Advancing Transformative Sustainability Science Through Research in Real-world Laboratories

Real-world laboratories have emerged as research settings where scientists and practitioners collaborate on sustainability challenges through experiments in real-world contexts. While real-world laboratory research is recognized for developing action-oriented knowledge, its role in advancing scientific practice itself has been less researched. This cumulative dissertation presents how research in real-world laboratories can enrich and foster transformative sustainability science. Based on long-term transdisciplinary engagement in three closely connected real-world laboratory projects, I have developed five research articles that illuminate how real-world laboratories function as incubators for scientific innovation. The findings reveal methodological innovations including a case reporting approach for knowledge transfer across contexts, a dual research design connecting local solutions with broader knowledge production, and a modular evaluation approach for complex real-world laboratory processes. Practice innovations encompass collaborative learning approaches and design principles for integrating transformative learning with research. Ontological transformations involve reconceptualizing scientific impact through "emergent impacts" from long-term collaboration processes. These innovations emerged through engagement with productive tensions that characterize real-world laboratories as boundary spaces between scientific and societal domains. By navigating such tensions between contextual specificity and generalizability, rigor and relevance, and knowledge production and action, real-world laboratories create conditions under which scientific practices can be reimagined. The research shows that real-world laboratories fulfill a dual function: they are not only settings for applying established approaches, but spaces where new scientific practices emerge. This positions real-world laboratories as crucial infrastructures for advancing transformative sustainability science.

Reallabore haben sich als Forschungsumgebungen etabliert, in denen Wissenschaft und Praxis gemeinsam an Nachhaltigkeitsherausforderungen arbeiten und mit Experimenten in realweltlichen Kontexten neue Ansätze erproben. Während Reallaborforschung vor allem für die Entwicklung handlungsorientierten Wissens anerkannt ist, ist ihr Beitrag zur Weiterentwicklung wissenschaftlicher Praxis bisher wenig untersucht. Diese kumulative Dissertation zeigt, wie Forschung in Reallaboren die transformative Nachhaltigkeitswissenschaft bereichern und voranbringen kann. Sie basiert auf langjähriger transdisziplinärer Zusammenarbeit in drei eng miteinander verbundenen Reallaborprojekten und bündelt fünf Forschungsartikel, die aufzeigen, wie Reallabore als Inkubatoren wissenschaftlicher Innovation wirken. Die Ergebnisse verdeutlichen methodische Neuerungen wie einen Case-Reporting-Ansatz zum Wissenstransfer zwischen unterschiedlichen Kontexten, ein duales Forschungsdesign zur Verknüpfung lokaler Lösungen mit übergreifender Wissensproduktion sowie ein modulares Evaluationskonzept für komplexe Reallaborprozesse. Auf Praxisebene entstanden kollaborative Lernansätze und Gestaltungsprinzipien, die transformatives Lernen mit Forschung verbinden. Ontologische Neuerungen betreffen eine Neubestimmung wissenschaftlicher Wirkung durch "emergente Impacts", die sich aus langfristigen Kooperationsprozessen ergeben. Diese Innovationen entwickelten sich aus dem Umgang mit produktiven Spannungen, die Reallabore als Grenzräume zwischen wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Handlungsfeldern kennzeichnen. Indem Spannungen zwischen Kontextgebundenheit und Verallgemeinerbarkeit, zwischen wissenschaftlicher Strenge und praktischer Relevanz sowie zwischen Wissensproduktion und Handeln produktiv genutzt werden, schaffen Reallabore Bedingungen, unter denen wissenschaftliche Praktiken neu gedacht werden können. Die Arbeit zeigt, dass Reallabore eine doppelte Funktion erfüllen: Sie sind nicht nur Orte zur Anwendung etablierter Ansätze, sondern auch Räume, in denen neue wissenschaftliche Praktiken entstehen. Damit werden Reallabore zu zentralen Infrastrukturen für die Weiterentwicklung einer transformativen Nachhaltigkeitswissenschaft.