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Dogma oder Dosenpfand? Expertengespräch zur Recyclingfähigkeit von Gebäuden

Brauchen wir ein „Dogma“ für die Architektur? Analog zum Dogma-95 der dänischen Filmavantgarde am Ende des letzten Jahrtausends? Eine Rückbesinnung auf eine Architektur ohne High-Tech, aus einfachen, möglichst natürlichen, wiederverwertbaren und vor allem leicht zu trennenden Materialien? Hört man den Experten zu, die sich am 20. Februar 2014 im Rahmen der von Detail Research konzipierten Veranstaltungsreihe „Die Zukunft des Bauens“ in Berlin zum Thema „Recyclingfähigkeit von Gebäuden“ austauschten, liegt diese Idee nahe. Denn so ließen sich die wertvollen Ressourcen perspektivisch sinnvoll nutzen, die in den „urbanen Minen“ – den Bauwerken einer Stadt – zwar vorhanden, aber derzeit oft ungünstig gebunden sind. Doch das ist nur die eine Seite: Gerade digitale Techniken können wertvolle Hilfestellungen leisten bei der Lebenszyklusanalyse von Bauwerken, wie die Integration prozessrelevanter Informationen in Bauteilen mittels RFID-Technologie zeigt. In den sechs Expertenvorträgen wurde die Thematik der Lebenszyklusbetrachtung zunächst aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchtet, bevor wir sie gemeinsam mit den Wissenschaftlern sowie Vertretern der Forschungsinitiative Zukunft Bau diskutierten.

Abrissschutt als unsortierte „urbane Mine" mit schwer trennbaren Bestandteilen, Bild: Sabine Flamme
In wiederverwertbare Einzelteile zerlegtes Automobil, Bildnachweis: VW

Es erinnert an Lego, und es funktioniert auch so: Wolfram Jäger, Professor für Tragwerksplanung an der TU Dresden, hat an seinem Lehrstuhl ein Modellhaus entwickelt, dessen Motivation die einfache Trennbarkeit aller Bauelemente ist. Vom Mauerziegel, der hier aus Kalksandstein besteht, bis zur Elektroleitung soll man das Haus wie einen Baukasten zusammen setzen und später wieder auseinander nehmen können. Die einfache Lösbarkeit aller Teile voneinander für eine leichte Demontage hatte bei diesem Forschungsvorhaben Priorität. Da das Modellhaus deshalb ohne Fugenverbindung (Mörtel) auskommen muss, und ausschließlich per Trockenfügung zusammengesetzt wird, ergibt sich hier ein ganz anderes Spannungsverhalten der Wände. Damit sich diese trotzdem verbundähnlich und stabil verhalten, ist eine hohe Präzision bei der Fertigung der Steine notwendig. Für die Verbindung der Steine untereinander kommen diverse Techniken in Frage – punktuelle und linienförmige, Klipse und Kletten, auch mit Vorspannung kann gearbeitet werden. Um die Diskrepanzen zwischen Rohbau und Ausbau zu minimieren, wurde beiden ein identisches Maßsystem zu Grunde gelegt. Auf dem kleinsten traditionellen Baumodul beruhend – dem Ziegelstein – stammt die Inspiration für die Montagebauweise des Modellhauses hingegen aus der Automobilindustrie: In der Wiederverwertbarkeit aller Elemente eines Fahrzeugs und der Verpflichtung der Herstellers zur Rücknahme aller Teile erkennt Jäger eine Haltung, die längst auch für den Baubereich fällig und notwendig sein müsste.

