Enabling Digital Sustainability : A Socio-Technical Systems Design Perspective

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Kranz, Tobias:
Enabling Digital Sustainability : A Socio-Technical Systems Design Perspective.
Bayreuth , 2026 . - VII, 103 S.
( Dissertation, 2026 , Universität Bayreuth, Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät)

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Abstract

Climate change and related sustainability crises are one of the most pressing challenges of our time. Environmental degradation increasingly translates into economic losses and social disruptions, rendering sustainability an interdependent environmental, social, and economic concern. In this context, digital technologies are widely regarded as key enablers of sustainability transformations. Yet their contributions to long-term value creation remain uneven. While digital technologies can optimize existing processes and incrementally reduce greenhouse gas emissions, they increasingly shape physical, economic, and social realities by steering energy systems, governing supply chains, and enabling new forms of economic coordination. Despite these transformative potentials, many sustainability-oriented digital initiatives - such as decarbonization strategies, circular economy solutions, or digitally enabled ecosystems - struggle to scale or persist. This indicates that sustainability at scale does not arise from digital technologies in isolation, but from the alignment of infrastructures, governance, participation, and organizational integration. Against this backdrop, this cumulative dissertation adopts digital sustainability as an overarching conceptual frame, defined as the development and deployment of digital resources and artifacts toward improving environmental sustainability, social well-being, and economic welfare. It responds to calls for more integrative and mechanism-based accounts by arguing that digital sustainability emerges from the interplay of three mutually reinforcing mechanisms. First, trustworthy digital infrastructures ensure the availability and verifiability of sustainability-relevant data. Second, sovereignty and governance mechanisms shape control, participation, and legitimacy in data-driven systems. Third, digital resources and dynamic capabilities enable economically viable digital strategic initiatives that translate sustainability objectives into scalable value creation, viable business models, and long-term economic welfare. The IS research domain is progressing slowly in investigating their interplays and underlying mechanisms. Accordingly, the overarching research objective of this dissertation is to examine how digital technologies enable environmental, social, and economic sustainability by addressing information asymmetries, governance challenges, and incentive misalignments in socio-technical systems relying on verifiable data sharing between organizations and individuals. To address the research objective, this dissertation comprises eight interrelated essays examining digital sustainability from complementary perspectives and levels of analysis. The essays investigate digital infrastructures, data management arrangements, and the capabilities required for implementing, scaling, and sustaining sustainability-oriented organizational initiatives. Taken together, this dissertation advances a mechanism-based and multi-perspective understanding of how digital technologies are configured and combined to foster digital sustainability. Thereby, if offers descriptive, explanatory, and prescriptive insights into the mechanisms and boundary conditions shaping environmental, social, and economic outcomes.

Abstract in weiterer Sprache

Der Klimawandel und damit verbundene Nachhaltigkeitskrisen gehören zu den drängendsten Herausforderungen unserer Zeit. Umweltzerstörung führt zunehmend zu wirtschaftlichen Verlusten und sozialen Verwerfungen, wodurch Nachhaltigkeit zu einer eng miteinander verknüpften ökologischen, sozialen und ökonomischen Fragestellung wird. In diesem Kontext gelten digitale Technologien weithin als zentraler Einflussfaktor von Nachhaltigkeitstransformationen. Ihre Beiträge zur langfristigen Wertschöpfung bleiben jedoch uneinheitlich. Während digitale Technologien bestehende Prozesse optimieren und Treibhausgasemissionen schrittweise reduzieren können, prägen sie zunehmend physische, wirtschaftliche und soziale Realitäten, indem sie Energiesysteme steuern, Lieferketten koordinieren und neue Formen wirtschaftlicher Zusammenarbeit ermöglichen. Trotz dieses transformativen Potenzials gelingt es vielen nachhaltigkeitsorientierten digitalen Initiativen – etwa Dekarbonisierungsstrategien, Lösungen für die Kreislaufwirtschaft oder digital unterstützten Ökosystemen – nicht, sich dauerhaft zu etablieren oder zu skalieren. Dies deutet darauf hin, dass Nachhaltigkeit im großen Maßstab nicht allein aus dem Einsatz digitaler Technologien entsteht, sondern aus dem Zusammenspiel von Infrastrukturen, Governance, Partizipation und organisatorischer Integration. Vor diesem Hintergrund verwendet diese kumulative Dissertation digitale Nachhaltigkeit als übergeordneten konzeptionellen Bezugsrahmen. Digitale Nachhaltigkeit wird dabei als die Entwicklung und der Einsatz digitaler Ressourcen und Artefakte zur Verbesserung ökologischer Nachhaltigkeit, sozialen Wohlergehens und wirtschaftlichen Wohlstands verstanden. Die Arbeit greift Forderungen nach stärker integrativen und mechanismenbasierten Erklärungsansätzen auf und argumentiert, dass digitale Nachhaltigkeit aus dem Zusammenspiel dreier sich gegenseitig verstärkender Mechanismen entsteht. Erstens gewährleisten vertrauenswürdige digitale Infrastrukturen die Verfügbarkeit und Verifizierbarkeit nachhaltigkeitsrelevanter Daten. Zweitens prägen Souveränitäts- und Governance-Mechanismen Kontrolle, Partizipation und Legitimität in datengetriebenen Systemen. Drittens ermöglichen digitale Ressourcen und dynamische Fähigkeiten wirtschaftlich tragfähige digitale strategische Initiativen, die Nachhaltigkeitsziele in skalierbare Wertschöpfung, tragfähige Geschäftsmodelle und langfristigen wirtschaftlichen Wohlstand übersetzen. Die Wirtschaftsinformatik (Information Systems, IS) untersucht deren Zusammenspiel und zugrunde liegende Wirkmechanismen bislang nur unzureichend. Entsprechend besteht das übergeordnete Forschungsziel dieser Dissertation darin zu untersuchen, wie digitale Technologien ökologische, soziale und ökonomische Nachhaltigkeit fördern können, indem sie Informationsasymmetrien, Governance-Herausforderungen und Fehlanreize in sozio-technischen Systemen adressieren, die auf einem verifizierbaren Datenaustausch zwischen Organisationen und Individuen beruhen. Zur Erreichung dieses Forschungsziels umfasst die Dissertation acht miteinander verknüpfte Beiträge, die digitale Nachhaltigkeit aus komplementären Perspektiven und auf unterschiedlichen Analyseebenen untersuchen. Die einzelnen Arbeiten analysieren digitale Infrastrukturen, Datenmanagementarrangements sowie die Fähigkeiten, die für die Implementierung, Skalierung und langfristige Verankerung nachhaltigkeitsorientierter organisatorischer Initiativen erforderlich sind. Insgesamt entwickelt die Dissertation ein mechanismenbasiertes und multiperspektivisches Verständnis darüber, wie digitale Technologien ausgestaltet und kombiniert werden können, um digitale Nachhaltigkeit zu fördern. Dadurch liefert sie deskriptive, erklärende und normative Erkenntnisse zu den Mechanismen und Rahmenbedingungen, die ökologische, soziale und ökonomische Wirkungen beeinflussen.