Zum Seiteninhalt springen

Die Kreislauffähigkeit berechnen

Der Baubereich trägt zum allgemeinen Abfallaufkommen mit einem Anteil zwischen 40 und 50 % bei. Dabei wären viele Bauabfälle am Ende ihres Lebenszyklus wieder verwertbar. Damit hat das Thema Kreislaufwirtschaft im Baubereich hohe Priorität für den Ressourcen- und Klimaschutz.

Rückbau & Recycling

Einleitung

Im Beitrag werden unterschiedliche Methoden und Verfahren vorgestellt, mit denen die Kreislauffähigkeit eines Gebäudes bereits im Planungsprozess berechnet und gestaltet werden kann. Das Ziel ist dabei Gebäude am Ende ihres Lebenszyklus in Zukunft nicht mehr als Abfall, sondern als Rohstofflager für Bauvorhaben der Zukunft zu behandeln.
Der Beitrag konzentriert sich auf die kurze Vorstellung der unterschiedlichen Berechnungsmethoden. Dabei wird zwischen der quantitativen Methode (Ökobilanz) und qualitativen Methoden (Entsorgungsindikator, Verwertungsindikator) unterschieden. Bei den qualitativen wird grundsätzlich ein verwertungsorientierter Rückbau, wie er beispielsweise in Österreich durch die Recycling-Baustoff-Verordnung vorgeschrieben ist, vorausgesetzt. Auf die konstruktiven Möglichkeiten zur Erhöhung der Trennbarkeit kann im vorliegenden Beitrag nicht eingegangen werden. Ebenso werden die wichtigen Aspekte der Abfallvermeidung und Wiederverwendung hier nicht behandelt.
Der Begriff „Entsorgung“ umfasst immer die Beseitigung und die Verwertung von Abfällen. Die Verwertung von Abfällen kann die stoffliche Verwertung (Recycling) oder die energetische (thermische) Verwertung bedeuten.

Die Ökobilanzmethode

Lebensphasen in der Ökobilanzmethode

Die Ökobilanz ist eine Methode zur quantitativen Abschätzung der mit einem Produkt verbundenen Umweltaspekte und produktspezifischen „potenziellen Umweltwirkungen“ (ISO 14040 [1]). Da Ökobilanzen grundsätzlich auf die Bewertung des gesamten Lebenszyklus abzielen, werden sie auch als Lebenszyklusanalyse (englisch: Life Cycle Assessment, kurz LCA) bezeichnet.
In der europäischen Normung wird der Lebensweg des Gebäudes in unterschiedliche Module (Modul A1-3 Herstellungsphase, A4-5 Errichtungsphase, Modul B1-7 Nutzungsphase, Modul C1-4 Entsorgungsphase) unterteilt ([2], [3]). Das Modul D, das die Vorteile und Belastungen durch Wiederverwendungs-, Rückgewinnungs- und Recyclingprozesse abbildet, steht außerhalb der Systemgrenze des Bauwerks.

Entsorgungsphase im Oekoindex-Konzept

In den österreichischen Gebäudebewertungssystemen „klimaaktiv Bauen & Sanieren“, „Total Quality Building“ (TQB), IBO ÖKOPASS und Vorarlberger Kommunalgebäudeausweis wird für die Bewertung der Ökobilanzindikatoren der Oekoindex OI3 herangezogen. Der OI3 ist eine aggregierte Kennzahl, die sich aus den drei Ökobilanz-Indikatoren Bedarf an nicht erneuerbaren Energieträgern (PENRT), Beitrag zur Klimaveränderung (GWP) und Beitrag zur Versauerung (AP) zusammensetzt. In der ursprünglichen Form des OI3 werden die Herstellungsphase (A1-3) und der Ersatz von Baumaterialien während der Nutzungsphase (B4) bewertet. 2018 wurde das OI3 Konzept um die Entsorgungsphase (C1-4) erweitert [4].
Der OI3 kann mit dem Online-Tool baubook eco2soft (https://www.baubook.info/eco2soft/) berechnet werden. Im Tool sind für die unterschiedlichen Baumaterialien Entsorgungsszenarien hinterlegt, die von den AnwenderInnen ausgewählt werden können (Abbildung 1). Darauf basierend werden die Ökobilanzindikatoren für die Entsorgungsphase berechnet.

