Themen Abschlussarbeiten

Themen für Masterarbeiten

  1. Analyse mobilitätsbezogener Daten für die Elektromobilität

    2. Beschreibung: Erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft können zwar die CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung senken, stellen jedoch durch ihre Volatilität eine Herausforderung für die Ladeinfrastruktur von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) dar. Wir haben ein gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell entwickelt, das die Standortwahl für Ladestationen und die Ladeplanung simultan optimiert, wobei Mobilitätsdaten, Strompreise und Emissionen berücksichtigt werden. Zur Ableitung der Mobilität und Fahrmuster werden Daten aus der Studie „Mobilität in Deutschland“ (MiD) und der Zeitverwendungserhebung (ZVE) des Statistischen Bundesamtes verwendet. Im Herbst 2024 wurde die neueste ZVE veröffentlicht. In dieser Masterarbeit sollen die 231 unterschiedliche Tagesaktivitäten aus der vorigen ZVE, die mit Mobilität in Verbindung stehen, aktualisiert und analysiert werden.
    Betreuer: Geldermann

  2. Ökobilanzierung für die Verwertung von Nebenprodukten aus der Kaffeeproduktion in der Biogaserzeugung

    3. Beschreibung: Biogasanlagen spielen eine zentrale Rolle in der Kreislaufwirtschaft und der nachhaltigen Energieversorgung, da sie organisches Material verwerten und gleichzeitig Energie erzeugen. Dies gilt insbesondere für agrarische Nebenprodukte wie jene aus dem Kaffeeanbau, der nach der EU-Entwaldungsverordnung (EUDR) als einer der sechs wesentlichen Treiber für Entwaldung und Waldschädigung gilt. Für die Nutzung solcher Nebenprodukte in Biogasanlagen existieren verschiedene technische Ansätze, deren wirtschaftliche Umsetzbarkeit und ökologische Auswirkungen jedoch unterschiedlich ausfallen.
    Ziel dieser Arbeit ist es, eine Ökobilanz für den Verwertungsprozess von Kaffee-Nebenprodukten in der Biogaserzeugung durchzuführen. Dies umfasst die Substratbereitstellung, Prozess-Emissionen sowie Output-Emissionen bei der Nutzung des erzeugten Biogases. Zunächst sollen relevante Daten zur Biogaserzeugung aus Kaffee-Nebenprodukten recherchiert und anschließend mithilfe der Ökobilanzmethodik (LCA) bewertet werden. Auf Basis der Ergebnisse sollen ökologische Potenziale und mögliche Herausforderungen der Verwertung analysiert werden.
    Betreuer: Wesseling

  3. Ökobilanzierung für die stoffliche Verwertung von Nebenprodukten aus der indonesischen Kaffeeproduktion

    4. Beschreibung: Die Verwertung von Nebenprodukten im Sinne der Circular Economy spielt eine zentrale Rolle für die Transformation zu einer nachhaltigen Wirtschaft. Dies gilt insbesondere für agrarische Nebenprodukte wie jene aus dem Kaffeeanbau, der nach der EU-Entwaldungsverordnung (EUDR) als einer der sechs wesentlichen Treiber für Entwaldung und Waldschädigung gilt. Für die Nutzung solcher Nebenprodukte wie Cascara (Kaffeeschalen) oder Kaffeesatz werden neben der thermischen Verwertung in Biogasanlagen zunehmende Ansätze zur stofflichen Verwertung (bspw. Kaffeeöl, Zellulose oder Pektin) entwickelt, deren wirtschaftliche Umsetzbarkeit und ökologische Auswirkungen bislang erst wenig untersucht wurden. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Ökobilanz für den stofflichen Verwertungsprozess von Nebenprodukten aus dem indonesischen Kaffeeanbau durchzuführen. Dies umfasst die Identifikation relevanter Verarbeitungsmöglichkeiten, der notwendigen Prozessschritte und damit verbunden die Recherche relevanter Daten. Anschließend sollen diese Verarbeitungsverfahren mithilfe der Ökobilanzmethodik (LCA) bewertet werden. Auf Basis der Ergebnisse sollen ökologische Potenziale und mögliche Herausforderungen der Verwertung analysiert werden.
    Betreuer: Wesseling

  4. Integration von CO₂-Emissionen aus multifunktionalen LCA-Prozessen in das Nachhaltigkeitscontrolling – Methodische Ansätze und Umsetzung am Beispiel der Kaffeeverwertung

