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Zukunft des Bauens, Ressourceneffiziente Materialien und Systeme

Reihe »Zukunft des Bauens« in Frankfurt: Ressourceneffiziente Materialien und Systeme

Diskrepanz zwischen Nachhaltigkeitsgedanken und Gebäudelebenszyklen
Sieben Spezialisten mit ganz persönlichen Einblicken in die vielfältigen Themenbereiche von Ressourcenschutz und ressourceneffizienten Materialien und Systemen trafen sich am 22. September schon am späten Vormittag, um ihre individuellen Standpunkte zu erörtern. Prof. Christoph Motzko vom Institut für Baubetrieb der TU Darmstadt brachte dabei früh ein allgemeingültiges Statement in die Runde ein: trotz des immensen Ressourcenverbrauchs der Bauwirtschaft, und das weltweit, werden die Lebenszyklen von Gebäuden immer kürzer. Investoren denken nicht mehr so langfristig, wie noch vor wenigen Jahren, was ein Problem darstellt. Gebäude erhalten nicht mehr die notwendige Flexibilität in Struktur, Nutzungsvarianz und technologischer Hinsicht. Claudia Lüling, Professorin am Frankfurter Forschungsinstitut (FFin) an der Frankfurt University of Applied Science, pflichtete ihm grundsätzlich bei. Sie sieht aber in der aktuell einseitig geführten Werkstoffdiskussion einen wesentlichen Ansatzpunkt. Ihrer Meinung nach ist die Bauwirtschaft zu stark im Massivbau, vor allem im Betonbau verhaftet. Der Leichtbau, eine Disziplin der sich Prof. Lüling in der Forschungsarbeit widmet, bietet hier eine größere Bandbreite an Lösungen für zukunftsfähige Architektur. Dies vor allem, weil der Rückbau viel leichter möglich ist – ebenso wie eine sortenreine Trennung mit Recycling der Materialien, Werk- und Wertstoffe bei entsprechender Material- und Detailplanung.

cradle-to-cradle als essenzielle Herausforderung
Claus Asam vom BBSR ging sogar ein Stück weiter: er stellte die Frage, ob das »cradle to cradle«-Prinzip überhaupt umgesetzt werden kann. Im Grunde sind Gebäude sowohl von der Konstruktion als vom Werkstoffeinsatz und von der Nutzung so individuell, dass sich zwar im Sinne eine optimalen Gebäudedokumentation belegbar machen lässt was verbaut wurde. Doch ist die saubere und effektive Trennung der Werkstoffe im Zuge eines Rückbaus und Abrisses dann kaum möglich. Die Moderatorin und Architektin Eva Maria Herrmann warf ein, dass dieses Phänomen durch die Trägheit der Bauindustrie zusätzlich unterstützt wird, denn sie (die Bauindustrie) sollte die nötigen Technologien und Werkzeuge bieten um den cradle-to-cradle-Gedanken umzusetzen. Arnd Rose von der Forschungsinitiative Zukunft Bau wollte dieses Argument jedoch nicht so gelten lassen. Vielmehr öffnet sich mittlerweile eine Schere zwischen der Konstruktion der Gebäudehülle – die durchaus dauerhaft und ressourceneffizient gebaut werden könne – und der technischen Installation, deren Entwicklung einerseits rapide voranschreitet, die aber andererseits immer kürzere Produktlebenszyklen aufweist.

Leistungen allgemeingültig und rechtsverbindlich regeln
Prof. Christoph Motzkos Tenor fällt ähnlich aus. Er stellt ergänzend die These auf, dass die nicht eindeutig geregelten Leistungen beim Bauen im Bestand und beim Rückbau die Situation in Deutschland zusätzlich erschweren. Komplexe Um- oder Rückbauarbeiten sind in den Leistungsbeschreibungen von VOB und in der HOAI gar nicht berücksichtigt. Das wäre jedoch wesentlich, um Verbindlichkeit und Rechtssicherheit für Planer und Unternehmer zu schaffen. Prof. Claudia Lüling pflichtet ihm bei: die höchste Ressourceneffizienz schafft noch immer ein Gebäude, das möglichst lang und mit entsprechender Nutzungsflexibilität der Gesellschaft zur Verfügung steht. Doch ist ein Rückbau unumgänglich, so sind die damit verbundenen Leistungen für Architekten und Planer nicht in der Honorarordnung erfasst. Rückbau- und Recyclingspezialisten bewegen sich daher noch immer auf einem kaum geregelten Markt.

