www.bauforumstahl.de Ressourceneffizienz durch recyclinggerechte Konstruktion und Baustoffe. Raban Siebers M.Sc. bauforumstahl e.v. Düsseldorf
Agenda» Ressourceneffizienz.» Rechtlicher Rahmen.» Umwelt-Produktdeklaration.» Ökobilanzielle Vergleiche.» Planungsgrundsätze.
Dimensionen der Ressourceneffizienz» Rohstoffe Energie Arbeit Kapital Raum» Nutzung Dauerhaftigkeit Funktion Nutzerkomfort Umnutzungsfähigkeit» Entsorgung Wiederverwendung Recycling Deponie
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 recycelt Hier gibt es Einsparpotenzial!
Ziele der EU» Politische Vorgaben für den Bausektor: Senkung der CO2-Emissionen um 30% gegenüber 1990 bis 2030. Senkung des Energieverbrauchs um 20% gemessen an den Prognosen für 2020. 70% Recycling- und Verwertungsquote für Bau- und Abbruchabfälle bis 2020.» Normativer Kontext Normenausschuss CEN/TC 350 erstellt europäische Normen (EN) für das Nachhaltige Bauen. Bauprodukte: EN 15804 Gebäudebewertung: EN 15978 European Committee for Standardization
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.
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.
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.
Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 1995 Primärenergie 15% 8% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)
Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 1995 2005 Primärenergie 15% 25% 8% 15% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)
Ökobilanz Bürogebäude in Deutschland Nutzung (ohne Nutzerausstattung) Material 1995 2005 2020 Primärenergie 15% 25% 60% 8% 15% 42% Jahr 1 25 Jahre 50 Jahre Quelle: Peter Mösle (Drees & Sommer)
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.
Wiederverwendung / Recycling» Stahlschrott ist wertvoller Sekundärrohstoff. Sammelverlust 1% Wiederverwendung 11% stoffliche Verwertung 33% Bauholz energetische Verwertung 67% Recycling 88% Baustahl Quellen: Baustahl: EPD-BFS-2010111-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%
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.
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 16978 C1: Abbau- und Abriss C2: Transport C3: Abfallaufbereitung C4: Deponie D: Wiederverwendung, Recycling, Verwertung = Ersatz von Primärproduktion
Umwelt-Produktdeklaration» Umwelt- Produktdeklaration Environmental Product Declaration EPD» ca. 200 EPDs in Deutschland www.bau-umwelt.de
Umwelt-Produktdeklaration Deklarationstypen Typ I Typ II Typ III zertifizierte Ökolabel Selbstdeklarationen Umweltdeklarationen unabhängige Prüfung durch externe Dritte ja möglich ja Betrachtete Kenngrößen mehrere extern festgelegte Kriterien vom Unternehmen selbst definierte Umweltstandards Umwelt- und technische Daten entlang des Produktlebensweges Beispiel Carbon Footprint
Umwelt-Produktdeklaration Verantwortung» werden von Experten und Herstellern erstellt» werden von unabhängiger Seite verifiziert (IBU)» bleiben in Verantwortung des Herstellers z.b. Änderungen der Daten und/oder deren Aktualisierung
Umwelt-Produktdeklaration Produktebene Eisenerz Schrott Kohle Energie Wasser.. Energieverbrauch Treibhauspotenzial Wasserverbrauch Abfälle Umwelteinwirkungen..
Umwelt-Produktdeklaration Gebäudeebene
EPD Baustahl Produkte» Warmgewalzte Stahlbauprofile und Stabstahl» Grobblech» Stahlgüten S235 bis S960
EPD Baustahl Hersteller» EPD im IBU-Format in D» LCA Daten weltweit gültig Gesamtproduktion Baustahl» ArcelorMittal» Peiner Träger» Stahlwerk Thüringen» Dillinger Hütte» Ilsenburger Grobblech» TATA Steel Europe» Dornier Museum, Friedrichshafen» Maintalbrücke Nantenbach, Neuendorf
Umwelt-Produktdeklaration Umfang 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
EPD Baustahl Im Vergleich mit Durchschnittsdaten 100» EPD Baustahl & Ökobau.dat 90 80 70 60 50 40 30-30 % EPD Ökobau.dat 09-36 % -36 % Ökobau.dat 09 EPD EPD Ökobau.dat 09-40 % EPD Ökobau.dat 09-27 % EPD Ökobau.dat 09-25 % EPD Ökobau.dat 09 20 10 0 Treibhauspotenzial (GWP) Ozonabbaupotenzial (ODP) Versauerungspotenzial (AP) Eutrophierungspotenzial (EP) Sommersmogpotenzial (POCP) Gesamtprimärenergie
Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanz einer Halle» vereinfachte Typenhalle des»bauforumstahl e.v.» Vergleiche erstellt durch die RWTH Aachen» verschiedenen Ausführungsvarianten
Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanz einer Halle» Modellcharakter» Prinzipien und Grundsätze der Ökobilanzierung von Hallen werden aufgezeigt.» E.ON Energy Research Center, Aachen
Ökobilanz einer Halle Typenhalle Dachneigung: 5 Binderabstand: 6 m Schneelast: 75 kg/m²
Ökobilanz einer Halle Typenhalle» Tragwerk Bauweise Baustahl Güten: S 235 S 460 Stahlbeton Stahlbeton-Stützen Brettschichtholz-Binder
Ökobilanz einer Halle Typenhalle» Tragwerk statisches System Zweigelenkrahmen Eingespannte Stützen, Binder gelenkig angeschlossen
Massen Gesamte Halle t 240 200 208,4 Bewehrungsstahl 160 120 144,7 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
Ökobilanzierung Datenbanken» Umwelt-Produktdeklarationen (EPD- BFS-2010111) Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche.» Ökobau.dat 2011 des Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung BMVBS. (nachhaltigesbauen.de).
