aineenvaihdon esiintymistä tai puuttumista alueellisella tasolla? Materiaalivirtojen tutkiminen kansainvälisellä ja kansallisella tasolla, jossa yhdistettiin IO-tietokannat erilaisella maantieteellisellä resoluutiolla osoitti, että alueellisella taloudella voi olla kaksoisrooli sekä raaka-aineiden että arvonlisäyksen lähteenä tai nieluna riippuen sen asemasta globaalissa taloushierarkiassa.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. C, Technica
ISSN: 0355-3213
ISSN-E: 1796-2226
ISSN-L: 0355-3213
ISBN: 978-952-62-2484-8
ISBN Print: 978-952-62-2483-1
Issue: 733
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 218 Environmental engineering
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2019. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.