Ressourcenschonung geht alle an
Die anregend geführte Diskussion im kleinen Kreis fand am Nachmittag ihren Fortgang im öffentlichen Symposium, zu dem gut 100 interessierte Gäste gekommen waren. In fünf Vorträgen erhielten die anwesenden Architekten, Fachplaner, Bauträger und interessierten Laien einen Überblick über die Forschungsarbeiten und Anwendungsberichte der Referenten. Den Auftakt bildete Claus Asam vom BBSR.

Über 50 % der jährlich in Deutschland verbrauchten Ressourcen beansprucht die Baubranche. Umso wichtiger ist es, innovative Recyclingprozesse und ressourceneffizientes Bauen zu den vorrangigen Aufgaben unserer Gesellschaft zu machen. Claus Asam vom BBSR stellte in seinem Einstiegsvortrag den Gästen im Museum für Kommunikation die Bandbreite der von der Forschungsinitiative Zukunft Bau unterstützten Projekte vor. In seinem Vortrag ermunterte er vor allem zur Kooperation der Forschenden miteinander. Im Rahmen einer solchen Zusammenarbeit lassen sich optimale Anwendungen für die Baubranche entwickeln. Letztlich ist es eine zwingende Notwendigkeit, enger zusammenzuarbeiten. Und das nicht nur national sondern global. Aktuell verbraucht die Menschheit weltweit rechnerisch 1,5 Erden pro Jahr. Sie entzieht dem Planeten damit mehr Rohstoffe, als auf längere Sicht überhaupt verfügbar sind. Umso wichtiger ein effizientes und sauberes Recycling und ein ressourcenschonender Umgang mit den noch verbleibenden Rohstoffen.  

Rückbauaufwand verlässlich kalkulieren
Prof. Christoph Motzko vom Institut für Baubetrieb der TU Darmstadt kann auf zahlreiche Projekte verweisen, deren komplexe Abbrucharbeiten im Rahmen seiner Forschung dokumentiert und ausgewertet werden konnten. Das erworbene Wissen, u.a. bei der Kalkulation des Rückbaus von kerntechnischen Anlagen, floss in eine Bewertungsmatrix ein, die eine detaillierte Kosten- und Bauzeitenplanung für den Abbruch und für das Bauen im Bestand ermöglicht. Deren Genauigkeit beeindruckt: Abbruchverfahren lassen sich in Bezug auf Ökonomie, Ökologie, Technik und die Einhaltung rechtlicher Rahmenbedingungen detailliert gegenüberstellen. Die Forschungsarbeit zeigt aber auch zwischen den Zeilen eines der größten Defizite der Bauwirtschaft auf. Die Dokumentation von Bauwerken ist aktuell absolut mangelhaft. Selbst komplexe Bauprojekte werden nur unzureichend in Plänen und Datensätzen dokumentiert. Damit in Zukunft sauber und sortenrein recycelt werden kann, ist die vollständige Gebäude-Dokumentation aber unumgänglich.

3D-Druck im Betonbau
Der 3D-Druck mit Beton als ein wichtiger Bestandteil der »Bauindustrie 4.0« stand im Fokus des Vortrags von Prof. Viktor Mechtcherine, Direktor des Instituts für Baustoffe an der TU Dresden. Besonderes Augenmerk seiner Forschungsarbeit ist die schalungslose Herstellung von tragenden Bauteilen vor Ort auf der Baustelle. Der schichtenweise Auftrag eines schnell erstarrenden Betons erfolgt mittels eines Druckkopfes, der automatisch, den digitalen Ausführungsdaten folgend, geführt wird. Die Technik soll u.a. den Einsatz etablierter betonverarbeitender Maschinen wie z. B. mobile Pumpenmaste ermöglichen, die um einen speziellen Druckkopf ergänzt werden und schnell sowie effizient die Erschließung neuer Dimensionen des Bauens herbeiführen sollen. So werden in Zukunft 3D-gedruckte Bauteile und ganze Bauwerke an der Tagesordnung sein. Neue Techniken wie das von ihm gezeigte CONPrint3D® ermöglichen die Übertragung von dreidimensionalen Planungsinformationen direkt auf den Betondruckkopf. Aktuell arbeitet das Team von Prof. Mechtcherine u.a. an der Integration von Bewehrungselementen, die bereits während des Drucks in den Werkstoff eingebracht werden können.