Prinzip und Wandaufbau des Modellhauses der TU Dresden, Bildnachweise: W. Jäger, TU Dresden

Zustimmung ist ihm dabei von seinem Dresdner Kollegen Peter Jehle sicher. Der Leiter des Lehrstuhls für Bauverfahrenstechnik der TU Dresden stellte in Berlin die RFID-Technologie beim BIM-basierten Bauen vor. RFID steht für Radiofrequenz-Identifikation. Durch die Implementierung von RFID-Transpondern als Datenträgern in Bauteilen ist es möglich, jedes Element genau zu kennzeichnen und die Daten sichtkontaktfrei zu übertragen. Dabei beschränkt sich diese Beschreibung nicht allein auf die Grundeigenschaften des Elements – wie Alter, Materialzusammensetzung, Standort und Funktion, sondern auch auf seinen Status im Prozess des Baugeschehens: Jeder am Bau Beteiligte kann hier angeben, wann welche Änderungen am Bauteil vorgenommen wurden. Vom Polier über den Elektriker bis zum Maler soll jedes Gewerk den spezifischen Arbeitsstand ebenso wie beispielsweise Mängel eintragen und weitergeben. Gleichzeitig können diese Daten mit dem dreidimensionalen Datenmodell des Gebäudes synchronisiert werden. Ziel ist es, Informationsverluste zu minimieren. Auch beim Um- oder Rückbau liefern diese „Intelligenten Bauteile“ Informationen zur Konstruktion und verbessern so die Prozesse. Die RFID-Transponder erleichtern die Identifikation eingesetzter Materialien ebenso wie deren saubere Trennung, ermöglichen eine Rückverfolgung, garantieren die Authentizität des Bauteils und tragen zur Optimierung von Lagermanagement und Produktsicherheit bei.

Prinzip und Anwendung von RFID-Technologie, Bildnachweis: P. Jehle, TU Dresden

Auf die virtuelle Seite des Baugeschehens, die BIM-basierte Planung, ging Petra von Both ein. Die Leiterin des Fachgebiets Building Lifecycle Management des Karlsruher Institut für Technologie KIT beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung computergestützter Methoden und Werkzeuge zur Realisierung eines integrierten Lebenszyklus-Managements für Gebäude. In ihrem Vortrag in Berlin ging sie unter anderem auf Werkzeuge zur Ökobilanzierung sowie der Einbindung von Materialinformationen ein. Mittels eines durchgängigen virtuellen Gebäudemodells, das neben geometrischen auch semantische Informationen bereitstellt und eine Vernetzung mit prozess- und kostenbezogenen Daten ermöglicht, kann die Integration von Lebenszyklus-bezogenem Wissen erreicht werden, so von Both.

Round-Table mit Walter Haase (ILEK), C. Vielhauer (Detail), Paul Wolff (Moderation), Petra von Both (KIT)

Für viel Diskussionsstoff sorgte der Beitrag von Walter Haase, Forschungsleiter des ILEK Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart. Unter dem Titel »Ressourceneffizienz durch neue Materialkombinationen und neue Fertigungstechnologien im Leichtbau« stellte er drei Forschungsprojekte seines Instituts vor: Gradientenbeton, den Einsatz von von Flüssigkristallen bei Architekturverglasungen und das materialgerechte Fügen von Faserverbundprofilen. Beim Gradientenbeton geht es um die Herstellung materialsparender Bauteile aus einem Spezialbeton, bei denen die Verteilung der Poren hinsichtlich der Belastung der Bauteile sowie der gewünschten Wärmeleitfähigkeit programmiert werden kann: Während die Druckfestigkeit beim dichten Beton (mit geringer Porenanzahl) steigt, sinkt sie bei einer Erhöhung der Porenanzahl. Ebenso verhält es sich mit der Wärmeleitfähigkeit. In einem automatisierten Sprühverfahren werden solche Bauteile so hergestellt, dass sie in Bereichen mit hohen Spannungsbelastungen dichter sind. Dadurch können bis zu 60 Prozent Material eingespart werden. Allerdings kritisierte Professor Jehle bei diesem Verfahren, dass der so generierte Beton dank des Zuschlagstoffes nicht mehr vollwertig recyclingfähig sei, sondern später höchstens im Sinne eines „Downcycling“ für Straßenuntergründe verwendet werden könne.