    5. Beschreibung: Multifunktionale LCA-Ergebnisse liefern differenzierte Umweltinformationen zu Produkten, Abfällen und neutralen Flüssen, die nach festgelegten Regeln zugeordnet werden. Im betrieblichen Nachhaltigkeitscontrolling stellt die konsistente und korrekte Zuordnung dieser vielfältigen Emissionsflüsse eine zentrale methodische Herausforderung dar. Vor dem Hintergrund zunehmender Anforderungen durch Nachhaltigkeitsberichterstattung, regulatorische Vorgaben und die Circular Economy gewinnt die präzise Integration von Umweltwirkungen in Controlling-Systeme stetig an Bedeutung.

    Die Untersuchung zielt darauf ab, das Potenzial etablierter Controlling-Methoden – etwa der Kostenarten-, Kostenstellen- und Prozesskostenrechnung – zu analysieren und weiterzuentwickeln, um komplexe LCA-Daten aus multifunktionalen Prozessen transparent und nachvollziehbar auf organisatorische Steuerungseinheiten zu übertragen. Als praxisnahes Beispiel dient hier die Verwertung von Kaffee-Nebenprodukten wie Coffee Husks (Kaffeeschalen) und Spent Coffee Grounds (Kaffeesatz), die in nachgelagerten Prozessen für Biogasgewinnung, Kosmetikprodukte und Medizinprodukte genutzt werden.

    Das Ziel besteht darin, einen pragmatischen und belastbaren Rahmen zu schaffen, der wissenschaftlich fundierte Umweltbewertungen mit praxisorientierten Steuerungsinstrumenten verbindet und den Mehrwert von LCA-Daten für das strategische Controlling sowie die betriebliche Entscheidungsunterstützung verdeutlicht. Die Arbeit ist assoziiert mit dem Projekt „COFFEE STORY“ des Lehrstuhls und trägt direkt zur Integration von Kreislaufwirtschaftsaspekten in der Kaffee-Lieferkette bei.
    Betreuer: Wesseling

  5. Potenziale von SCOR-DS: Eine kritische Analyse zur Integration der Product Carbon Footprint (PCF) Ermittlung in die Prozessmodellierung

    6. Beschreibung: Im Kontext dieser Abschlussarbeit soll untersucht werden, wie der neue SCOR-DS (Digital Standard) als methodische Grundlage für ein integriertes Nachhaltigkeitscontrolling genutzt werden kann. Während das klassische SCOR-Modell als Standard für die operative Prozessgestaltung dient, ermöglicht die digitale Architektur von SCOR-DS eine systematischere Erfassung von Prozessdaten. Die Arbeit analysiert den methodischen Paradigmenwechsel zwischen beiden Standards und bewertet deren Eignung, um ökologische Kennzahlen, insbesondere für die PCF-Ermittlung, direkt aus der Prozessmodellierung abzuleiten. Auf Basis eines theoretischen Vergleichs soll ein Strukturmodell für die Datenaggregation entwickelt werden, das aufzeigt, welche Prozessinformationen aus SCOR-DS für eine fundierte ökologische Bilanzierung aggregiert werden müssen und wo der Standard für Nachhaltigkeitszwecke ergänzt werden sollte. Auf Basis des Strukturmodells ist eine anwendungsorientierte Validierung durchzuführen. Der Fokus liegt dabei beispielhaft auf einer spezifischen Wertschöpfungskette, etwa der Stahlindustrie oder dem Kaffeeanbau.
    Das Thema wird nach Absprache an den Erfahrungshintergrund der Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

  6. Potenziale automatisierter Ökobilanzierungen durch Künstliche Intelligenz: Eine Evaluierung der TianGong-LCA-Plattform am Beispiel Grünkaffee-Produktion

