Gunter Stephan

The Notion of Entropy

Thermodynamics is that discipline of physics which is concerned with the behavior of systems that contain a large number of particles. Thermodynamics involves two important alterations if compared to classical mechanics, that part of physics which is concerned with the movements of a small number of particles.

Einleitung: Ausgangspunkt, Ziele und Inhaltsangabe

Umweltschutz und Rohstoffverbrauch hangen eng miteinander zusammen, denn erst die Verarbeitung von Bodenschatzen erzeugt in der Regel Schadstoffe. Die Probleme dieser beiden Bereiche sind langfristiger Art, sowohl fur sich betrachtet als auch in ihrer Beziehung zueinander.

Using the Entropy Approach to Characterize the Environment as a Supplier of Resources

So far the flow of environmental goods (or the negative flow of entropy) from the ecological system into the economic system has not been closely specified. In the following we want to show how the problem of resource scarcity can be specified within the entropy approach. We start by taking note of the fact that the flow of environmental goods, carrying with it a negative flow of entropy into the economic system, contains also the raw materials needed for the manufacturing of the consumption and capital goods in the production sector. The supply of the economic system with raw materials from the environmental sector can therefore only be secured if the ecological system possesses the long-run capability of providing a negative flow of entropy into the economic system. This negative flow of entropy must correspond to the desires of the economic agents.

The Integration of the Resource Problem into a Disaggregated Capital Model

Before turning to the special properties of the new features of the model, let us note once again that in this Chapter we shall not yet deal with the questions of the treatment of waste materials and pollutants.

Interdependencies Between Environmental Protection and Resource Use Exemplified for Recycling and Deposition

After having discussed aspects of the resource problem within our capital theoretic approach in the preceding two Chapters, we shall now investigate two interdependencies between environmental protection and the resource problem. These are recycling (the recovery of resources from waste materials) and deposition (the controlled dumping of waste materials in the environmental sector).

Eine Einführung in dynamische Umweltmodelle

Wie wir bereits in der Einleitung erwahnt haben, werden wir bei unserer Untersuchung von einem disaggregierten Umwelt-Kapital-Modell ausgehen. Dieses wurde von NIEMES (1981, Kap.3) aus einem Ansatz der neo-osterreichischen Kapitaltheorie entwickelt. Zwar konnten mit diesem Modell bereits einige umweltokonomische Fragen beantwortet werden, doch reicht es noch nicht fur eine umfassende Untersuchung alternativer Entsorgungsstrategien aus. Es sind — wie wir im weiteren Verlauf der Arbeit noch sehen werden — eine Reihe von zusatzlichen Modellerweiterungen erforderlich.

Wechselbeziehungen zwischen Umweltschutz und Rohstoffnutzung, dargestellt am Beispiel Recycling und Deponierung

Nachdem wir in den letzten beiden Kapiteln Aspekte der Rohstoffproblematik in unserem kapitaltheoretischen Ansatz diskutiert haben, wollen wir nun zwei Wechselbeziehungen zwischen Umweltschutz und Rohstoffproblematik untersuchen: Recycling (die Wiedergewinnung von Rohstoffen aus Abfallen) und Deponierung (die kontrollierte Ablagerung von Abfallen im Umweltbereich).

Ablösungen von Techniken über die Zeit

Im letzten Kapitel haben wir die Struktur des Rohstoffmodells beschrieben und hierbei zwei Techniken herausgearbeitet, mit denen entweder einzeln oder gemeinsam Konsumguter produziert werden konnen. Technik T1 besteht dabei aus nur einem einzigen Produktionsprozes R1. Dieser kann zur Produktion von Konsumgutern betrieben werden, wobei nach Modellannahme keine erschopfbaren Rohstoffe extrahiert werden mussen. Mit Technik T2 dagegen kann erst dann das Konsumgut hergestellt werden, wenn zuvor Rohstoffe aus dem Umweltbereich gewonnen wurden. Sie umfast namlich die Produktionsprozesse R2, R3 und einen Prozes der Prozesmenge {R5}1. R2 dient wie Prozes R1 ausschlieslich der Produktion von Konsumgutern, setzt dabei jedoch ein Kapitalgut ein, das zuvor in Prozes R3 produziert werden mus. Dieser wiederum benotigt knappe Rohstoffe, die in Abhangigkeit von der Rohstoffkonzentration mit einem der Prozesse aus {R5} der Umwelt entnommen werden mussen. Somit bedeutet im Rahmen dieses Rohstoffmodells ein Wechsel von Technik T1 zu Technik T2 den Ubergang zu einer Produktionstechnologie, die erschopf-bare Ressourcen verbraucht.

Unser Modellansatz: ein disaggregiertes Umwelt-Kapital-Modell

Im ersten Kapitel haben wir eine Einfuhrung in dynamische Zusammenhange der okonomischen Theorie der Umwelt gegeben. In den Abschnitten 1.2.1 und 1.2.2 wurde die zeitliche Struktur der drei Funktionen der Umwelt fur den Menschen dargestellt und gleichzeitig gezeigt, wie die drei Funktionen voneinander abhangig sind. In Abschnitt 1.2.3 haben wir dann zusatzlich die zeitliche Struktur der Produktion berucksichtigt, indem wir den Produktions- und den Entsorgungssektor mit Kapitalbildung modellierten.

Anwendung des Entropieansatzes zur Charakterisierung der Umwelt als Rohstofflieferant

Bisher wurde der Umweltguterstrom (oder der negative Entropieflus) aus dem okologischen in das okonomische System nicht naher spezifiziert. Im folgenden wollen wir zeigen, wie das Problem der Rohstoffknappheit mit dem Entropieansatz erfast werden kann. Ausgang unserer Uberlegungen ist hierbei, das in dem Umweltguterstrom, welcher einen negativen Entropieflus in das okonomische System tragt, auch die Rohstoffe enthalten sind, die bei der Herstellung der Konsum- und Kapitalguter im Produktionsbereich gebraucht werden. Die Belieferung des okonomischen Systems mit Rohstoffen aus dem Umweltbereich ist also nur dann moglich, wenn das okologische System auf Dauer in der Lage ist, einen den Wunschen der Wirtschaftsubjekte entsprechenden negativen Entropieflus in das okonomische System bereitzustellen.