Ressourceneffizienz durch recyclinggerechte Konstruktion und Baustoffe.

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1 Ressourceneffizienz durch recyclinggerechte Konstruktion und Baustoffe. Raban Siebers M.Sc. bauforumstahl e.v. Düsseldorf bauforumstahl e.v.

2 Agenda» Ressourceneffizienz.» Rechtlicher Rahmen.» Ökobilanzielle Vergleiche.» Planungsgrundsätze.» 2

3 Ressourceneffizienz Definition» Ressourceneffizienz gibt das Verhältnis zwischen Nutzen und dem zur Erzeugung notwendigen Ressourceneinsatz an.» 3

4 Leitmarkt Bausektor Der Gebäudesektor verursacht» 40 % des Energieverbrauchs» 30 % der CO 2 Ausstöße» 50 % des Ressourcenverbrauchs» 60 % des Abfallaufkommen davon 83% Verwertung aber nur 10% wirklich rezykliert Der Bausektor birgt hohe Einsparpotenziale die durch das nachhaltige Bauen und Betreiben genutzt werden können.» 4

5 Dimensionen der Ressourceneffizienz» Wie viele Ressourcen sind erforderlich, um ein Gebäude oder ein Kilogramm eines Baustoffes herzustellen? Material Umwelt (Energie, Luft, Trinkwasser etc.) Arbeit Kapital Flächeneffizienz, Volumeneffizienz» Wie kann ein Baustoff / Gebäude genutzt werden? Dauerhaftigkeit Funktionalität Nutzerkomfort Umnutzungsfähigkeit» Was passiert danach mit den Bauprodukten? Wiederverwendung Recycling Deponie» 5

6 Ziele der EU» Politische Vorgaben für den Bausektor: Senkung der CO2-Emissionen um 30% gegenüber 1990 bis Senkung des Energieverbrauchs um 20% gemessen an den Prognosen für % Recyclingrate bei Bauschutt bis 2020.» Normativer Kontext Normenausschuss CEN/TC 350 erstellt europäische Normen (EN) für das Nachhaltige Bauen. Bauprodukte: EN Gebäudebewertung: EN European Committee for Standardization» 6

7 Rechtsrahmen Abfallrahmenrichtlinie» Ziel: Schonung von Umwelt und Ressourcen durch Vermeidung von Abfällen.» Mittel: neue Abfallhierarchie: 1. Vermeidung 2. Wiederverwendung 3. Recycling 4. Sonstige Verwertung, z.b. energetische Verwertung 5. Beseitigung Festlegung einer Recycling- und Verwertungsquote für Bau- und Abbruchabfälle von 70% ab 2020.» 7

8 Rechtsrahmen Bauproduktenverordnung» Ziel: Schonung der natürlichen Ressourcen und Verlängerung der Nutzungsdauer.» Mittel: neue Grundanforderung Nr. 7: Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen : - Wiederverwendungs- und Recyclingfähigkeit von Bauteilen. - Dauerhaftigkeit des Bauwerks und der Bauteile. - Umweltverträglichkeit der Roh- und Sekundärbaustoffe. - Vollständig rechtskräftig wird die neue Verordnung ab 1. Juli 2013.» 8

9 Rechtsrahmen EU-Gebäuderichtlinie» Ziel: Verminderung des Energieverbrauchs von Gebäuden.» Mittel: neue Grenzwerte und Anforderungen: - unterstützt die Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden. - Einführung des Niedrigstenergiestandards ab Anfang 2021 für alle Neubauten. - Erweiterung der Aushangpflicht für Energieausweise. - Einführung von Qualitätskontrollen für Energieausweise.» 9

10 Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Primärenergie 1995 Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 15% 8% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)» 10

11 Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Primärenergie Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 15% 25% 8% 15% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)» 11

12 Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Primärenergie Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 15% 25% 60% 8% 15% 42% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)» 12

13 Ressourceneffizienz in der Stahlproduktion Entwicklung seit 1960-er Jahre:» Energieverbrauch - 38%» CO2-Emissionen - 44%» Wasserverbrauch - 50 %» Staubausstoß - 90% Nutzung von Nebenprodukten:» Schlacke (z.b. Zementherstellung)» Prozessgase (z.b. Energiegewinnung)» Benzol, Schwefel, Teer usw.» 13

14 Wiederverwendung / Recycling» Stahlschrott ist wertvoller Sekundärrohstoff. Sammelverlust 1% Wiederverwendung 11% stoffliche Verwertung 33% Bauholz energetische Verwertung 67% Recycling 88% Baustahl Quellen: Baustahl: EPD-BFS D: Umwelt-Produktdeklaration Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche; Institut Bauen und Umwelt e.v., 2010 Bauholz: Informationsdienst Holz, 2009 Beton: Umweltministerium Baden-Württemberg, 2009 Betonzuschlag 2% Beton Asphalt 6% Vefüllung, Lärmschutz 28% Deponie 29% Straßen- und Wegebau 35%» 14