Deklaration der Entsorgungsphase in baubook

Die Deklaration von Ökobilanzdaten in baubook war bisher nur für die Herstellungsphase (A1-A3) möglich. Ab sofort können alle für Baustoffe relevanten Lebensphasen entsprechend der EN 15804, also auch die Entsorgungsphase, deklariert werden. Für die Entsorgungsphase gibt es fünf vordefinierte Szenarien: Recycling, Sekundärbrennstoff, Energierückgewinnung, thermische Beseitigung, Deponie (siehe Abbildung 2). Die Ökobilanzdaten müssen einem (oder mehreren) dieser Szenarien zuordenbar sein. Es sind nur „eindeutige“ Szenarien zulässig.
     
Die wichtigsten Aufnahmekriterien für Ökobilanzdaten in baubook sind (Details siehe [5]):

  1. Ökobilanzdaten müssen den Ökobilanzregeln der Bau-EPD GmbH (www.bau-epd.at) entsprechen.
  2. Die generischen Hintergrund-Daten müssen aus ecoinvent entnommen werden.
  3. Die Produktkategorie-Zuordnung erfolgt nach der Logik der baubook-Datenbank.
  4. Im Modul D sollen nur Inputs aus den Modulen C1 bis C4 abgebildet werden.

Schwächen der Ökobilanzmethode

Eine der meist-diskutierten Fragen bei der Erstellung von Ökobilanzen ist, wie die Vorteile und Belastungen der Verwertung von Materialien am Ende der Lebensdauer auf die Systeme verteilt werden sollen – auf das primäre System (Gebäude) oder auf das System, das die sekundären Ressourcen nutzt? Es gibt dazu die unterschiedlichsten Lösungsansätze (Cut-Off-Methode, Strikte Co-Produkt-Allokation, Value-corrected Substitution etc.). Die europäische Normung hat für den Baubereich die Cut-Off-Methode zum Standard erhoben ([2], [3]). Die Grenze zwischen dem System des Bauwerks und dem Modul D (Prozesse außerhalb der Systemgrenze des Bauwerks) ist der erreichte Zustand des Abfallendes (EOW).
Bisher war in Umweltproduktdeklarationen (EPD) die Deklaration von Modul D optional, sodass nur wenig Erfahrung mit der Berechnung von Modul D auf Produkt- oder Gebäudeebene vorliegt. Wie unter anderen eine belgische Fallstudie zur Berücksichtigung von Modul D in der Ökobilanz von Gebäuden zeigt [6], können die methodischen Entscheidungen, Interpretationen und Annahmen im Zusammenhang mit der Berechnung von Modul D einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Die Ergebnisse von Modul D sind daher mit großen Unsicherheiten behaftet. Wird das Modul D darum – wie heute in vielen Gebäudebewertungssytemen üblich – nicht betrachtet, bringt das in der Regel Vorteile für den Einsatz von Recyclingmaterialien, da sie „gratis“ aus dem vorherigen Produktsystem übernommen werden. Das Recycling der Materialien am Gebäudelebensende erspart zwar die Aufwendungen für die Beseitigung, diese Vorteile kommen aber im Gesamtlebenszyklus eines Gebäudes kaum zum Tragen – die Vorteile durch das Recycling werden ja erst im Modul D abgebildet. Die alternative Deponierung zeigt sich zum Beispiel lediglich durch die damit verbundenen Abbruch- und Transportprozesse, welche in den meisten Ökobilanzindikatoren im Vergleich zum Herstellungsaufwand wenig Beitrag leisten.
Bereits 2003 [7] begann das IBO daher der quantitativen Ökobilanzbewertung eine qualitative Bewertung gegenüberzustellen, welche die Qualität der Entsorgungswege und der aus den Altmaterialien hergestellten Produkte ins Zentrum stellt. Diese Methode wurde seither kontinuierlich weiterentwickelt.

