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Nachhaltiges Bauen – aktiver Klimaschutz

Gebäude auf Basis nachwachsender und wiederverwerteter Rohstoffe zu bauen, dabei und im Betrieb Wasser- und Energieverbrauch zu minimieren und auch unter der Berücksichtigung der Biodiversität Ressourcen zu schonen und die Umwelt zu schützen, das alles sind wichtige Bestandteile des nachhaltigen Bauens. In Baden-Württemberg arbeiten sowohl Unternehmen als auch Hochschulen intensiv daran, die Bauwirtschaft nachhaltiger zu gestalten.

„Nachhaltige Städte und Gemeinden“ zu schaffen, ist eines der 17 globalen Ziele für nachhaltige Entwicklung der Agenda 2030, die im September 2015 auf dem Weltgipfel für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen von allen Mitgliedsstaaten verabschiedet wurde. Um dieses Ziel zu erreichen, gehört es unter anderem dazu, dass Wohnungen energieeffizient gebaut und lange erhalten bleiben. Diese und weitere Anforderungen sind Teil des „Leitfadens Nachhaltiges Bauen“ (LFNB), den die Bundesregierung bereits 2001 als Reaktion auf den Beschluss der Weltklimakonferenz 1992 in Rio de Janeiro aufgestellt hatte.

Glossar

  • Lytisch zu sein ist die Eigenschaft eines Bakteriophagen, seine Wirtszelle bei der Infektion zu zerstören.
  • Eine Sonde im molecularbiologischen Sinn ist ein Stück markierte RNA oder DNA, die mit einer gesuchten Sequenz binden (hybridisieren) kann.
  • Das Kunstwort Bionik ist ein Konstrukt aus den Begriffen Biologie und Technik. International wird eher der Ausdruck Biomimetik verwendet, der sich von den englischen Wörtern biology (Biologie) und mimesis (Nachahmung) ableitet. Ziel dieses interdisziplinären Wissenschaftszweiges ist die Umsetzung von Erkenntnissen aus der biologischen Forschung in innovative technische Anwendungen.
  • Die Vielfalt von auf der Erde vorkommenden Lebewesen und den unterschiedlich vorkommenden Ökosystemen wird als Biodiversität bezeichnet. Biodiversitätsforschung beschäftigt sich mit dem Einfluss der in einem speziellen Ökosystem vorkommenden Lebewesen auf die Umwelt.
  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

Bedarf decken, Natur erhalten

Gewichtung der Hauptkriterien für Nachhaltiges Bauen auf Basis des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen BNB. © BIOPRO (nach „Leitfaden Nachhaltiges Bauen“)

Nachhaltigkeit, die Basis einer Bioökonomie, beinhaltet, dass der Bedarf an Nahrung, Energie und Chemikalien gedeckt wird und die Natur erhalten bleibt. Das Prinzip der Nachhaltigkeit, also nicht mehr zu verbrauchen als wieder nachwachsen kann, muss daher im Sinne des Abkommens von New York auch in der Bauwirtschaft angewendet werden. Dabei kann man auch hier auf die drei Säulen der Nachhaltigkeit zurückgreifen: Ökonomie, Soziales und Ökologie. Der ökonomische Aspekt umfasst unter anderem die gebäudebezogenen Lebenszykluskosten (Life-Cycle-Costs, LCC), die Wirtschaftlichkeit und die Wertstabilität. Dazu gehören Ziele, wie die LCC zu senken aber auch das eingesetzte Kapital zu erhalten.

Die soziale kulturelle Dimension ist deutlich abstrakter und befasst sich mit dem Erhalt der menschlichen Gesundheit sowie der Funktionalität des Bauwerks, aber auch mit der gestalterischen und städtebaulichen Qualität. Aus ökologischer Sicht sind die primären Ziele: die Ressourcen schonen, indem Baumaterialien und Bauprodukte optimal eingesetzt werden, die Biodiversität erhalten und fördern, den Energie- und Wasserverbrauch (Stichwort Energieeffizienz) minimieren sowie möglichst wenig Fläche für den Bau in Anspruch nehmen. Der „Leitfaden Nachhaltiges Bauen“ enthält das Anforderungsprofil, das der Bund als Bauherr an alle neuen beziehungsweise sanierten Gebäude stellt. Als Basis dient hier das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB), das neben den drei oben aufgeführten Aspekten der Nachhaltigkeit (je eine Gewichtung von 22,5 %) noch die Technische Qualität (22,5 %) und die Prozessqualität (10 %) mit berücksichtigt. Hinzu kommen die getrennt bewerteten Standortmerkmale (siehe Grafik).1 Für den privaten Bereich bietet die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen – DGNB e.V. ein Zertifizierungssystem an.