15 Recycling von Stahl» Was aus einer Tonne Stahl wird bei 99 % Recycling-Rate 0,91 0,93 0,92 0,95 0,94 0,96 1,0 0,99 0,98 0,97» Stahl wird genutzt, nicht verbraucht.» 1 Tonne 10 mal genutzt => 9,56 Tonnen.» 15

16 Europäische Normung Modularer Lebenszyklus Information zur Gebäudebeurteilung Angaben zum Lebenszyklus des Gebäudes Vor dem Lebensbeginn des Gebäudes: Produktphase Bauphase Nutzungsphase Lebensende des Gebäudes Über das Lebensende des Gebäudes hinausgehende Gutschriften und Belastungen = Lebensende des Produkts A1: Rohstoffabbau A2: Transport A3: A4: Transport A5: Bau- und Installationsstadium B1: Nutzung B2: Instandhaltung B3: Reparatur B4: Ersatz B5: Erneuerung B6: Betrieb B7: betrieblicher Wasserverbrauch» Bauprodukte: EN 15804» Gebäudebewertung: EN C1: Abbau- und Abriss C2: Transport C3: Abfallaufbereitung C4: Deponie D: Wiederverwendung, Recycling, Verwertung = Ersatz von Primärproduktion» 16

17 Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanz einer Halle» vereinfachte Typenhalle des»bauforumstahl e.v.» Vergleiche erstellt durch die RWTH Aachen» verschiedenen Ausführungsvarianten» 17

18 Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanz einer Halle» Modellcharakter» Prinzipien und Grundsätze der Ökobilanzierung von Hallen werden aufgezeigt.» E.ON Energy Research Center, Aachen» 18

19 Ökobilanz einer Halle Typenhalle Dachneigung: 5 Binderabstand: 6 m Schneelast: 75 kg/m²» 19

20 Ökobilanz einer Halle Typenhalle» Tragwerk Bauweise Baustahl Güten: S 235 S 460 Stahlbeton Stahlbeton-Stützen Brettschichtholz-Binder» 20

21 Ökobilanz einer Halle Typenhalle» Tragwerk statisches System Zweigelenkrahmen Eingespannte Stützen, Binder gelenkig angeschlossen» 21

22 Massen Gesamte Halle t ,4 Bewehrungsstahl ,7 Holz Bewehrungsstahl Beton 80 61,4 64,7 Beton 40 Beton Beton 0 Stahl Stahl Stahl-Tragwerk S 235 Stahl-Tragwerk S 460 Stahlbeton-Tragwerk Stahlbeton-Holz-Tragwerk» 22

23 Ökobilanzierung Datenbanken» Umwelt-Produktdeklarationen (EPD-BFS ) Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche. Die Eingangsdaten für diese EPD stammen von Europäischen Stahlherstellern den Inhabern dieser Deklaration.» Ökobau.dat 2011 des Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung BMVBS. (nachhaltigesbauen.de). Ökobau.dat 2011 enthält die auf Deutschland bezogenen Durchschnittswerte. EPDs wie Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche sind auch enthalten.» 23

24 Betrachtungsrahmen der Ökobilanz nach EN Information zur Gebäudebeurteilung Angaben zum Lebenszyklus des Gebäudes Vor dem Lebensbeginn des Gebäudes: Produktphase Bauphase Nutzungsphase Lebensende des Gebäudes Über das Lebensende des Gebäudes hinausgehende Gutschriften und Belastungen = Lebensende des Produkts A1: Rohstoffabbau A2: Transport A3: A4: Transport A5: Bau- und Installationsstadium B1: Nutzung B2: Instandhaltung B3: Reparatur B4: Ersatz C1: Abbau- und Abriss C2: Transport C3: Abfallaufbereitung C4: Deponie D: Wiederverwendung, Recycling, Verwertung = Ersatz von Primärproduktion B5: Erneuerung B6: Betrieb B7: betrieblicher Wasserverbrauch» 24

25 Betrachtungsrahmen Szenarien für das Lebensende» Vereinfachung wie auch im DGNB System angewendet. Baustahl 1% Sammelverlust 11% Wiederverwendung Beton Bauholz 88% Recycling 29% Deponie 100% energetische Verwertung 71% Downcycling» 25

26 Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 26

27 Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Recycling -133 Recycling -15 Downcycling & Deponierung -111 energetische Verwertung -200 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 27

