Structural economic change and the environment : decoupling economic growth from natural resource use

Abstract

Diese Doktorarbeit behandelt im Kern die Frage ob immer weiter gehendes Wirtschaftswachstum von steigendem Ressourcenverbrauch und Umweltverschmutzung entkoppelt werden kann. Sie enthält drei Kapitel, die diese Frage mit theoretischen und empirischen Methoden aus verschiedenen Perspektiven beleuchten. Im ersten Teil wird die Auswirkung von Humankapital-Akkumulation auf die Richtung des technischen Wandels untersucht. Diese Arbeit ist eine Erweiterung des bekannten Artikels "The Environment and Directed Technical Change"von Acemoglu et al. (2012). Das Modell simuliert, unter welchen Bedingungen wachsendes Wissen dazu führt, dass der technische Wandel mehr und mehr intangible Güter hervorbringt, die keine starke Umweltbelastung verursachen. Falls tangible und intantible Güter nur schwer ersetzbar sind, kann es kein schnelles Wirtschaftswachstum geben, ohne dass immer mehr Ressourcen eingesetzt werden, selbst wenn es nur noch technischen Fortschritt im sauberen Sektor gibt. Der zweite Teil enthält eine sogenannte Strukturelle Dekompositionsanalyse der Entwicklung von Energieintensität von 40 großen Volkswirtschaften. Der Fokus liegt hier auf der Frage, ob Verbesserungen in der Energieintensität entweder auf strukturellenWandel hin zu einer saubereren Wirtschaft oder auf technische Verbesserung zurückzuführen ist. Hierbei wird auf Basis der World Input-Output Database der Handel innerhalb von Branchen und zwischen Ländern miteinbezogen. Die Resultate zeigen starke Unterschiede zwischen einer produktions- und konsumbasierten Berechnungsmethode, vor allem im Baugewerbe und bei der Stromerzeugung. Unter der Benutzung der sogenannten "Three Factor Logarithmic Mean Divisia Index" Analyse wird gezeigt, dass die Entwicklung der Energieintensität zwischen 1995 und 2009 in den meisten Volkswirtschaften hauptsächlich auf technische Verbesserung zurückzuführen ist. Strukturwandel innerhalb eines Landes spielte nur eine kleine Rolle, allerdings vergrößerte die zunehmende Handelsvernetzung zwischen den Ländern die Energieintensität. Im Vergleich zu einer ähnlichen Studie, die nur produktionsbasierte Daten benutzt, zeigt sich, dass der strukturelle Wandel eine deutlich geringere Auswirkung auf die Energieintensität hat, als wenn konsumbasierte Daten untersucht werden. Im letzten Teil werden mittels einer Input-Output Subsystem Analyse die globalen CO2-Emissionen der hochtechnologischen Dienstleistungssektoren für die Jahre 1995 bis 2009 untersucht. Während der Anteil dieser Sektoren an den globalen CO2 Emissionen relativ gering ist, wenn man nur die direkten Emissionen berechnet, zeigt eine Fußabdruck- Analyse, dass diese einen bemerkenswert größeren Einfluss haben wenn man eine konsumbasierte Perspektive einnimmt. Die Subsystem Analyse ermöglicht einen genaueren Blick auf die CO2 Emissionen, die entstehen, um diese Dienstleistungen anzubieten indem sie die Zulieferketten in einzelne Komponenten zerlegt. Es zeigt sich, dass die Emissionen, die in der Stromerzeugung entstehen, die wichtigste Komponente des CO2 Fußabdrucks für diese Sektoren ist. Das produzierende Gewerbe sowie der Transportsektor haben ebenfalls großen Einfluss auf den Fußabdruck. Zusätzlich zu der globalen Analyse wird in dieser Arbeit auch ein regionenspezifische Subsystem Analyse mit einer Fallstudie zur Europäischen Union durchgeführt. Eine Strukturelle Dekompositions Analyse (SDA) wird durchgeführt, um die Entwicklungen in den Zulieferketten zu erklären und in einen Intensitäts-, einen Struktur- und einen Endnachfrageeffekt zu zerlegen. Die steigende Endnachfrage in diesen Sektoren ist der Hauptverursacher für die Zunahme der Emissionen in den Zulieferketten. Interessanterweise spielt auch die Struktur der Vorleistungen eine wichtige Rolle für die Vergrößerung des ökologischen Fußabdruckes.

The core question of this thesis is whether economic growth can be decoupled from natural resource use and ongoing environmental pollution. It contains three chapters which contribute with theoretical and empirical methods to shed light on this issue from different perspectives. In the first part I investigate the effect of human capital accumulation on the direction of technical change extending the paper "The Environment and Directed Technical Change" by Acemoglu et al. (2012). My model simulates that an increasing knowledge stock of workers tends to direct technical change in favour of intangible goods under some mild economic conditions. If tangible and intangible goods are just weak substitutes the paper further shows that economic growth in the clean sector cannot be too strong when absolute decoupling of economic growth from natural resources is to be achieved. The second part contains an analysis of recent energy intensity trends for 40 major economies using a structural decomposition analysis. The focus lies on the question whether improvements in energy intensity were caused by structural change towards a greener economy or by technological improvements. We account for intersectoral trade by using the World Input-Output database and adjust sectoral energy use via the environmentally extended input-output analysis. The results show strong differences between a consumption- and production-based accounting approach across sectors, particularly in the construction and electricity industries. Using the Three Factor Logarithmic Mean Divisia Index method, the decomposition analysis shows that recent energy intensity reductions were mostly driven by technological advances. Structural changes within countries played only a minor role, whereas international trade by itself even increased global energy intensity. Compared to a previous study using only production-based sectoral energy data, we find structural effects on energy intensity reductions to be systematically weaker by using consumption-based data. In the last part, I study global CO2 emissions of the service sector with a high share of college-educated workers by using an Input-Output Subsystem Analysis for the years 1995-2009. While the share of production-based emissions of high-skilled service sectors is rather small, a footprint analysis reveals that the emission share of those sectors is considerably higher by using consumptionbased accounting (about 17.7% of total emissions). The subsystem analysis offers a closer look at the origins of carbon intensive goods necessary to meet consumption in high-skilled service sectors by disentangling the supply chain into various channels. I find that the emissions embodied in intermediate inputs from the electricity sector are the most important component of the CO2 footprint in those branches. Manufacturing and transport also play an important role for the carbon content of the supply chain. In addition to the global analysis, this paper extents the analysis to region-specific subsystems with a case study of the European Union. Finally, I conduct a structural decomposition analysis (SDA) in order to obtain major drivers of changes in emissions of input factors. I find that increasing global demand of such services is the main driver of emission growth in those sectors. Interestingly, also the structure of intermediate Inputs plays an important role for an increasing environmental footprint.