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Uns sind die Ziele des Pariser Klimaabkommens hinreichend bekannt. Auch wissen wir längst, dass der Bausektor für fast 40% der CO2 Ausschüttung verantwortlich ist. Die Stimmen mehren sich, dass die 1,5° Obergrenze wackelt. Um diese einzuhalten, ist es essenziell wichtig, dass der gesamte Gebäudebestand bis 2035 klimaneutral wird. Siehe auch: Wuppertal Institut.
Dass heißt, das Mindestziel bei Gebäuden bedeutet Klimaneutralität und -resilienz. Langfristig jedoch müssen Gebäude klimapostiv gestaltet sein. Dafür müssen die gesetzlichen Rahmenbedingungen geändert werden und hierzu gehört auch die Bauordnung.

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architects4future haben sich auf den Weg gemacht und eine Musterbauordnung ausgearbeitet, die die oben genannten Ziele fördert, als ein Mindestmaß klimaneutrales Bauen festschreibt und Bauen im Bestand als Standard festlegt.
Alle Bauvorhaben, die dem nicht entsprechen unterlaufen das Pariser Klimaabkommen und sind somit nicht länger zulässig.
Unter dem link: architects4future Umbauordnung finden Sie die detaillierte Auflistung dieser geänderten Musterbauordnung. Übergeordnete Ziele hierbei sind die Kreislauffähigkeit, der Klimaschutz und die Nachhaltigkeit.

architects4future fordern eine geänderte Musterbauordnung, die folgende, relevanten Kriterien enthält:

● zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen und ihrer Funktionstüchtigkeit für heutige
und künftige Generationen,
● der Ressourcenschonung und des Materialkreislaufs im Sinne des Nachhaltigkeitsprinzips,
sowie
● der Minderung und letztlich kompletter Vermeidung von Umweltbeeinträchtigungen durch
Treibhausgasemissionen und der Gefährdung der Artenvielfalt sowie weiterer ökologischer
Schäden.

Die gesamte Bauwirtschaft muss zukünftig bei Planung, Materialverwendung, Transport,
Herstellung, Verarbeitung, Ausführung und Nutzung auf alle Aspekte der Nachhaltigkeit wie

● Klima- und Ressourcenschutz,
● Kreislauffähigkeit,
● ökologische und soziale Nachhaltigkeit,
● Suffizienz und Effizienz, bzw. Effektivität,
● Materialgesundheit,
● erneuerbare Energiegewinnung und
● Artenschutz und Biodiversität

entsprechend den oben genannten Vorgaben und den Zielen des Pariser Klimaabkommens
ausgerichtet werden.

Wir von Teuffel Engineering Consultants unterstützen diese Forderung und halten diese für eine sinnvolle und notwendige Maßnahme, um alle Klimaziele zeitnah zu erreichen.

LITERATUR

Architects for Future News Team, (2021) UMbauordnung für Deutschland, damit Bauen klimaneutral werden kann, A4F Neuigkeiten, Verfügbar auf architects4future – Umbauordnung. (abgerufen: 17.08.2021)

CIRCULAR STRUCTURAL DESIGN, TEUFFEL ENGINEERING CONSULTANTS und die Eindhoven University of Technology TU/e haben im letzten Quartal des Jahres 2021 noch ein spannendes Projekt begonnen. Gemeinsam beraten, betreuen und begleiten wir einen großen Träger der Behindertenhilfe im Raum Wiesbaden bei einer umfangreichen und möglichst nachhaltigen Neugestaltung einer seiner Werkstätten.

Durch den Zusammenschluss dieser drei Partner kann ein noch relativ neuer Weg zirkulären Bauens beschritten werden. Der Bestand soll analysiert, dokumentiert, bewertet und zurück gebaut werden. Die Bauteile werden dann mit in den neuen Gebäuden verbaut. So nehmen sie auch Einfluss auf die Ausgestaltung der neuen Anlage. CIRCULAR STRUCTURAL DESIGN in reinster Form.

WAS IST DAS PROJEKT facettenwerk ?

Das facettenwerk – Gemeinnütziger Verein für Behindertenhilfe Wiesbaden und Rheingau-Taunus-Kreis e.V. – ist ein Ort an dem sich nicht behinderte und behinderte Menschen begegnen.

Es ist ein Verein, dem u. a. mehrere große Werkstätten, Bildungseinrichtungen, Serviceeinheiten, eine Gärtnerei und ein Café angehören. Er setzt sich für die Eingliederung, die berufliche Bildung und Integration von Menschen mit Behinderung ein. Darüber hinaus ermöglicht und fördert er mit seinen Inklusionsfirmen die Integration von Menschen mit Beeinträchtigung in den allgemeinen Arbeitsmarkt. Fokus der Arbeit liegt auf der Bewusstseinsbildung der Öffentlichkeit für Inklusion, Teilhabe und Vielfalt. Wir finden hier mehrere große Werkstätten, Bildungseinrichtungen, Serviceeinheiten, eine Gärtnerei und ein Café. Alles Orte an denen nicht behinderte und behinderte Menschen mit- und voneinander lernen können.

Neben der Hauptaufgabe liegt dem facettenwerk auch das Thema Nachhaltigkeit auf ökologischer, ökonomischer und sozialer Ebene für Menschen mit Behinderung am Herzen.

WAS STEHT NUN AN ?

Eine der Werkstätten soll baulich verändert werden. 3 bestehende Gebäude sollen abgerissen bzw. zurück gebaut werden und neue Arbeitsräume (Tagesförderung/ Werkstattplätze) entstehen. Das anfängliche Interesse des Bauherrn für das Thema Nachhaltigkeit konnten wir aufgreifen und fachlich vertiefen. Wir haben die Beteiligten vor Ort ausführlich beraten, so dass sich der Bauherr dafür entschieden hat unsere Expertise zu nutzen.

CSD, TEC sowie die TU/e werden die Transformation dieses Standortes von Anfang an begleiten und im Rahmen des PDEng-Projektes „Circular Structural Design“ bearbeiten.

Das Thema Nachhaltigkeit wurde also schon vor dem ersten Planungsschritt klar etabliert. Wir sind dadurch in der glücklichen Lage bereits vor dem Abriss des Bestands, möglichst CO2 neutral zu agieren. Liegt doch sonst der Fokus CO2 neutral zu bauen meist erst beim Neubau.

Möglich sind solche Projekte durch frühen Kontakt zum Auftraggeber und einem großen Interesse des Bauherrn am Thema. Noch vor der eigentlichen Neuplanung kann so der Rückbau der alten Gebäude mitgestaltet und Einfluss auf die Wiederverwendung bestehender Bauteile genommen werden.

Source: facettenwerk

WELCHE VORTEILE ERGEBEN SICH HIERAUS ?

1) Statt eines Abriss‘ werden die Bauteile bzw. der Bestand zurück gebaut, so dass (möglichst) kein Abfall entsteht.