28 Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Bilanz 228 Bilanz Bilanz Bilanz Recycling -133 Recycling -15 Downcycling & Deponierung -111 energetische Verwertung -200 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 28

29 Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 29

30 Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Downcycling & Deponierung 2 energetische Verwertung Recycling -14 Recycling -30 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 30

31 Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt Bilanz Bilanz 21 Bilanz Bilanz 0 +5 Downcycling & Deponierung 2 energetische Verwertung Recycling -14 Recycling -30 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz» 31

32 Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanzierung Geschossbau Anteil an der gesammten Geschossfläche» Vergleich von typischen dreigeschossigen Büro und Verwaltungsgebäuden. 100%» Ökobilanzieller Vergleich von Tragwerken in Stahlverbund- und einer Stahlbetonbauweise. 80% 60% 40%» Die betrachteten Gebäude sind repräsentativ für viele gebaute 20% Objekte. 0% Anzahl der Geschosse Verteilung der Gebäudeklassen in Niedersachsen» 32

33 Ökobilanzierung Geschossbau Mustergebäude» Mustergebäude aus FOSTA Forschungsvorhaben P 826.» Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Stahl im Geschossbau unter besonderer Berücksichtigung des Brandschutzes. Untersuchung von Bürogebäuden in Stahl- und Verbundbauweise.» 33

34 Ökobilanzierung Geschossbau Mustergebäude» ca. 35 m x 12,5 m.» Brandschutz des Baustahls durch Verkleidung mit Brandschutzplatten F30. (leider unzureichende Verfügbarkeit von Umweltdaten zu Brandschutzanstrichen)» Tragende Bodenplatte 40 cm für Massivbau und Stahlbau.» 34

35 Ökobilanzierung Geschossbau Mustergebäude» 3,30 m Deckenhöhe.» 3 Geschosse + Technikgeschoss.» 16 cm Verbunddecken / 20 cm Betonflachdecken.» Spannweite 5,00 m.» 35

36 Massen für das Tragwerk in t Masse in t» Incl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Bewehrung Bewehrung Beton 200 Beton 0 Baustahl Stahlverbund Massivbau» 36

37 Global Warming Potential in kg CO2-Äquiv./m² GFA GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Stahlverbund Massivbau» 37

38 Global Warming Potential in kg CO2-Äquiv./m² GFA GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Recycling 16 Downcycling & Deponierung -40 Stahlverbund Massivbau» 38

39 Global Warming Potential in kg CO2-Äquiv./m² GFA GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Bilanz Bilanz Recycling 16 Downcycling & Deponierung -40 Stahlverbund Massivbau» 39

40 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m²» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Stahlverbund Massivbau» 40

41 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m²» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Recycling -51 Downcycling & Deponierung -400 Stahlverbund Massivbau» 41

42 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m²» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte Bilanz Bilanz Recycling -51 Downcycling & Deponierung -400 Stahlverbund Massivbau» 42

43 Planungsgrundsätze für Recycling» Grundlegende Homogenität in der Stoffauswahl: Wenige unterschiedliche Materialien weniger unterschiedliche Entsorgungswege.» Vorsehen von stofflicher Trennbarkeit: Rückbau durch leichte Lösbarkeit von Materialverbindungen (z.b. Schrauben) Hohe Wahrscheinlichkeit für einer Wiederverwendung und Recycling durch eine sortenreine Trennung.» 43

44 Planungsgrundsätze für Recycling» Verwendung von wirklich recycelbaren Baustoffen: Die Materialqualität bleibt erhalten. Ressourcenschonung und Abfallvermeidung durch vollständige Kreislaufwirtschaft Urban Mining Die Stadt als Rohstoffquelle.» 44

45 Planungsgrundsätze für Recycling» Kreislauffähige Bauprodukte mit Umwelt-Produktdeklaration (EPD) ausschreiben Transparenz für den Planer durch konkrete Produkteigenschaften zu Umwelteinwirkungen und darüber hinaus. Ressourceneffizienz bei, Betrieb und Recycling.» 45

46 Fazit» Richtlinien und Verordnungen drängen zu einer konsequente Kreislaufwirtschaft für Bauprodukte.» Das Lebensende der verwendeten Baustoffe spielt eine wichtige Rolle für die Ökobilanzielle Bewertung eines Gebäudes.» Die hohe Bedeutung der Rückbaubarkeit und Recyclingfreundlichkeit eines Gebäudes fordert eine gezielte Planung.» Stahl ist in diesen Punkten durch die konsequente Nutzung von industriellen Kreisläufen unübertroffen.» 46