Towards a circular construction industry: an empirical analysis how construction companies transform their businesses with new products, processes, and business models

Dräger, Philipp Benjamin; Letmathe, Peter; Lorz, Jens Oliver

doi:42765

Towards a circular construction industry: an empirical analysis how construction companies transform their businesses with new products, processes, and business models

Dräger, Philipp Benjamin^RWTH*

2023

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Philipp Benjamin Dräger

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2023

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak08

Hauptberichter/Gutachter
Letmathe, Peter (Thesis advisor)^RWTH* ; Lorz, Jens Oliver (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-11-14

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-11202
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/974079/files/974079.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Controlling (812110)

Projekte

Forschungskolleg Verbund.NRW (080053)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
circular economy (frei) ; circularity indicator (frei) ; construction industry (frei) ; resource efficiency (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 330

Kurzfassung
Die Kreislaufwirtschaft ist heute eines der aktuellsten interdisziplinären Forschungsthemen in den Bereichen ökologische Nachhaltigkeit, Wirtschaft und Managementwissenschaften. Während eine lineare Wirtschaft noch immer unser gängiges Wirtschaftssystem mit Prozessen wie "Nehmen", "Herstellen", "Verwenden" und "Entsorgen" ist, zielt eine Kreislaufwirtschaft darauf ab, Produkte und ihre Ressourcen in einem Kreislauf zu halten und umfasst daher Prozesse wie "Herstellen", "Verwenden", "Wiederverwenden", "Wiederaufarbeiten" und "Recyceln". Eine der Branchen, in denen der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft potenziell die größten Auswirkungen haben könnte, ist das Baugewerbe mit seinen enormen Mengen an genutzten Primärressourcen sowie seinen großen Umweltauswirkungen Diese Dissertation besteht aus zwei Teilen: Der erste Teil gibt einen Überblick und eine Einführung in die Forschungsmotivation und in das Zusammenspiel der vier Forschungsarbeiten. Da der Fokus dieser Dissertation auf der Frage liegt, wie die Bauindustrie ihre Unternehmen mit neuen Produkten, Prozessen und Geschäftsmodellen in Richtung einer Kreislaufwirtschaft transformieren könnte, wird zunächst erläutert, wie sich diese Transformation auf die verschiedenen Organisationsebenen auswirken. Außerdem werden in diesem Abschnitt die theoretischen Grundlagen sowie der methodische Ansatz der Dissertation erläutert. Im zweiten Teil untersuchen die vier eigenständigen Forschungsartikel mittels empirischer Forschungsmethoden ihre spezifischen zugrundeliegenden Forschungsfragen im Detail. Der erste Forschungsbeitrag beantwortet die Frage nach der Bereitschaft zur Herstellung von Recyclingbeton bei Bauunternehmen und identifiziert ökonomische und geographische Determinanten dafür. Dazu wurde eine telefonische Befragung durchgeführt und mit regionalen Daten kombiniert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Marktkonzentration, die Unternehmensgröße, zum Teil die vertikale Integration und die wirtschaftliche Aktivität der Region einen signifikanten Einfluss auf die Bereitschaft zur Herstellung von Recyclingbeton haben. Das zweite Forschungspapier untersucht die Treiber für zirkuläre Geschäftsmodelle und wie diese in Produktionsprozessen umgesetzt werden können. In diesem Zusammenhang wird weiter untersucht, welche Rolle die Mitarbeiter spielen und wie sie die Rüstzeiten sowie die Prozessqualität in Bauunternehmen beeinflussen können. In diesem Artikel wurde eine Umfrage durchgeführt und mit einem Strukturgleichungsmodell analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Mitarbeiter einen signifikanten Einfluss auf die Reduzierung der Rüstzeiten sowie auf die Verbesserung der Prozessqualität in Bauunternehmen haben. Darüber hinaus führen diese Verbesserungen auch zu einer höheren Effizienz der Kreislaufwirtschaft, was bedeutet, dass ein höherer Anteil an sekundären Einsatzstoffen verwendet werden kann, aber auch eine proaktive Abfallreduzierung während der Produktion angewendet wird. Forschungspapier 3 untersucht anhand einer Fallstudie an einem Bauunternehmen im Detail mögliche Wertschöpfungsverluste und deren Umweltauswirkungen in der Produktion. Dazu wurde in dem Bauunternehmen die Kosteneffizienzrechnung für die Produktion von 460 Produkten angewendet. Die Studie zeigt, dass komplexe Produkte mehr Wertschöpfungsverluste in der Produktion verursachen und auch eine höhere Umweltbelastung haben als weniger komplexe Produkte. Schließlich zeigt der Artikel, dass eine Materialsubstitution von konventioneller Stahlbewehrung zu faserbasierter Bewehrung zu einer Reduzierung der THG-Emissionen führen könnte, ohne die Kostenstruktur dieser Produkte wesentlich zu beeinflussen. Der letzte Forschungsbeitrag beantwortet die Frage, ob Bauunternehmen in Deutschland bereits zirkuläre Produkte auf dem Markt haben. Dazu wurde eine angepasste Version des Material Circularity Indicator auf Bauprodukte in der Datenbank von Ökobaudat angewendet. Diese Untersuchung zeigt, dass Produkte mit einem hohen Circularity-Score noch die Ausnahme sind, die Mehrheit der Produkte wies sogar den niedrigsten Score auf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Dissertation einen tieferen Einblick und ein besseres Verständnis der verschiedenen Hebel, Triebkräfte und Hindernisse für den Übergang von einer linearen zu einer zirkulären Bauindustrie vermittelt, wobei der Schwerpunkt auf zirkulären Geschäftsmodellen und Effizienzsteigerungen liegt.