2) Durch die Wiederverwendung/ Integration der Bestandsbauteile im neuen Tragwerk kann ein echtes Recycling erreicht werden, da Bauteile in Originalfunktion verwendet werden und somit kein Down-cycling nötig wird.

3) Damit ergeben sich folgende positive Auswirkungen: 1. Wiederverwendung reduziert Ressourcenverbraucht, 2. Keine Entsorgung von Bestandsbauteilen und damit verbundenen Emissionen und Einlagern in einer Deponie sowie 3. Kurze Wege, da das neue Gebäude mit den wiederverwendeten Bauten am gleichen Standort entstehen soll, was die Transportemissionen minimiert.

WIE GEHEN WIR VOR ?

Unser Team hat bereits im Vorfeld einen Weg erarbeitet, wie bei einer solchen Herangehensweise verfahren werden kann. Hier sehen Sie die Punkte, die uns wichtig erscheinen und an denen wir uns auch in einem ersten Schritt orientieren möchten. 1) Inventur, 2) Re-Design, 3) Rückbaukonzept, 4) Maßnahmen zur Qualitätssicherung, 5) Ökobilanz, 6) Prüfung der Wirtschaftlichkeit sowie 7) Akzeptanz bei allen Projektakteuren.

WO STEHEN WIR IM JANUAR 2021 ?

Nach ersten Ortsterminen im Oktober 2021 zur optischen Frühkontrolle, konnten wir uns einen groben Eindruck darüber verschaffen, ob Bauteile für die Wiederverwendung geeignet sind oder nicht. Außerdem konnten vor Ort bereits Fragen bezüglich Demontage, Lagerung und Logistik besprochen werden. So ergab sich folgende Situation:

1) Demontage: wir finden eine erhebliche Menge an Bauteilen vor, in denen wir Wiederverwendungspotential sehen.

2) Lagerung: Es ist ausreichend Platz auf dem Gelände vorhanden, um diese Bauteile fachgerecht zwischenzulagern.

3) Ein Rückbaupartner für nachhaltige Demontage muss im Rhein-Main-Gebiet gefunden werden

4) Der Bauherr kümmert sich darum, noch vorhandene Bestandsunterlagen zur Verfügung zu stellen

5) Ein weiterer Ortstermin wird vereinbart, um alle Projektbeteiligten auf den gleichen Planungsstand zu bringen und um die nächsten Schritte der Aufmaßplanung zu besprechen.

Source: facettenwerk

FAZIT

Wir sehen, wie wichtig es für zukünftige Projekte ist, von Anfang an das Potential der Wiederverwendung hervorzuheben und den Bauherren/ Architekten dafür zu begeistern. Hier ist noch viel Arbeit zu leisten, denn dem nachhaltigen Bauen im Bestand geht eine viel sorgfältigere Prüfung der Bauteile voraus. Das hat auch einen Einfluss auf die Zusammenarbeit von Architekten und Fachplanern. Deren Planung steht zu diesem Zeitpunkt oft noch gar nicht und die Tragwerksplanung sollte mit der Architekturplanung gemeinsame Prozesse gestalten, die bedenken, welche Geometrie sich unter Verwendung der Bestandsbauteile realisieren lässt. Das Potential ist enorm, jedoch gilt es noch mehr über die verschiedenen Etappen und den Weg zum gemeinsamen Ziel zu erproben.

Wir werden Sie über das Projekt Zukunftswerkstatt auf dem Laufenden halten.

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Source: Timber Construction/ Leo Fosdal/ cco Unsplash

Der Bausektor ist für einen erheblichen Anteil an den globalen CO2-Emissionen verantwortlich, so zeigen Daten der International Energy Agency (s. Abb. 1), dass allein 10% der Emissionen durch die Baustoffherstellung und Bauausführung verursacht werden.

Abb. 1: CO2-Emissionen im Bauprozess und der Gebäudenutzung
Aus: 2020 Global Status Report For Buildings And Constructions

Gerade aus diesem Grund sprechen sich inzwischen führende Klimaforscher und Baupraktiker, die einen nachhaltigen Ansatz verfolgen, für eine vermehrte Verwendung nachwachsender Baustoffe aus; besonders der Baustoff Holz wird in diesem Zusammenhang viel beworben.
Ein besonderer Vorteil von Holz im Vergleich zu konventionellen Baustoffen wie Beton und Stahl ist dabei, dass Holz in der Wachstumsphase Kohlenstoff speichert und der Umwelt entsprechend CO2 entnimmt. (s. Abb. 2)

Abb. 2: Treibhauspotenzial in kg CO2-Äqv. bei der Herstellung
Aus VDI Centrum Ressourceneffizienz

In ihrem Positionspapier zum Thema Holzbau geht die DGNB ebenfalls auf diese Vorteile, weist aber gleichzeitig darauf hin, dass die Materialauswahl durch die jeweilige Bauaufgabe bestimmt wird, nicht umgekehrt.
So wird Holzbau nicht pauschal als Lösung für einen nachhaltigeren Bausektor gepriesen, sondern betont, dass eine differenziertere Betrachtung erforderlich ist.
Eine Betrachtung der Nachhaltigkeit von Holz- und Holzbauten im ganzen Lebenszyklus sollte erfolgen.

Lebensanfang:

Eine Grundvoraussetzung für einen nachhaltigen Holzbau ist dabei eine nachhaltige Waldwirtschaft, bei der mindestens im gleichen Maß aufgeforstet wird, wie Holz entnommen wird.
Gerade im Zuge der stetig steigenden Nachfrage nach Holz sollten im Bauprozess dabei Holz nicht als einziger nachwachsender Baustoff Beachtung finden, sondern auch andere nachhaltige Baustoffe, wie Flachs, Hanf oder Bambus in Erwägung gezogen werden.

Verarbeitung:

Die Umweltwirkung und das zukünftige Wiederverwendungs- und Recyclingpotenzial von Holz hängen stark von der jeweiligen Verarbeitung ab.
Es soll möglichst eine spätere thermische Verwertung ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen ermöglicht werden und verwendete Beschichtungen und Bindemittel sind deshalb kritisch zu betrachten. Bei Holzprodukten, die im Innenraum verwendet werden, ist beispielsweise abgesehen von Fensterrahmen, heute kein chemischer Holzschutz mehr erforderlich.

Lebensende:

Um eine wirklich nachhaltige Baupraxis zu ermöglichen, sollte bereits im Planungsprozess erwogen werde, wie eine Weiterverwendung auf Bauteilebene ermöglicht werden kann. Das Ziel ist es Holzbaustoffe möglichst lange als Bauteil weiterzuverwenden und erst in einem letzten Schritt energetisch zu verwerten, damit das gebundene CO2 so spät wie möglich freigesetzt wird.
Die Kaskadennutzung (s. Abb. 3) verfolgt den Ansatz des Werterhalts von Holzbauteilen. Holzwerkstoffe werden möglichst lang für die Gebäudenutzung verwenden und erst wenn keine Nutzung mit gleichem Zweck mehr möglich ist, für die energetische Verwertung herangezogen.