Aufbau, Herstellungsverfahren, statische und bauphysikalische Wirkprinzipien von Gradientenbeton, Bildnachweise: Walter Haase, ILEK

Genau hier setzt das Forschungsfeld von Sabine Flamme an. Die Leiterin des Lehrgebiets Stoffstrom- und Ressourcenmanagement an der FH Münster beschäftigt sich mit der Wertschöpfung im Bereich Urban Mining. Die Menge an Bau- und Abbruchabfällen lag im Jahr 2010 bei knapp 200 Millionen Tonnen. Es steigt aber nicht nur die Masse der verbauten Rohstoffe, sondern auch deren Qualität: Von den Mineralstoffen über Metalle und Edelmetalle bis hin zu Elementen aus dem Periodensystem reicht das Spektrum. Hier ergänzte Professor Jehle die qualitativ unterschiedlichen Zeitschichten der »urbanen Minen«, deren Inhaltsstoffe seit der Gründerzeit immer differenzierter werden. Mit Blick auf die anwesenden Vertreter der Bundesregierung kritisierte Professor Flamme fehlende gesetzliche Vorgaben, wie nach Beendigung des Lebenszyklus’ mit Gebäuden zu verfahren sei. Wäre es beispielsweise sinnvoll, ähnlich wie beim Dosenpfand unterschiedliche Abgaben auf seltene oder wertvolle Ressourcen zu erheben? Am Beispiel der Stadt Zürich zeigte Sabine Flamme die Vorteile der Einführung von Bauwerks- oder Materialpässen, eines Ressourcenkatasters und verpflichtender Rückbaukonzepte auf, um das Potenzial von Wertstoffen und die Menge an freiwerdenden Ressourcen prognostizieren und nutzen zu können.

Aktueller Ressourcenverbrauch im Baubestand, Bildnachweis: S. Flamme, FH Münster
Dynamik des steigenden Ressourcenverbrauchs, Bildnachweis: S. Flamme, FH Münster

Michael Greulich vom BMUB, dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, hält hingegen wenig von einer Besteuerung von Rohstoffen. Im Rahmen unterschiedlicher politischer Strategien zur Ressourceneffizienz geht es der Bundesregierung vor allem um eine Entkopplung von wirtschaftlichem Wachstum und Ressourcenverbrauch. Und obgleich die Verwertungsquote von Stoffen aus dem Rückbau bei über 90 Prozent liegt, werden viele dieser Materialien zur minderwertigen Nachnutzung – Downcycling – eingesetzt. Dies ist zum Beispiel im Bereich der Weiterverwendung von Kunststofffenstern der Fall. Im Ausblick seines Vortrags verwies Greulich auf geplante Forschungsprojekte zum Recycling von Gips und Mineralfasern.

Peter Jehle (TU Dresden), Sabine Flamme (FH Münster), Roland Streng (BASF)

In der Diskussion wurde deutlich, dass die Lebenszyklusanalyse Zielkonflikte zwischen materialsparendem sowie (energetisch) ressourcenschonendem Bauen und der Recyclingfähigkeit von Bauwerken aufwirft. Mit dem auf Trennbarkeit statt Verbund setzenden Modellhaus war das Projekt von Professor Jäger in diesem Zusammenhang wegweisend. Ziel wird es sein, Architekten und Studenten weiter für die Thematik zu sensibilisieren und das durchaus vorhandene Interesse an Nachhaltigkeitsthemen auch in Bezug auf Lebenszyklusbetrachtungen in der Entwurfspraxis zu verankern.

Guido Hagel (BBSR), (BBSR), Meike Weber (Detail), Wolfram Jäger (TU Dresden), Frau Jäger, Michael Greulich (BMUB)

Die Veranstaltung war Teil der fünfteiligen Reihe "Die Zukunft des Bauens" von DETAIL research und der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR).

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