Betrachtungsrahmen der Ökobilanz nach EN 15978 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
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
Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 500 400 456 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF 300 200 100 0-100 361 246 240-200 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 500 400 456 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF 300 200 100 0-100 -172 Recycling 361-133 Recycling 246-15 Downcycling & Deponierung 240-111 energetische Verwertung -200 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Nicht erneuerbare Primärenergie des Tragwerks MJ/m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 500 400 456 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² BGF 300 200 100 0-100 -172 Recycling 284 Bilanz 361-133 Recycling 228 Bilanz 246 231 Bilanz -15 Downcycling & Deponierung 240-111 energetische Verwertung 129 Bilanz -200 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 50 40 42 GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF 30 20 10 0-10 34 32 2-20 -30 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 50 40 42 GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF 30 20 10 0-10 -18 Recycling 34-14 Recycling 32 +5 Downcycling & Deponierung 2 +17 energetische Verwertung -20-30 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Treibhauspotenzial des Tragwerks kg CO2-Äquiv./m² BGF» Fundamente Berücksichtigt 50 GWP in kg CO2-Äquiv./m² BGF 40 30 20 10 0-10 42-18 Recycling 34 23 Bilanz 21 Bilanz -14 Recycling 32 +5 Downcycling & Deponierung 37 Bilanz 2 +17 energetische Verwertung 19 Bilanz -20-30 Baustahl S 235 Baustahl S 460 Beton Beton/Holz
Vergleich mit anderen Baustoffen Ökobilanzierung Geschossbau» 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% Anteil an der gesammten Geschossfläche 1-3 4-5 6-8 Anzahl der Geschosse Verteilung der Gebäudeklassen in Niedersachsen
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.
Ökobilanzierung Geschossbau Mustergebäude» Abmessungen ca. 35 m x 13 m.» Brandschutz des Baustahls durch Verkleidung mit Brandschutzplatten F30.» Tragende Bodenplatte 40 cm für Massivbau und Stahlbau.
Ökobilanzierung Geschossbau Mustergebäude» 16 cm Verbunddecken / 20 cm Betonflachdecken.» Durchlaufstützen mit Walzprofilen/Stahlbetonstützen, gelenkig gelagert» K-Verbände/Wandscheiben
Massen für das Tragwerk in t» Incl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 1.200 1.113 Bewehrung 1.000 800 Masse in t 600 400 421 Bewehrung Beton 200 Beton 0 Baustahl Stahlverbund Massivbau
Treibhauspotenzial in kg CO2-Äquiv./m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 140 120 GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF 100 80 60 40 20 0 86 102-20 -40 Stahlverbund Massivbau
Treibhauspotenzial in kg CO2-Äquiv./m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 140 120 GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF 100 80 60 40 20 0-20 86-21 Recycling 102 16 Downcycling & Deponierung -40 Stahlverbund Massivbau
Treibhauspotenzial in kg CO2-Äquiv./m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 140 120 GWP in kg CO2-Äquiv. /m² BGF 100 80 60 40 20 0-20 86-21 Recycling 65 Bilanz 102 16 Downcycling & Deponierung 118 Bilanz -40 Stahlverbund Massivbau
Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 1.000 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² 800 600 400 200 0-200 -400 855 Stahlverbund 736 Massivbau
Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 1.000 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² 800 600 400 200 0-200 -400 855-248 Recycling Stahlverbund 736-51 Downcycling & Deponierung Massivbau
Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² GFA» Inkl. Brandschutz.» Ohne Fundamente und Bodenplatte. 1.000 Primärenergie, nicht erneuerbar in MJ/m² 800 600 400 200 0-200 -400 855-248 Recycling Stahlverbund 606 Bilanz 736-51 Downcycling & Deponierung Massivbau 685 Bilanz
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.
Planungsgrundsätze für Recycling» Verwendung von wirklich recycelbaren Baustoffen: Die Materialqualität bleibt erhalten. Ressourcenschonung und Abfallvermeidung durch vollständige Kreislaufwirtschaft Urban Mining Die Stadt als Rohstoffquelle.
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.
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.