Abb. 3: Treibhauspotenzial in kg CO2-Äqv. bei der Herstellung
Aus: Charta Für Holz

Die zukünftige Wiederverwendbarkeit wird dabei erleichtert, wenn bereits bei Bau auf eine gute spätere Rückbaufähigkeit durch trennbare, mechanische oder lösbare Verbindungen und die Langlebigkeit der Bauteile ermöglicht wird.

Das Konzept des „urban Minings“ verfolgt diesen Ansatz. Hier werden Gebäude als „Rohstofflager der Zukunft“ verstanden und beispielsweise auf die Verwendung von speziellen Klebstoffen verzichtet, um den Rückbau zu vereinfachen.
Die Verwendung eines „digitalen Zwillings“, in dem Informationen über die Konstruktion und verwendeten Materialien gespeichert werden, soll zukünftig die Wiederverwendung auf Bauteilebene zusätzlich vereinfachen.

Source: Industrial Chimney /cco Unsplash

Building construction constitutes 40 per cent of the world’s raw stones, gravel and sand consumption per year and 25 per cent of the virgin wood. It also consumes 40 per cent of the energy and 16 per cent of water used annually. These figures illustrate that the construction sector is one of the biggest consumers of resources, mainly due to the huge economic growth of highly populated countries like China and India. This is why this data alone does not need to be interpreted negatively. However, when looking at the other end of the production line, the figures are put into perspective. More than 50 % of the total amount of waste generated in the world (1), waste that very often ends up in landfill, results from the construction industry. The sector is also responsible for a quarter of the global Greenhouse Gases (GHG) emissions (2). With the world’s focus shifting to a greener future, the construction industry’s environmental impact needs to be put under the microscope.

(1): Anink, D., Boonstra, C., y Mak, J.: Handbook of Sustainable Building. An Environmental Preference Method for Selection of Materials for Use in Construction and Refurbishment, London, 1996
(2): IRP (2020). Resource Efficiency and Climate Change: Material Efficiency Strategies for a Low-Carbon Future. Hertwich, E., Lifset, R., Pauliuk, S., Heeren, N. A report of the International Resource Panel. United Nations Environment Programme, Nairobi, Kenya.

Source: Marble Mining/ cco Unsplash

To be able to quantify the amount of GHG emissions and pollution a building material produces, it is necessary to analyse the different ‘life’ stages of each material. The Life-Cycle Assessment (LCA) is a methodology that helps to measure the environmental effects of materials, such as global warming potential and acidification potential for each phase of the life cycle: (3) From its extraction in the nature (cradle), through the manufacturing and transport up to the ‘grave’, either into a recycling plant or into the landfill.

Thanks to this methodology, we can estimate what phases of the cycle are more harmful to the environment and it also gives us the ability to compare among different materials. For example, concrete produces 300 kg CO2 per cubic meter while wood absorbs 120 kg CO2/m3. This shows the importance of picking materials when designing a structure.

A tool in the Netherlands was developed to assess the environmental impact of different materials regarding 12 indicators, such as global warming or ozone depletion potential. This anew tool is called the Milieu Prestatie van een Gebouw (MPG), translated into English as the ‘Environmental Performance of Buildings’. This software calculates how much a building would cost in terms of environmental impact.

(3): Ökobaudat – Basis for the building life cycle assessment.

Source: Cars/ cco Unsplash

HOW IS MPG CALCULATED?

The environmental impact can be measured as a monetary cost, the so-called Shadow Cost. A shadow cost is the hypothetical cost that we would incur in order to mitigate/compensate the environmental effect caused by any material. Dividing this theoretical monetary cost by the gross floor area (gfa) in m2 and by the building’s life expectancy, we get the MPG of a building. This, according to the Dutch government, cannot be greater than 1,00€/gfa per year.

With this tool, architects, engineers and municipalities are able to make better decisions during the design phase and reduce the impact of the building on the climate. This tool highlights the need for a more holistic approach to reduce the overall footprint of the construction industry, where the environmental effects of each stage of building are taken into consideration. It is no longer enough to only build economically, the architects and engineers should also focus on designing structures that have a prolonged service life and that after it’s life, the materials can be recycled effectively.