Nachwachsende Rohstoffe nachhaltig einsetzen

Schafwolle, ein Reststoff aus der Weidewirtschaft, kann gut als Dämmmaterial verwendet werden. © pixabay.de / CC-Lizenz

Die ökologische Betrachtungsweise hat den Schutz des Ökosystems und die Schonung der natürlichen Ressourcen zum Ziel. Um natürliche baustoffliche Ressourcen zu schonen, spielen auch nachwachsende Rohstoffe als Baumaterialien eine wichtige Rolle. Beim Bau nachhaltiger Gebäude ist es daher das Ziel, nachhaltig erzeugte nachwachsende Rohstoffe einzusetzen. Das einfachste Beispiel dafür ist die Ressource Holz2. So baut zum Beispiel die KAMPA GmbH aus Aalen ein- bis mehrgeschossige Holzhäuser, die aus nachhaltig angebautem Holz bestehen und eine positive Ökobilanz aufweisen3. Auch im Bereich der Dämmstoffe gibt es bereits zahlreiche Materialien, die aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, wie zum Beispiel Stroh, Schafwolle, Hanf, die alle unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Weitere etablierte Anwendungen für nachwachsende Rohstoffe gibt es für Bodenbeläge (z. B. Linoleum, Teppiche aus Baumwolle), Beschichtungen (z. B. Farben aus pflanzlichen Ölen) und den Innenausbau (z.B. Innenwände aus Lehm, Schilfrohr). Sie bieten vielfach die Möglichkeit, durch einen guten Feuchteausgleich auch ein angenehmes Innenraumklima zu schaffen4. Dabei ist auch die Verwendung von Nebenprodukten aus anderen Industriesektoren interessant. Gute Beispiele dafür sind die Schafwolle, die als Nebenprodukt der Tierhaltung anfällt, oder Holzspäne, die aus Hobelresten heimischer Nadelhölzer gewonnen werden. Beide können als Dämmstoffe eingesetzt werden5.

Um Gebäude mit den entsprechenden Baustoffen zu gestalten, bieten das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) gemeinsam mit der Bayerischen Architektenkammer mit dem Internetauftritt WECOBIS6 sowie die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) strukturierte Informationen zur Ökobilanz sowie gesundheitlichen und umweltrelevanten Aspekten wichtiger Bauproduktgruppen und Grundstoffe an. In Zukunft könnte die Liste auch um neue, innovative Baustoffe erweitert werden. So forscht zum Beispiel das durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderte Verbundprojekt “PULaCell“ an biobasiertem Polyurethan, das in Verstärkungslamellen für Holzkonstruktionen verwendet werden soll.

Recycling auf hohem Niveau

Die Wiederverwendung der Reststoffe hat ebenfalls eine große Bedeutung in allen Phasen des Lebenszyklus eines Gebäudes. Das Gebäude unterliegt dabei nicht nur dem Kreislaufwirtschaftsgesetz, sondern es gilt Abfälle zu vermeiden und unvermeidbare Abfälle ordnungsgemäß und schadlos zu verwerten beziehungsweise gemeinwohlverträglich zu beseitigen. Abfall und Recyclingkonzepte sind daher Teil der Anforderungen für nachhaltige Gebäude. Nach einer Erhebung des Statistischen Bundesamtes für das Jahr 2015 beträgt auch 16 Jahre nach dem ersten „Leitfaden Nachhaltiges Bauen“ der Anteil der Bau- und Abbruchabfälle 52 Prozent des gesamtdeutschen Abfallaufkommens von 408 Millionen Tonnen7. Im Monitoring-Bericht 2014 „Mineralische Bauabfälle“8 wird dazu eine umweltverträgliche Verwertung von etwa 90 Prozent der mineralischen Bauabfälle angegeben.