Der „Entsorgungsindikator“ in den österreichischen Gebäudebewertungssystemen

Der „Entsorgungsindikator“ eines Gebäudes wird in den Gebäudebewertungssystemen „klimaaktiv Bauen und Sanieren“, „Total Quality Building“ (TQB), IBO ÖKOPASS und Vorarlberger Kommunalgebäudeausweis für die Berechnung der Kreislauffähigkeit eines Gebäudes herangezogen. Der Entsorgungsindikator kann gemeinsam mit dem Oekoindex OI3 in baubook eco2soft berechnet werden.

Die Bewertungsmethode setzt auf Bauteilebene an. Jedes Bauteil wird in mehreren Schritten bewertet:

  1. Einstufung der aktuellen Entsorgungseigenschaften der Bauteilschichten in Abhängigkeit ihrer Trennbarkeit
  2. Einstufung des Verwertungspotentials der Bauteilschichten, das bei Verbesserung der Rahmenbedingungen aus wirtschaftlicher und technischer Sicht möglich wäre .
    Für die ersten beiden Schritte sind die einzelnen Baustoffe mit Defaultwerten voreingestuft, die durch die AnwenderInnen spezifisch angepasst werden können (Abbildung 3).
  3. Aggregation von Entsorgungseinstufung und Verwertungspotenzial
  4. Gewichtung mit dem über den Lebenszyklus anfallenden Volumen
  5. Addition der Baustoffergebnisse zum Bauteilergebnis (EI kon)

Die aus diesem Verfahren für jeden Bauteil resultierenden Entsorgungsindikatoren EIKon werden durch die Flächen gemittelt und so der Entsorgungsindikator EI des Gebäudes errechnet. Die Zuordnung der klimaaktiv bzw. TQB Punkte erfolgt durch eine lineare Funktion.
Die Bilanzgrenze auf Gebäudeebene kann entsprechend der klimaaktiv oder TQB Ökobilanzvorgaben entweder vereinfacht gewählt werden (Bilanzgrenze 1 (BG1) – thermische Gebäudehülle inkl. Trenndecken) oder detailliert (ab Bilanzgrenze 3 (BG3) für den gesamten Baukörper). Im Unterschied zur Ökobilanz wird der Entsorgungsindikator immer (auch auf BG1) unter Berücksichtigung der Nutzungsdauern der einzelnen Bauteilschichten berechnet.
2018 wurde eine neue, ergänzte Version – der Entsorgungsindikator EI10 – eingeführt. Details zum Entsorgungsindikator sind im Berechnungsleitfaden [8] nachzulesen.
Der Entsorgungsindikator ermöglicht eine richtungsstabile Einstufung der durchschnittlichen Verwertbarkeit der in einem Gebäude verbauten Materialien. Schwächen der Methode liegen derzeit noch bei der Umsetzung der Abfallhierarchie, der automatisierten Berücksichtigung von Störstoffen durch angrenzende Schichten und der präzisen Definition der Einstufungskriterien.

Entwicklung eines Verwertungsindikators für das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)

BNB Kriteriensteckbrief 4.1.4

Das „Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen“ (BNB) [9] wurde vom deutschen Bundesministerium für Bau (aktuell im BMI) in Kooperation mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) entwickelt. Das planungsbasierte Bewertungssystem richtet sich an öffentliche und private Büro- und Verwaltungsbauten, Unterrichts- sowie Laborgebäude. Die Anforderungen sind thematisch gegliedert und in Form von Kriteriensteckbriefen formuliert.
Der BNB-Kriteriensteckbrief 4.1.4 „Rückbau, Trennung, Verwertung“ (BNB 4.1.4) hat zum Ziel, Gebäude bereits im Planungsprozess so zu optimieren, dass sie am Ende des Lebenszyklus einen optimalen Beitrag zur Kreislaufführung von Baustoffen leisten und möglichst wenig unverwertbaren Abfall hinterlassen. In der gültigen Fassung (Version 2015) [10] greifen die AuditorInnen auf vorbewertete Beispielaufbauten zur Selbsteinschätzung ihrer zu bewertenden Konstruktionen zurück. Die Selbsteinschätzung wird anschließend über eine Prüfung durch die Konformitätsstelle verifiziert.