Abb. 1: cco Betonarchitektur

DUURZAAM dieses niederländische Wort steht gleichermaßen für „nachhaltig“ als auch für „dauerhaft“. Ein anschaulicher Hinweis darauf, dass ein wichtiger Aspekt der Nachhaltigkeit die Dauerhaftigkeit eines Produktes darstellt.
Beton ist ein sehr dauerhafter Baustoff, wenn er richtig eingesetzt wird. Einiges schlechter sieht seine Bilanz im Sinne der Umweltwirkungen bei der Herstellung aus. Darum wird Beton heutzutage in der Öffentlichkeit oft als wenig nachhaltig wahrgenommen.
Der Fokus zur Reduktion von Umweltwirkung durch den Einsatz möglichst nachhaltiger Baustoffe liegt aktuell vor allem auf dem vermehrten Einsatz von Holz. Hierbei wird insbesondere nach Möglichkeiten gesucht, Bauaufgaben im Geschossbau, die in den vergangenen Jahrzehnten dem Massivbau vorbehalten waren, in Holzbauweise zu verwirklichen. Kürzlich erschien dazu ein Artikel auf Spiegel.de mit der Überschrift – „Baustoffdiktat“ Wie die Betonlobby gegen Holzhäuser kämpft -.
Holz ist ein nachwachsender Rohstoff. Er bindet CO2 und hat bei konsequenter Umsetzung des konstruktiven Feuchteschutzes eine Dauerhaftigkeit, die die übliche geplante Nutzungsdauer für Hochbauten von 50 Jahren weit überschreitet.
Und doch gibt es unbestritten auch Nachteile, die gegen den Einsatz von Holzwerkstoffen sprechen können. Dies gilt z.B. für unterirdische Bauten, oder Brücken des schienengebundenen Verkehrs und motorisierten Verkehrs.
Ein Konkurrenzkampf zwischen dem nachwachsenden Rohstoff Holz und dem Baustoff Beton, wie im Spiegelartikel suggeriert wird, ist darum der falsche Weg, um nachhaltiges Bauen voranzubringen. Es gibt und wird auch in Zukunft Bereiche geben, in denen der Beton auf Grund seiner Dauerhaftigkeit anderen Baustoffen überlegen ist. Um seinen Einsatz nachhaltiger zu gestalten ist es jedoch notwendig, die Umweltwirkungen bei seiner Herstellung zu reduzieren.
In einem früheren Blog-Beitrag wurde bereits die Verknappung der Ressource Sand diskutiert (https://www.patrick-teuffel.eu/the-world-in-a-grain/). Die Gesteinskörnung macht bis zu 70% des Baustoffgemischs Beton im Hochbau aus (Breit et al 2018 p.61). Der Einsatz von rezykliertem Beton könnte hier eine wichtige Rolle spielen. Aber Betongranulat in hoher Qualität (sortenrein, ohne Verunreinigungen) ist ein rares Gut. Laut Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden e.V. (2018) entstanden 2016 58,5 Mio. Tonnen Bauschutt (mineralische Bauabfälle der Abfallschlüsselnummern 170101, 170102, 170103 und 170107). Hiervon wurden 77,7% (45,5 Mio Tonnen) recycled. Andererseits konnten im selben Jahr nur 12,7% am Gesamtbedarf an Gesteinskörnung für den Straßenbau, Erdbau und die Alphalt- und Betonherstellung (566,5 Mio Tonnen) durch Recyclingmaterial aus allen Bereichen des mineralischen Recyclings gedeckt werden (also einschl. der Bauabfälle niedrigerer Qualität). Dies erklärt zum Teil die zurückhaltende Bereitschaft der Baustoffindustrie, auf das hochwertige Aufbereiten des Betongranulates zu setzen, da der hohe Bedarf an Material im Bereich Straßenbau und Erdbau eine einfachere wirtschaftliche Wiederverwertung zulässt. Gleichzeitig ist die Verfügbarkeit von rezykliertem Material vom regionalen Angebot an Bauschutt abhängig. Diese Verfügbarkeit geht nicht zwangsweise mit der gleichen regionalen Verteilung des Bedarfs an frischem Recyclingbeton einher. In Dechantsreiter et al (2015) ist dargelegt, dass es hier auf Grund von unterschiedlicher Bevölkerungsentwicklung zu einem Öffnen der Schere zwischen regionalem Bedarf und Verfügbarkeit kommen kann. Interessanter Weise gibt es ähnliche Befürchtungen in Bezug auf die Verfügbarkeit von Gesteinskörnung aus natürlichen Vorkommen. Wie Benzel (2019) exemplarisch für Baden-Württemberg und Hilgers und Becker (2019) globaler darstellen, ist zwar auf lange Zeit keine Verknappung der natürlichen Ressourcen zu befürchten. Die zunehmenden Interessenskonflikte zwischen Rohstoffgewinnung und Ausweisung von Schutzgebieten sollten jedoch Motivation genug sein, die Verfügbarkeit von natürlichen Ressourcen zu überdenken und noch stärker auf die Kreislaufwirtschaft zu setzen.

Abb. 2. cco Garagen aus Beton

Der Einsatz rezyklierter Gesteinskörnung bei der Betonherstellung reduziert zwar die Umweltwirkungen, die durch den Abbau von Gesteinskörnung entstehen. Dies allein ist jedoch noch nicht ausreichend, um Beton als Baustoff nachhaltiger zu machen. Der Baustoff, der neben der Gesteinskörnung entscheidend für die Herstellung von Beton ist, ist der Zement. Hier gibt es zwar bereits umfangreiche Forschungsergebnisse zu Lösungsansätzen wie die Entwicklung alternativer Bindemittel, den Austausch des Portlandzementes durch Ersatzstoffe (Heinze und Heisig (2018), Thienel und Beuntner (2018)) und der Reduktion des Zementanteils bei gleichzeitiger Erhöhung der Packungsdichte der Körnung. All diese Alternativen befinden sich jedoch noch im Entwicklungsstadium und es wird dauern, bis hier eine Marktreife erreicht wird. Zudem ist noch nicht zweifelsfrei erwiesen, dass alle Ansätze auch tatsächlich zu einer Reduktion der Umweltwirkungen im Vergleich zum konventionellen Portlandzementeinsatz führen (Moffatt und Haist (2019)).
Was also tun? Statt die vorhandenen verbauten Betonmengen durch Downcycling zu Granulat zu verarbeiten und mit Hilfe von neu zu produzierendem Bindemittel wieder zu Feststoff erhärten zu lassen sollte durch die Wieder- bzw. Weiterverwendung ganzer Bauteile aus Beton der Dauerhaftigkeit des Baustoffs Rechnung getragen werden. Dies erfordert jedoch ein Umdenken im Planungsprozess. Statt durch die Erschaffung von Bauteilen die Realisierung eines Entwurfes zu ermöglichen ist es erforderlich, anhand eines Elementvorrates einen realisierbaren Entwurf zu generieren. Dies ist sicher einfacher zu realisieren, wenn es um einen gleichwertigen Wiedereinsatz geht (z.B. Bauelemente aus einem Skelettbau eines Bürogebäudes für den Skelettbau eines Bürogebäudes). Forschungsprojekte hierzu entstanden bereits in den späten 90er Jahren des vorherigen Jahrhunderts, als viele der ab den 60er Jahren in der DDR entstandenen Fertigteilbauten des Wohnungsbaus von massivem Leerstand betroffen waren. Wie z.B. Mettke (2012) zeigt, stellen durch sorgfältigen Rückbau gewonnene Plattenbauteile einen Mehrwert dar, der technisch und wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden kann.
All diese Ansätze zeigen: Beton kann nachhaltig sein, wenn er richtig eingesetzt wird. Frei nach dem jahrzehntealten Slogan der Betonindustrie: „Beton Es kommt darauf an, was man daraus macht“, sollten wir alle, die im Bauprozess eine Rolle spielen, diesem Baustoff in Form von Wiederverwertung, Recycling und Kreislaufwirtschaft eine neue Dimension geben. Die technischen Möglichkeiten sind vorhanden, wir müssen sie nur nutzen.

LITERATUR

Breit, W. et al (2018) Gesteinskörnung – von natürlicher bis rezyklierter Körnung in Nolting, U. et al (eds.) Betone der Zukunft 14. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 61-74

Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden e.V. (2018) Kreislaufwirtschaft Bau Mineralische Bauabfälle Monitoring 2016 – Bericht zum Aufkommen und zum Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2016, Berlin

Dechantsreiter U. et al (2015) Instrumente zur Wiederverwendung von Bauteilen und hochwertigen Verwertung von Baustoffen Dessau Umweltbundesamt

Benzel, L. (2019) Bewertung der regionalen Rohstoffverfügbarkeit für die Herstellung von Beton in Nolting, U. et al (eds.) Ressourceneffizienter Beton 15. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 13-20

Hilgers, H. und Becker, I. (2019) Geologische Aspekte und Umfeldanalyse zur überregionalen Rohstoffverfügbarkeit von Beton – Sand, Kalkstein, Gips in Nolting, U. et al (eds.) Ressourceneffizienter Beton 15. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 21-30

Heinze, D. und Heisig, A. (2018) Flugasche und Hüttensand – Zusatzstoffe mit Zukunft? in Nolting, U. et al (eds.) Betone der Zukunft 14. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 27-36