    7. Beschreibung: Im Kontext der Digitalisierung von Nachhaltigkeitsbewertungen könnten Künstliche Intelligenz (KI) und Große Sprachmodelle (LLMs) neue Potenziale zur Automatisierung der Ökobilanzierung (LCA) bieten. Die quelloffene TianGong-LCA-Plattform ermöglicht über einen Model Context Protocol (MCP) Server die direkte Einbindung von LCA-Datenbanken in KI-Agenten. Um Paywalls und Datenschutzbedenken kommerzieller Anbieter auszuschließen, fokussiert sich diese Masterarbeit auf den Einsatz lokaler, quelloffener Sprachmodelle (z.B. via Ollama) oder programmatischer Open-Source-Ansätze (z.B. Python/LangChain).
    Ziel ist es, den TianGong-MCP-Server als Machbarkeitsstudie (Proof of Concept) lokal einzurichten und mit einem kostenfreien KI-System zu verknüpfen. Anhand eines konkreten Fallbeispiels (idealerweise aus der Kaffeeproduktion im Rahmen des Projekts "COFFEE STORY") wird eine KI-generierte Ökobilanz erstellt und die Ergebnisse kritisch mit denen einer traditionell modellierten LCA verglichen. Die Arbeit beleuchtet die technische Machbarkeit, Datenqualität und den Automatisierungsgrad dieses ressourcenschonenden Ansatzes für das zukünftige Nachhaltigkeitscontrolling.
    Betreuer: Wesseling

Themen für Bachelorarbeiten

  1. Massen- und Stoffströme in der Grünkaffeeproduktion in Indonesien: Ein systematischer Literaturüberblick

    2. Beschreibung: Im Kontext der Dekarbonisierung internationaler Agrarwertschöpfungsketten rückt die detaillierte Analyse von Massen- und Stoffströmen in Indonesien, einem der weltweit führenden Kaffeproduzenten, zunehmend in den Fokus. Die Bachelorarbeit gibt auf Basis eines systematischen Literaturüberblicks einen Überblick über die zentralen Massenflüsse, Umwandlungsprozesse und Verlustraten in der Grünkaffeeproduktion – von der Ernte der Kaffeekirsche über die Verarbeitung (z. B. nasse, trockene oder semi-wasched Verfahren, typisch für Regionen wie Sumatra, Java oder Sulawesi) bis zum exportfähigen Grünkaffee. Dabei werden regionale Besonderheiten wie Robusta- vs. Arabica-Anbau, typische Umrechnungsfaktoren (z. B. kg Kirsche zu Pergamentkaffee zu Grünkaffee) und Verluste durch Nebenprodukte (Hüllen, Pulpe) aus der Literatur strukturiert erfasst und vergleichend dargestellt. Die detaillierte Erfassung dieser Massenströme bildet eine essenzielle Grundlage für die Ökobilanzierung (Lebenszyklusanalyse, LCA), da sie die Systemgrenzen, Zuordnungsregeln und Emissionsfaktoren für nachhaltigkeitsrelevante Bewertungen wie Treibhausgasbilanzen präzise definiert und ermöglicht die Identifikation von Emissions-Hotspots in indonesischen Grünkaffee-Lieferketten. Die Arbeit ist assoziiert mit dem Projekt „COFFEE STORY“ des Lehrstuhls und trägt direkt zur Datengrundlage für die Nachhaltigkeitsanalysen dieses Forschungsprojekts bei.
    Betreuer: Wesseling

  2. Potenziale von SCOR-DS: Eine kritische Analyse zur Integration der Product Carbon Footprint (PCF) Ermittlung in die Prozessmodellierung

    3. Beschreibung: Im Kontext dieser Abschlussarbeit soll untersucht werden, wie der neue SCOR-DS (Digital Standard) als methodische Grundlage für ein integriertes Nachhaltigkeitscontrolling genutzt werden kann. Während das klassische SCOR-Modell als Standard für die operative Prozessgestaltung dient, ermöglicht die digitale Architektur von SCOR-DS eine systematischere Erfassung von Prozessdaten. Die Arbeit analysiert den methodischen Paradigmenwechsel zwischen beiden Standards und bewertet deren Eignung, um ökologische Kennzahlen, insbesondere für die PCF-Ermittlung, direkt aus der Prozessmodellierung abzuleiten. Auf Basis eines theoretischen Vergleichs soll ein Strukturmodell für die Datenaggregation entwickelt werden, das aufzeigt, welche Prozessinformationen aus SCOR-DS für eine fundierte ökologische Bilanzierung aggregiert werden müssen und wo der Standard für Nachhaltigkeitszwecke ergänzt werden sollte. Der Fokus liegt dabei beispielhaft auf einer spezifischen Wertschöpfungskette, etwa der Stahlindustrie oder dem Kaffeeanbau.
    Das Thema wird nach Absprache an den Erfahrungshintergrund der Kandidaten angepasst.
    Betreuer: Wesseling

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