Zukunft Bau Projekt zur Weiterentwicklung der Bewertungsmethode

Das IBO hat mit seinen ProjektpartnerInnen TU München, TU Ansbach und Aidelsburger Kellner Architekten GbR diesen Steckbrief in einem Zukunft-Bau-Projekt methodisch und wissenschaftlich überarbeitet. Wie beim Entsorgungsindikator beruht die neue Bewertungsmethode auf der Erfassung der eingesetzten Bauteile, welche virtuell in kleinere, nicht mehr mit wirtschaftlichem Aufwand voneinander trennbare Fraktionen zerlegt werden.
Jede einzelne Fraktion wird dann anhand eines Bewertungsschemas mit einer Note zwischen 1 (sehr gut) und 6 (sehr schlecht) beurteilt, die der Qualität des Entsorgungsweges dieser Fraktion entspricht.
Das neue Bewertungsschema spiegelt die gesetzlichen Rahmenbedingungen wider.
Für jeden der möglichen Entsorgungswege gibt es eine detaillierte Aufstellung der Kriterien für die Einstufung in die jeweilige Qualitätsstufe. In Abbildung 6 ist beispielhaft das Bewertungsschema für die energetische Verwertung dargestellt. Für die Einstufung in die jeweilige Heizwert- bzw. Schadstoffkategorie (SB, EV, EB) gibt es erneut Tabellen mit den Kriterien.
Schlussendlich werden die Bewertungsnoten der einzelnen Fraktionen nach Volumen gewichtet, zu Bauteilen aufsummiert und schließlich auf Gebäudeebene aggregiert.

Abfallverwertung heute und morgen

In das Bewertungsverfahren fließen auch Entsorgungswege ein, die derzeit noch nicht flächendeckend beschritten werden, deren Einführung jedoch absehbar ist.
Gips zum Beispiel ist ein Werkstoff, der durch erneutes Brennen in unzähligen Zyklen geführt werden kann. Derzeit ist die Recyclingquote von Gipsprodukten aber gering. Rückgebaute Gipsplatten werden heute noch aus Deutschland nach Tschechien zur Stabilisierung von uranhaltigen Schlammteichen exportiert. Mit steigendem Bewusstsein für die Kreislaufwirtschaft scheint eine flächendeckende Einführung eines Recyclingsystems in ganz Deutschland aber in greifbarer Nähe. Mehrere Recyclinganlagen haben sich bereits auf die Aufbereitung von Gipsplattenabfällen zu Gipspulver spezialisiert, das in Gipsplatten eingesetzt werden kann. Namhafte Gipsplattenhersteller haben sich bereit erklärt, das aufbereitete Gipspulver in ihre Platten einzuarbeiten.
Derart vorbildliche Entwicklungen sollen in der neuen Bewertungsmethode belohnt werden. Dafür wurde ein Technologiefaktor eingeführt, der die Bewertung einer Abfallfraktion um einen vom Reifegrad der Technologie abhängigen Bruchteil der Verbesserung zum derzeitigen Stand der Technik hinaufsetzt.

Ausblick

Die vorgeschlagene Methode wurde an mehreren Pilotprojekten erprobt und auf Konsistenz geprüft. Sie legt einen guten Grundstein für eine transparente qualitative Bewertung der End-of-Life Performance von Baustoffen, Bauteilen und Gebäuden. Derzeit weist sie jedoch noch eine zu geringe Ausdifferenzierung der Ergebnisse auf. Verbesserungspotenzial besteht auch noch hinsichtlich eindeutigerer Definition der Recyclingklassen und der Rangordnung von energetischer und stofflicher Verwertung.
Die Erstfassung der Methode wurde 2019 auf der Sustainable Built Environment (SBE) Konferenz in Brüssel erfolgreich vorgestellt [11]. Weitere Publikationen sind in Vorbereitung. Parallel wird geprüft, ob die Ergebnisse auch für die Anwendung in Österreich geeignet sind.