Thienel, K.-Ch. und Beuntner, N. (2018) Calcinierte Tone und ihr Potenzial für die moderne Betontechnologie in Nolting, U. et al (eds.) Betone der Zukunft 14. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 37-48

Moffatt, J. und Haist, M. (2019) Konzepte zur Herstellung von ressourceneffizienten Betonen am Beispiel der Granulometrie in Nolting, U. et al (eds.) Ressourceneffizienter Beton 15. Symposium Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, pp. 33-42

Mettke, A. (2012) Ressourceneffizienz als Beitrag zum Klimaschutz – Gebrauchte Betonelemente besser nutzen 3. URBAN MINING KONGRESS 2012 Iserlohn, Verfügbar auf Mettke – Gebrauchte Betonelemente besser nutzen. (abgerufen: 09.02.2021)

Abb. 1: Life Cycle Assessment © One Click LCA

Anwendung in CAALA und One Click LCA

Das Thema Nachhaltigkeit ist aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Insbesondere für die Bauindustrie spielt dieses Thema eine übergeordnete Rolle, da diese doch für da die Bauindustrie für rund ein Drittel der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich ist.
Deswegen ist es von großer Bedeutung schon beim Entwurf nachhaltige Lösungskonzepte zu entwickeln. Diese sollten die Herstellung, die Nutzung und auch die Entsorgung berücksichtigen.
Um dies bei der Planung zu erleichtern gibt es LCA – Tools (Life Cycle Assessment) wie CAALA (Computer Aided Architectural Life Cycle Assessment) und One Click LCA. Beide dieser Tools ermöglichen es 3d-Modelle aus z.B. Revit oder Rhino 3d zu verwenden.

CAALA: Hier wird die Konstruktion mithilfe von Flächen modelliert. Jeder Fläche wird ein Layer zugeordnet und diesen verschiedenen Layern kann man dann Bauweisen zuordnen und den gewünschten U-Wert für das jeweilige Bauteil festlegen. CAALA ermittelt von selbst die notwendige Dämmstoffdicke und kann somit das vorhandene Volumen von jedem Baustoff berechnen.
Nun kann eine Ökobilanz aufgestellt werden, in der Parameter wie z.B. der nicht erneuerbare Primärenergieverbrauch oder das Treibhauspotential enthalten sind. Neben der Ökobilanz können aber auch die Kosten dargestellt werden, was die Wahl einer möglichst wirtschaftlichen Lösung ebenfalls ermöglicht. Dabei werden sowohl der nicht erneuerbare Primärverbrauch und das Treibhauspotential als auch die Kosten differenziert auf die Lebenszyklusphasen (Herstellung, Nutzung, Entsorgung) dargestellt.

Abb. 2: Ökobilanz am Beispiel eines Einfamilienhauses

Abb. 3: Lebenszykluskosten differenziert auf die Lebenszyklusphasen

Da zu Beginn einer Planung oft noch kein detailliertes 3d-Modell vorliegt, besteht in CAALA auch die Möglichkeit verschiedene Bauweisen bezogen auf 1m² untereinander zu vergleichen, um qualitativ die nachhaltigere Bauweise zu bestimmen.

Abb. 4: Vergleich der Treibhausgasemission von einer Stahlbetonwand mit WDVS (rechts) mit einer Hohllochziegelwand mit WDVS (links)

OneClick: Bei diesem Tool kann das Volumen direkt aus dem 3d-Modell entnommen werden. Dies hat den Vorteil, dass man auch komplexe Geometrien oder Hohlquerschnitte in der Berechnung berücksichtigen kann.
Auch in One Click LCA wird eine Ökobilanz, in der z.B. der CO2-Ausstoß enthalten ist, dargestellt.
Das hat den Vorteil, dass die Ökobilanz nicht nur über die Lebenszyklusphasen differenziert wird, sondern dass auch zwischen den verschiedenen Baustoffen unterschieden wird.
Man kann so sofort erkennen, wo das Einsparpotenzial besonders hoch ist.

Abb. 5: Vergleich: Ökobilanz in One Click LCA

DGNB Blog rund um nachhaltiges Bauen

von Pia Hettinger

Gebäude sind verbaute Masse. Und diese Masse beinhaltet wertvolle Ressourcen, die immer knapper werden und für viele CO2-Emissionen verantwortlich sind. Gerade Tragwerksplaner können den Materialverbrauch massiv reduzieren. Das sieht zumindest Professor Patrick Teuffel so. Wir haben mit ihm über gebaute Schwergewichte und den aktuellen Forschungsstand der Materialwelt gesprochen.

Pia Hettinger: Herr Professor Teuffel, Sie sind selbst als Tragwerksplaner tätig. Welche Rolle haben Sie im Bauprozess und wo liegen die Schnittstellen mit anderen am Bau Beteiligten?

Professor Patrick Teuffel: Im Volksmund kennt man uns ja eher als Statiker, wobei die Statik nur einen Teil unserer Tätigkeit umfasst. Im Grunde sind wir dafür verantwortlich, dass das Gebaute eine gut gestaltete, wirtschaftliche und angemessene Tragstruktur erhält und am Ende natürlich auch nachhaltig hält. Wir beschäftigen uns mit allem, was trägt: Wände, Decken, Stützen. Dabei sind wir im Austausch mit den Architekten oder auch den Haustechnikplanern. Welche Rolle wir dann im Detail einnehmen, hängt natürlich von der Bauaufgabe ab. Eine Brücke erfordert eine andere Planung als eine Messehalle oder ein Turm. Grundsätzlich sollten wir aber für eine integrative und damit optimale Planung von Anfang an mit dabei sein, also schon beim interdisziplinären Planungswettbewerb. Das ist in der Realität leider oft nicht der Fall.

Warum sollten gerade Tragwerksplaner ihre Rolle als Nachhaltigkeitsbeauftragte ernst nehmen?

Bei der Debatte um Nachhaltigkeit beim Bauen ging es lange Zeit vor allem um Energieeinsparung. Das große Thema von heute und morgen ist jedoch auch der Ressourcenverbrauch und damit verbundene CO2-Emissionen. Da 80 oder 90 Prozent der Ressourcen im Rohbau, also eben in Fundament, Decken, Stützen, Wänden, etc. stecken, hat der Tragwerksplaner viele Möglichkeiten, im Sinne der Nachhaltigkeit zu wirken. Im Tragwerk steckt die Masse. Diese können wir mit dem nötigen Wissen und einer entsprechenden Beratung enorm reduzieren.

Der relative Anteil an CO2-Emissionen der grauen Energie steigt im Vergleich zu den Emissionen aus dem Energieverbräuchen im Betrieb. © DGNB

Unsere Gebäude sind also absolute Schwergewichte.