Diese Daten lassen den Leser schnell glauben, dass die Kreislaufwirtschaft im Bau bereits vollständig angekommen sei. Anders sieht dies das Umweltbundesamt. Hier wird darauf hingewiesen, dass die mineralischen Baufraktionen nicht im Rahmen ihrer hochwertigen stofflich-technischen Eigenschaften weiter genutzt werden, sondern zum großen Teil zum Beispiel für den Wegebau oder als Ausgleichmaterial verwendet werden. Es findet also eigentlich ein Downcycling statt9. Ziel muss es jedoch sein, die Kreislaufführung von Materialien auch auf hochwertigem Niveau zu verbessern. Eine Grundlage dafür bildet der durch das Bundeskabinett Anfang Mai 2017 beschlossene „Entwurf der Mantelverordnung für Ersatzbaustoffe und Bodenschutz“10. Dieser sieht eine Neuregelung für das Recycling mineralischer Abfälle und deren Einsatz in technischen Bauwerken vor. Er soll in der aktuellen Legislaturperiode beschlossen werden.

Ein gutes Beispiel für die Zukunft bildet das Recycling von Beton. Die Basis dafür ist eine gute Trennung der Materialien schon beim Abriss eines Hauses, sodass man tatsächlich Holz, Kunststofffensterrahmen und Bauschutt getrennt auf der Baustelle vorliegen hat. Pionier für Recycling-Beton ist die Heinrich Feeß GmbH & Co. KG. Geschäftsführer Walter Feeß war im Jahr 2016 gemeinsam mit Prof. Dr.-Ing. Angelika Mettke von der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg mit dem Deutschen Umweltpreis geehrt worden. Um Recycling-Beton zu gewinnen, wird der Bauschutt zunächst auf dem sogenannten Brecher klein geschreddert und abschließend von Fremdstoffen getrennt. Steine, die eine Größe von mindestens zwei Millimetern haben, können abschließend wieder bei der Betonherstellung aus Steinen, Sand, Wasser und Zement verwendet werden. Dabei dürfen bis zu 45 Prozent der Recyclingsteine eingesetzt werden. Prüfungen belegen, dass Beton aus Recycling-Material in der Qualität mit herkömmlichem Beton übereinstimmt11.

Energieeffizienz ist ein Muss

Die Wohneinheiten der aktivhaus Serie 700 können sehr flexibel genutzt und gestaltet werden. Die Module werden im Werk vorgefertigt und vorinstalliert. © Zooey Braun, Stuttgart

Um nachhaltiger zu bauen, sind aber nicht nur die Ressourcen ausschlaggebend, sondern auch die verwendeten Fertigungstechniken der Bauelemente. Eine innovative und ressourcenschonende Technik ist das modulare Bauen. Als Modul können zum Beispiel Fassaden wie nach einem Baukastenprinzip auf der Baustelle etwa mithilfe eines Stecksystems zusammengebaut werden12. Es können aber auch vollständige vorgefertigte Wohnmodule aufgebaut werden, wie es beispielsweise die AH Aktiv-Haus GmbH aus Stuttgart macht. Das Unternehmen baut Modulfertighäuser mit dem Nachhaltigkeitsprinzip Triple Zero®, das von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Werner Sobek, Architekt und Institutsleiter des Instituts für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart, zusammen mit der fischerwerke GmbH entwickelt wurde. Eine bekannte Anwendung fand das Prinzip im sogenannten „ersten Aktivhaus der Welt“, das Sobek in der Stuttgarter Weißenhofsiedlung erstellte. Das B10, benannt nach seinem Standort im Bruckmannweg 10, erzeugt das Doppelte seines Energiebedarfs aus nachhaltigen Quellen. Das Bundesbauministerium fördert den Bau von Modellhäusern, die den sogenannten „Effizienzhaus Plus-Standard“ erreichen und damit deutlich mehr Energie produzieren, als sie benötigen. Das Förderprogramm für Modellvorhaben im Effizienzhaus Plus-Standard wird vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) technisch-wissenschaftlich begleitet13. Der von Werner Sobek definierte Triple Zero®-Standard, Zero Energy, Zero Emission und Zero Waste, erfüllt diese Anforderungen an nachhaltige Gebäude. So wurde die aktivhaus Serie 700 der AH Aktiv-Haus GmbH aus Stuttgart, deren Gesellschafter neben den fischerwerken Prof. Dr. Wolfgang Schuster vom Institut für Nachhaltige Stadtentwicklung in Stuttgart und die Ganter Group sind, unter anderem mit dem Deutschen Holzbaupreis 2017 ausgezeichnet14.