Circular Economy is nowadays one of the most trending interdisciplinary research topics in the fields of ecological sustainability, economics, and management science. While a linear economy, our still commonly used economic system, works with processes like ‘take’, ‘make’, ‘use’, ‘dispose’, a Circular Economy aims at keeping products and its resources in a cycle and thus include process steps such as ‘make’, ‘use’, ‘reuse’, ‘remanufacture’, and ‘recycle’. One of the industries, where a transition to a Circular Economy could potentially make one of the biggest impacts, is the construction industry with its vast amounts of primary resources used and its big impact on the environment. This dissertation contains of two parts: The first one gives a comprehensive overview and introduction of the relevant research motivation, and on the interplay of the four research papers. While the focus on this dissertation lies on how construction companies can transform their businesses towards a Circular Economy with new products, processes, and business models, it is first explained how these affect different organizational levels. Additionally, the theoretical foundation as well as the methodological approach is explained in this section. In the second part, the four stand-alone research articles analyze through empirical research methods their specific underlying research questions in detail. The first research paper answers the question of the willingness to produce recycled concrete of construction companies and identifies economic and geographical determinants of it. Therefore, a telephone survey was used and combined with regional data. The results show that the market concentration, firm size, partially vertical integration, and economic activity of the region have a significant impact on the willingness to produce recycled concrete. The second research paper examines further the drivers of circular business models and how these models can be operationalized within production processes. In this regard, the role of employees is further examined and how they can influence the set-up times as well as the process quality in construction companies. In this article, an only survey was compiled and analyzed with a structural equation model. Results show that employees do have a significant impact on reducing set-times as well as improving the process quality in construction companies. Furthermore, these improvements also lead to a higher Circular Economy efficiency, which means that a higher share of secondary input materials can be used, but also a proactive waste reduction during the production is applied. Research paper 3 deep dives into a case study of a single construction company and examines in detail potential value losses and its environmental impact in the production. Therefore, Cost Efficiency Accounting was applied in the construction company for the production of 460 products. The study shows that complex products cause more value losses in production as well have a higher environmental impact instead of non-complex ones. Lastly the article shows, that a material substitution from conventional steel reinforcement to fiber-based reinforcement could benefit in a reduction of the GHG-emissions while not affecting the cost structure of these products. The last research paper answers the question whether construction companies in Germany already have circular products on the market. Therefore, an adapted version of the Material Circularity Indicator was applied to construction products in the database of Ökobaudat. This examination reveals that products with a high circularity score are still an exception, and the majority of the products even have the lowest score. In summary, the present dissertation gives a deeper insight and understanding of the different levers, drivers and barriers for the transition from a linear to a circular construction industry with a focus on circular business models and efficiency improvements.

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