Die Mehrzahl ja. Ein paar Zahlen verdeutlichen uns, von was für Massen wir beim Bauen sprechen. Die meisten Gebäude in Deutschland bestehen auch heute noch hauptsächlich aus Stahlbeton. Nehmen wir ein normales Wohngebäude mit zwei Stockwerken. Eine 20 Zentimeter dicke Betondecke wiegt 500 Kilogramm pro Quadratmeter. Dazu kommen schätzungsweise ca. 50 Prozent für Stützen, Wände und andere Bauteile. Ein gewöhnliches Wohngebäude wiegt also schon mehrere 100 Tonnen. Jetzt überlegen Sie mal, was für enorme Auswirkungen das hat, wenn wir pro Geschossdecke oder Wand ein paar Zentimeter einsparen können. Eine Studie der Institution of Structural Engineers: „How to calculate embodied carbon“ ergab übrigens, dass ein Tragwerksplaner im Jahr im Durchschnitt 200.000 kg CO2e einsparen kann, wenn der Fokus auf eine nachhaltige Tragwerksplanung gelegt wird.

Sollten wir grundsätzlich so leicht wie möglich bauen oder lohnt sich manchmal eine weitere Tonne?

Leicht zu bauen ist natürlich eine naheliegende Möglichkeit, um Ressourcen zu sparen. Symbolisch für die Leichtbauweise steht beispielsweise das Olympiastadion in München. Diese Membranbauweisen und textilen Konstruktionen funktionieren als Stadionüberdachung wunderbar, allerdings natürlich nicht für eine Geschossdecke im „normalen“ Gebäude. Die muss ja einiges tragen und sollte sich auch nicht maßgeblich verformen. Aber auch hier könnten wir durchaus leichter bauen, wenn wir das ungenutzte Potenzial der Optimierung zur Materialeinsparung nutzen würden. So liegt die Ausnutzung von Bauteilen in der Praxis oft nur bei 80 Prozent, obwohl 100 Prozent im wahrsten Sinne des Wortes tragbar wären. Mit einfachen Optimierungsstudien könnten wir sicherlich problemlos eine Materialeinsparung von 10-20 Prozent erzielen. Tragwerksplaner könnten hier viel mehr Aufklärungsarbeit leisten. Aber diese Studien kosten natürlich Zeit und Geld und sind (noch) nicht im Leistungsbild der HOAI abgebildet. Zu große Vorsicht und Unwissen sorgen also für unnötigen Materialverbrauch.

Welche weiteren Stellschrauben gibt es neben der Gewichtsreduktion in Sachen Ressourcenschonung?

Ein großes Potenzial liegt in der Wiederverwendung auf Material-, Bauteil- und Bauwerkebene. In Sachen Nachhaltigkeit ist Holz auf den ersten Blick vielversprechend: Es ist leicht, hat im Vergleich zu anderen Baustoffen eine gute CO2-Bilanz und ist nachwachsend. Verschiedene aktuelle Projekte zeigen, dass Holz auch für Hochbauten ein großes Potenzial besitzt. Aber Holz ist nicht unendlich verfügbar und auch nicht ganz billig. Deshalb müssen wir auch andere Alternativen in Betracht ziehen und in die richtige Richtung lenken. Bei den herkömmlichen Baustoffen lässt sich Stahl beispielsweise gut recyclen. Und beim Beton kann man zum Recyclingbeton greifen, denn die Qualität steht normalem Beton in nichts nach. Das Problem liegt hier noch in der Lieferbar- und Verfügbarkeit.

Mit Blick auf die Wiederverwendung von Bauteilen gibt es bereits wertvolle Forschungsansätze. An der Uni Eindhoven arbeiten wir beispielsweise daran, wie man Stahlbeton-Fertigteile von leerstehenden Bürogebäuden zu Wohnungen neu zusammensetzen kann. Betrachtet man das Bauwerk als Ganzes sollte das Umnutzungspotenzial oder eben ein möglichst sortenreiner Rückbau schon bei der Planung berücksichtigt werden. Die DGNB hat hierzu ja ein eigenes Zertifikat entwickelt: DGNB Gebäuderückbau. An der Uni haben wir eine Studie zum Umnutzungspotenzial von Bestandsgebäuden durchgeführt, die Eigentümern helfen kann, wichtige Entscheidungen zu treffen. Denn oft stehen diese vor der Frage, was sie mit ihrem in die Jahre gekommenen Gebäude tun sollen. Hier ist noch viel Aufholbedarf.

Sie lehren im Bereich „Innovative Structural Design“. Was steckt dahinter und wo stehen wir in der Materialforschung?

Das Besondere an unserem Fachbereich ist, dass er sich im Gegensatz zu Lehrstühlen wie Massivbau, Stahlbau, Holzbau und Aluminium nicht auf ein Material beschränkt. Vielmehr erforschen wir innovative Materialien. Ein Schwerpunkt liegt in der Anwendung von Smart Materials. Anschaulich wird dieser mit einem Prototypen, den wir gerade in unserem Labor testen: An einem dreigeschossigen Gebäude simulieren wir Erdbeben und variieren die Steifigkeit von Materialien und somit das dynamische Verhalten der Struktur. Smart Materials können diese verändern und damit adaptiv auf das Erdbeben reagieren. Das erlaubt weniger Materialeinsatz.

Hält stand bei Tag und Nacht: Die biobasierte Fußgängerbrücke an der TU Eindhoven wird rege genutzt. ©Tom Veeger

Die 14 Meter lange Brücke in Eindhoven besteht aus nachwachsenden Materialien. Hier erhalten Sie mehr Hintergründe zum Entwurf, Produktion und zum laufenden In Situ Monitoring: ©TU/e

Das “Smart Circular Bridge for a circular built environment”- Projekt nutzt nachwachsende Ressourcen auf innovative Weise. Mit Klick auf das Bild gibt’s mehr Informationen zum Projekt. ©Smart Circular Bridge for a circular built environment

Ein weiterer für unsere Zukunft entscheidender Schwerpunkt liegt in der Anwendung von biobasierten Werkstoffen wie Hanf, Flachsfasern oder biobasierten Harzen. Wir erforschen im Labor die mechanischen Eigenschaften und anhand von realen Brückenbauten wie sich die Werkstoffe im Lebenszyklus verhalten. 2016 haben wir in Eindhoven eine Fußgängerbrücke aus bio-basiertem Faserverbundwerkstoff entworfen und realisiert. Aktuell arbeiten wir an dem europäischen Interreg-Forschungsprojekt „Smart Circular Bridge for a circular built environment“ mit 14 Partnern. Bis 2023 realisieren wir hierfür drei Brücken aus bio-basierten Faserverbundwerkstoffen mit integrierten Sensoren, die in Echtzeit den Bauwerkszustand überwachen. Diese Werkstoffe haben definitiv das Potenzial das Bauwesen im Sinne von Klimaschutz und Ressourceneinsparung zu transformieren und können nach und nach die Verwendung von Beton reduzieren.