Leichtbau mit textilen Materialien
Claudia Lüling, Professorin am Frankfurter Forschungsinstitut (FFin) an der Frankfurt University of Applied Science, setzt ihrerseits mit einer Forschungsarbeit Maßstäbe im textilen Leichtbau. Sie stellte ihrem Vortrag voran, dass Textilien kein Material sondern eine Fügetechnologie sind. Und damit in ihrer Struktur und Spezifikation universell anpassbar. So forscht sie an Verbundwerkstoffen aus geschäumten Textilien, die in der Kombination von faser- und volumenbasierten Materialien sowohl Zug- wie Druckkräfte aufnehmen und als wärmebrückenfreie Konstruktionen über großes Leichtbau- und Recyclingpotenzial verfügen. Erste sichtbare Erfolge sind experimentelle Leichtbaupavillons, gebaut von Studierenden, die u.a. den Stuttgarter Leichtbaupreis erhielten. Derzeit forscht sie unterstützt durch das BBSR, die Forschungsinitiative Zukunft Bau und in Zusammenarbeit mit dem Institut für Textile Verfahrenstechniken in Stuttgart an einem leichten Wandbauelement, das nach dem Vorbild der Natur (der Rohrkolbenpflanze Typha) funktioniert und großes Potenzial im Bereich des Leichtbaus bietet.

Strom aus der Betonfassade
Thorsten Klooster, Architekt und einer der Protagonisten der Forschungsplattform »Bau Kunst Erfinden« der Uni Kassel, stellte die Integration von sinnvollen Funktionalisierungen des Werkstoff Betons in den Fokus seiner Arbeit. Einer der innovativen Ansätze: Beton unter der Bezeichnung »DysCrete« mittels elektrochemischer Reaktion zukünftig als Stromerzeuger zu nutzen. Das ist eine komplett neue Herangehensweise an das Thema PV in der Fassade, wie er in Frankfurt heraus stellte. Vor allem für Betonfertigteile, Fassadenelemente aber auch Wand- und Bodensysteme im Außen- und Innenbereich eignet sich die Technologie. Für Thorsten Klooster und seine Kollegin Prof. Heike Klussmann birgt der Werkstoff Beton jedoch noch weit mehr Potenzial. »BlingCrete«, ein spezieller Beton mit eingelassenen Microglaskugeln, bietet beispielsweise die Integration von Wegeleitsystemen, Textinformationen oder als Sicherheitsmarkierung im Boden, Wand- und Deckenbereich. Weiteren Nutzungen – oder wie Thorsten Klooster es nennt: Funktionalisierungen – steht nichts im Wege. In Kassel wird jedenfalls fieberhaft weiter daran geforscht.

Weiterführender Diskurs
Die Frankfurter Veranstaltung endete nach den inspirierenden wie kurzweiligen Vorträgen mit einem gemeinsamen Aperó, den die Gäste zum regen Austausch mit den Referenten nutzten. Moderiert wurde der erfolgreiche Diskurs in die Zukunft des Bauens von der Architektin Eva Maria Herrmann, die in München eine Agentur für Architekturkommunikation betreibt und sich in der Branche als Herausgeberin zahlreicher Architekturfachbücher einen Namen gemacht hat.

Terminhinweis:
Die nächste Veranstaltung der mehrteiligen Reihe unter dem Titel »Digitalisierte Bauprozesse und Methoden – Automatisiertes Bauen mit Robotern« findet am 24. November 2016 im Vorhoelzer Forum an der TU München statt. Sie wird einen Einblick in digitale Planungs- und Fertigungsprozesse geben, die in naher Zukunft serielle Fabrikation wie maßgeschneiderte Bauelemente ermöglichen – ganzheitlich, vom Entwurf bis hin zum Recycling.

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