Literatur

[1] ÖNORM EN ISO 14040 Umweltmanagement – Ökobilanz. Grundsätze und Rahmenbedingungen
[2] ÖNORM EN 15804 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Umweltdeklaration für Produkte – Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte
[3] ÖNORM EN 15978 Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Gebäuden – Berechnungsmethoden
[4] OI3 Berechnungsleitfaden Version 4.0. Hrsg.: IBO, Wien, Oktober 2018. dol: www.ibo.at/fileadmin/ibo/materialoekologie/OI3_Berechnungsleitfaden_V4.0_20181025.pdf
[5] Kriterien und Prozedere für die Aufnahme von produktspezifischen Ökobilanzdaten in die baubook Datenbank. Version 4.0 Hrsg.: baubook. Wien, Mai 2020. www.baubook.info/m/PHP/getDownloadFile.php
[6] Delem L., Wastiels L.: The practical use of module D in a building case study: assumptions, limitations and methodological issues. Sustainable Built Environment Conference 2019 (SBE19 Graz). IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 323 (2019) 012048
[7] Waltjen, T., et al, Passivhaus-Bauteilkatalog – Ökologisch bewertete Kons-truktionen – Details for Passive Houses – A Catalogue of Ecologically Rated Constructions (Hg. vom IBO – Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie, Springer, Wien, 2003, 3. Auflage 2009)
[8] Leitfaden zur Berechnung des Entsorgungsindikators EI Kon von Bauteilen und des Entsorgungsindikators EI10 auf Gebäudeebene. Version 2.0. Hrsg: IBO, Wien Jänner 2018 www.ibo.at/fileadmin/ibo/materialoekologie/EI10_Berechnungsleitfaden_V2.0_2018.pdf
[9] Bundesministerium des Inneren, für Bau und Heimat. (2018) Bewertungssystem für nachhaltiges Bauen (BNB). [Online]. www.bnb-nachhaltigesbauen.de/bewertungssystem.html
[10] Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB). Kriterien – BNB Büro- und Verwaltungsgebäude – Neubau. Version 2015. [Online]. www.bnb-nachhaltigesbauen.de/bewertungssystem/bnb-buerogebaeude/bnb-bn-2015/kriterien-bnb-buero-und-verwaltungsgebaeude-neubau.html: Technische Qualität / 4.1.4. Rückbau, Trennung und Verwertung.
[11] H. Figl, C. Thurner, F. Dolezal, P. Schneider-Marin, I. Nemeth; A new Evaluation Method for the End-of-life Phase of Buildings. SBE19 Brussels BAMB-CIRCPATH Conference, Feb. 2019. IOP Conference Series Earth and Environmental Science 225:012024; DOI: iopscience.iop.org/issue/1755-1315/225/1

Kontakt

Abb. 1: Eingabe der Entsorgungsphase in baubook eco2soft
Abb. 2: Eingabe der Ökobilanzwerte in baubook. Zunächst wird die Lebensphase gewählt. Für die Entsorgungsphase ist anschließend noch eines der fünf möglichen Szenarien festzulegen.
Abb. 3: Defaultwerte für die Entsorgungseigenschaften („Einst“) und das Verwertungspotenzial („Pot“) liegen in „baubook eco2soft“ für alle Baustoffe vor und können durch die AnwenderInnen angepasst werden.
Abb. 4: Beispielhafte Ausgabe der Berechnungsergebnisse für ein Gebäude in eco2soft. Für die bessere Einordnung wird der Entsorgungsindikator EI 10 zusätzlich auf einer Skala bildlich dargestellt.
Abb. 5: Einstufungstabelle für die End-of-Life-Szenarien

Legende: WV+CL … (Vorbereitung zur) Wiederverwendung und Closed loop; RC … Recycling;
AV … Andere Verwertung; EV … Energetische Verwertung; EB … Energetische Beseitigung;
DK … Deponieklasse; Dep. nach Aufb. … Deponierung nach Aufbereitung.
Abb. 6: Bewertungsschema für die energetische Verwertung