Source: cco Sand Mining

Howard Mc Allister, a researcher at the University of Hawaii, estimated that the number of sand grains at all the world’s beaches count to around 7.5 quintillions or 7.5 billion billions. I have no idea if this number is correct and even if it sounds a lot, sand is a resource, which is an essential part of everybodies life. In his book „The world in a grain“ the author Vince Beiser explains the importance of sand for our modern industry and society.

The book describes the increasing dependence on sand in (nearly) all of our areas of life, although the start of this „success“ story was slow.
At the end of the 19th century, concrete (enormous amounts of sand are required to produce it) started its journey from England via France to America. After a laborious start, his successful story started in 1906 right after the earthquake in San Francisco. A single concrete building, that survived this quake undamaged, became the unrestricted advertising symbol for this material, despite the fact that some brick houses also survived. This earthquake made it possible for concrete becoming the number one material of modern architecture. To be mentioned: the Panama Canal, the Hoover Dam, the Guggenheim Museum in New York and countless Bauhaus buildings.

Further on, one of the first sand demanding projects was the Interstate project in the United States, which was at that time the biggest public project in US history. In 1904 the United States had a grand total of 141 miles of paved roads (not counting city streets). If you wanted to move lots of people or large quantities of goods any significant distance, you did it via water or railroads. That could not last in a country where everyone suddenly wanted a car. But a car without pavement is like a pair of skis without snow. The ascent and ultimate dominance of the auto required the deployment of vast legions of sand. Dwight D. Eisenhower, who in 1919 joined a disastrous military truck convoy, crossing the country from coast to coast on poor or non-existent roads, was elected president in 1952. Driven by this frustrating experience he did everything to realize the Interstate Highway system. Today we are talking about 2.7 million miles of paved routes in the U.S. (runways, parking-places, swimming-pools ….)

Obviously concrete is not the only driver for the increasing demand for sand. Modern architecture as well as many other industrial branches are big consumers of glass, which basically is also produced from sand. On top of that, the high-tech industry uses a lot of silicium, which is also – surprisingly – based on sand.

The following chapter focuses on the development of artificial islands, where the various projects in Dubai are well-known, but actually they are not the only activities in that field. According to a study by Deltares, a Dutch research group, since 1985 human beings created more than 15000 square kilometres.

In many of the described examples it is not only about serious business, but also about crime, where people were killed for …
So, whoever is interested to read more details and to learn more about this very important resource is welcome to read Vince Beiser’s book.

PS: Here you can find another interesting article about this topic: Demand for Sand: the largest mining industry no one talks about

PPS: And just to be clear: I don’t get any commission from Amazon or anybody else for this review.

Ways to recognize the Nature

“ Remarkably, there is evidence that modern Asians also tend to see the world as consisting of continuous substances, whereas modern Westerner are more prone to see objects.“

This is one of a sentence extracted from [1]. The book also mentions the difference in the way Americans and Japanese recognize objects and says that, through certain experiments, Japanese are more likely to identify objects through „substances“(material) and their relations to their surroundings.

From ancient times, Japan has had a belief that all beings have been given a sense of life. They have not placed a hierarchy between nature and have set themselves down in the same part of the world. In other words, more than interpreting nature objectively, they were used to capture the „substances“. This integrated perspective, in which to have no hierarchy between nature, tends to remain when they treat timbers in architecture and even in nowadays has evolved in various forms as unique skills.

Principles of Traditional Joints

Traditional Japanese wooden technology is well known for the details of joints and fittings, so-called “Tsugite” and “Shiguchi” Tsugite is the name of joints for beams and Schiguchi for Column. At the end of the 1980s, a book of joints and fittings was published by Gengo Matsui entitled „Wood Joints in Classical Japanese Architecture“. These systems are well known to create an “ interlocking joinery“ with successfully combining physical properties such as “ Bearing Force“ (1. Parallel to fiber 2. Perpendicular to the grain) and „Shear force“. The Geometry is carefully controlled to achieve adequate performance on each joint. For example, by taking advantage of the anisotropic character of wood, joints which are based on the “ Bearing Force perpendicular to grain“ works to resist seismic loading (see below). Joints between column-beam are called crosspiece joint (Nuki-joint, Fig.1-1) and joints between column-foundation are called embedded-column base joint (Hottate-Bashira, Fig.1-2).

However, due to the slippage on the contact surface, there is a time lag before the mechanism of embedding occurs, and this can cause a decrease of initial stiffness, which might not be accepted to satisfy the clearance required for facades. Therefore, it is normally desired to be integrated with a highly rigid element such as „tilt stability of columns“ or „mud walls“ to compensate for the initial stiffness. It could, however, be designed without these reinforcements when those risks have been removed in advance. For instance, in GIFU ACADEMY OF FOREST SCIENCE AND CULTURE abundance of this “Nuki” mechanism (Fig.2) has been utilized. The structural joinery system not only works effectively against seismic load but also matches perfectly with the concept of the design.

Another good example is MINAMI OGUNI TOWN HALL (structural design by YSD) which the “embedded column-base” has been utilized.

Fig 3-1.

Fig. 3-2. Embedded Column Base during the construction

Fig 3-3.Nuki-Joints

Fig 3-4. Carpenter chiseling column head

Fig 3-5. YSD Yamada Noriaki Structural Design Office

Also, there are the Daimochi joint, the Okkake-Daisen joint which is applied mainly in a part to carry shear forces and bending moment, respectively.

„Daimochi Tsugi (Shear resisting joint)“

A joint applied in an area mainly to resist shear forces. The cross-section of the shear-forced area can be almost fully utilized. This is an effective geometry since the end shear strength of the wooden beam is well known to be significantly reduced by a notch

„Wedged and halved scarfed joint, Okkake-daisen-Tsugi“

A joint mostly utilized in a part to carry the bending moment. Resist to bending with a Bearing force parallel to the grin in each nailed area.

Introduction of practical utilization

In follow would be introduced a project, which are designed with the utilization of traditional Japanese joints.

AWA HIGH SCHOOL MARTIAL ART HALL

YSD Yamada Noriaki Structural Design Office

Coexisting than Dominating

Why use such a complicated joint that requires complex machining in the first place? It sits on the idea of regarding nature as something alive, in this case, the idea is to understand the substances of wood. Wood is a material that cracks and deforms due to drying shrinkage and creep, so it moves over time. The feature of this joint system is to assume that „movement“ naturally comes up and to accept it in a certain level. We use interlocking joinery since the woods comply in harmony with each other and therefore try to confine the amount of foreign material, like steel. It’s more the idea of „coexisting“ or „accompanying“ than „controlling“ or „dominating.

This idea of coexistence is not limited to the joint. In all of the aforementioned cases, sufficient workshops were held in advance at the site to figure out and understand standard length of locally sourced trees , sizes, species and any other characteristics which the tree possess. And also the performance of the CNC processing machine. The structural plan is built based on this research. It’s a passive approach, but it enables it to design under local circumstances. Traditional joining can be adopted for buildings up to a certain scale as long as the wood processing is accurate.

Encouraging locals to participate and designing with locally sourced materials will not only promote the circulation of forests in the area, but will also enable the architecture to be loved and carefully maintained. Which we might could say as another type of sustainability.

[1] The Geography of Thought: How Asians and Westerners Think Differently…and Why, Richard Nisbett Ph.D. | 1. April 2004

[2] 日本人にとって自然とはなにか,宇根豊 ,筑摩書房, 2019/7/10

[3] Design Manual for Engineered Timber Joints, Architectural Institute of Japan, 2009

Abb. 1: Fußgängerbrücke aus bio-basierten Faserverbundwerkstoffen in Eindhoven ©Tom Veeger

Mittlerweile ist das Thema Nachhaltigkeit bei den meisten angekommen. Das zeigen auch die umfangreichen Diskussionen zum Thema Klimaschutz der letzten Monate. Für mich steht fest, dass alle Lebens- und Wirtschaftsbereiche dazu einen Beitrag leisten können und sollen.
Politische Randbedingungen, wie das Pariser Klimaschutzabkommen [1] sowie die Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen [2], geben uns hier die Zielrichtung vor.
Einen wirklich großen Beitrag kann und muss, meiner Meinung nach, hier die Bauindustrie liefern. Aktuell ist sie für rund 40% der durch Energie erzeugten CO2-Emissionen verantwortlich (s. Abb. 2).

Abb. 2: Verursacher der globalen CO2-Emissionen je Industriesektor [3]

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden große Fortschritte bei der Reduktion der Betriebsenergie von Gebäuden erzielt. Vernachlässigt wurde hingegen der Einfluss der grauen Energie. Also der Energien, die zur Herstellung, zum Transport und der Entsorgung der Baumaterialien benötigt werden.
Neben dem Thema Energie müssen wir uns auch mit dem Thema Materialressourcen auseinandersetzten. Diese Ressourcen stehen mittlerweile im Mittelpunkt und sind bekanntermaßen nicht unendlich vorhanden. Vermehrt wurde ja auch schon über die Verknappung von Sand berichtet [4].
Somit wird deutlich, dass wir in Zukunft uns als Tragwerksplaner stärker mit dem verantwortungsvollen Umgang mit den begrenzt vorhandenen Ressourcen beschäftigen sollten. Im Folgenden möchte ich verschiedene Ansätze aufzeigen, wie das erreicht werden kann.

RE-DUCE – RE-USE – RE-NEW

1. Re-Duce:
Möchte man hier einen Beitrag leisten, um möglichst wenig Material zu verbrauchen sowie dieses effizient einzusetzen, müssen dafür dringend Strukturen entwickelt werden. Pioniere auf diesem Gebiet, wie Buckminster Fuller oder Frei Otto, taten dies schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts und so entstanden schon eine Reihe von bekannten Vorzeigebauten. Aber diese Ansätze konnten sich in der tagtäglichen Baupraxis bisher nicht durchsetzen und dies obwohl die Grundlagen hierfür eigentlich vorhanden sind.

2. Re-Use:
Neben der Vermeidung des Materialverbrauchs ist auch die Wiederverwendung von Materialen, von Bauteilen ja sogar ganzer Bauwerke zielführend. Im Hinblick hierauf hat die Europäische Kommission folgendes vor:
„Die Europäische Kommission hat 2015 einen Aktionsplan angeschoben, der dazu beitragen soll, den Übergang Europas zu einer Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen, die globale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, nachhaltiges Wirtschaftswachstum zu fördern und neue Arbeitsplätze zu schaffen.“ [5].
In Deutschland wird dies unter anderem durch Boni im Bewertungssystem der DGNB gefördert [6]. Die niederländische Regierung hat im Jahr 2016 ihr Programm „Nederland Circulair in 2050“ präsentiert. Hier wurde das Ziel formuliert, die Wirtschaft bis 2050 in eine vollständige Kreislaufwirtschaft umzuwandeln.

Abb. 3: Linear und Kreislaufkonzepte in der Wirtschaft [7]

3. Re-New:
Nicht zuletzt kann der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen zusätzlich einen wertvollen Beitrag leisten. Neben Holz, das natürlich schon lange Zeit eingesetzt wird, wurden in den letzten Jahren in verschiedenen Projekten alternative, natürlich Baustoffe erforscht und erprobt.
Auch ich beschäftige mich seit Langem mit diesem Thema. So war ich Teil einer Planungs- und Entwicklungsgruppe, die schon im Jahr 2016 eine Fußgängerbrücke aus nachwachsenden Rohstoffen geplant und realisiert hat.
Diese Brücke, mit einer Spannweite von 14 m, befindet sich auf dem Campus der Technischen Universität in Eindhoven und besteht aus einem Hanf-Flachs-Verbundwerkstoff [8]. Siehe auch den YouTube Beitrag: Bio-Basierte Fußgängerbrücke

Abb. 4: Fußgängerbrücke aus bio-basierten Faserverbundwerkstoffen in Eindhoven ©Rijk Blok

AUSBLICK
Die deutsche Regierung hat das Ziel, bezogen auf das Referenzjahr 1990, bis 2050 die Treibhausgase um bis zu 80-98% zu reduzieren. Dieses Vorhaben wird vom BDI als technisch machbar und volkswirtschaftlich verkraftbar (Ziel 80%), bzw. als an der Grenze der technischen Machbarkeit sowie gesellschaftlichen Akzeptanz (Ziel 95%) angesehen [9]. Dass sich daraus für uns als Bauschaffende einige Herausforderungen ergeben ist unstrittig. Wir sollten diese jedoch nicht als Bedrohung, sondern als Chance sehen.

LITERATUR
[1] „Paris Agreement” in: United Nations Treaty Collection, 2016.
[2] United Nations: Sustainable development goals: Sustainable development goals (30.08.2019)
[3] UN Environment and International Energy Agency: Towards a zero-emission, efficient, and resilient buildings and construction sector: Global Status Report 2017, 2017.
[4] UN Environment: Sand and Sustainability: Finding new solutions for environmental governance of global sand resources, 2019.
[5] Europäische Kommission: Auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft, Jobs growth and investment towards circular economy, (30.08.2019)
[6] DGNB: Circular Economy, 2019.
[7] Government of the Netherlands: A Circular Economy in the Netherlands by 2050, 2016.
[8] Blok, R., Smits, J., Gkaidatzis, R.; Teuffel, P.: „Bio-based composite footbridge: design, production and in situ monitoring“, in: Structural Engineering International, 2019.
[9] Boston Consulting Group, Klimapfade für Deutschland, 2018.