Ferner hat in den letzten Jahren die additive Fertigung enorme Fortschritte gemacht. So ist es bereits möglich, mittels 3D-Druck komplette Häuser zu drucken. So wurde in China bereits im Jahr 2015 ein Wohnhaus additiv gefertigt15 und das US-Unternehmen Apis Cor bietet einen mobilen 3D-Drucker mit einer Druckzone von 132 m2 für Wohnhäuser an16. Mit der additiven Fertigung können auch innovative Strukturen in der Architektur entwickelt werden, die mit herkömmlichen Methoden kaum zu erstellen wären. Der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Sonderforschungsbereich „Biological Design and Integrative Structures – Analysis, Simulation and Implementation in Architecture“, an dem 16 Institute der Universitäten Freiburg, Stuttgart und Tübingen, das Fraunhofer Institut für Bauphysik und das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart mitwirken, befasst sich mit solchen Strukturen. Mithilfe des Schmelzschichtverfahrens können hier Leichtbaustrukturen nach dem Vorbild aus der Biologie erstellt und dank innovativer Druckköpfe und Steuerungssysteme Ressourcen gespart werden17.

Es wird deutlich, dass es zahlreiche Möglichkeiten gibt, um Ressourcen zu sparen und Gebäude nachhaltiger zu gestalten. Klar ist jedoch auch, dass Deutschland verschiedenen Studien zu Folge18,19 seine Klimaschutzziele bis 2020 verfehlen wird. Die Projekte und Initiativen aus Baden-Württemberg zeigen jedoch auch, dass sowohl im öffentlichen als auch privaten Bereich Gebäude nachhaltig und zukunftsfähig geplant, gebaut und betrieben werden können.

Literatur:

1 Leitfaden Nachhaltiges Bauen 2015, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) 
  http://www.nachhaltigesbauen.de/fileadmin/pdf/Leitfaden_2015/LFNB_D_final-barrierefrei.pdf

2 Charta für Holz 2.0 https://www.charta-fuer-holz.de/index.php?id=11896

3 Kampa GmbH http://www.kampa.de/energieeffizient-bauen/holzbau/nachhaltig/

4 AUSBAUEN UND GESTALTEN mit nachwachsenden Rohstoffen, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., 2017
  http://www.fnr.de/fileadmin/allgemein/pdf/broschueren/Brosch%C3%BCre_Gestalten_Bauen_NR_Web_2017.pdf

5 MARKTÜBERSICHT Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., 2017
  http://www.fnr.de/fileadmin/allgemein/pdf/broschueren/Broschuere_Daemmstoffe_2016_web.pdf

6 WECOBIS Ökologisches Baustoffinformationssystem http://www.wecobis.de/

7 Pressemitteilung des Statistischen Bundesamtes, 13.7.2017, „Abfallaufkommen in Deutschland stagniert“
  https://www.destatis.de/DE/PresseService/Presse/Pressemitteilungen/2017/06
  /PD17_196_321pdf.pdf?__blob=publicationFile http://www.statistik-portal.de/Statistik-Portal/de_jb10_jahrtabu12.asp

8 Kreislaufwirtschaft Bau Mineralische Bauabfälle Monitoring 2014 http://kreislaufwirtschaft-bau.de/Arge/Bericht-
  10.pdf)

9 Stoffstrommanagement im Bauwesen, Umweltbundesamt 2016, https://www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-
  ressourcen/abfallwirtschaft/urban-mining/stoffstrommanagement-im-bauwesen#textpart-5

10 Pressemitteilung des BMUB „Neue Regeln für mineralische Abfälle und Bodenschutz“ https://www.bmub.bund.de
   /pressemitteilung/hendricks-tragfaehige-loesung-fuer-umgang-mit-bauabfaellen/

11 Häuser aus Recyclingbeton schonen Umwelt, 25.08.2017, Martina Janning (SWR) http://www.daserste.de/information
   /wissen-kultur/w-wie-wissen/recyclingbeton-100.html

12 Nachhaltiges Bausystem mit neuem Wandaufbau – Homes, Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives
   Entwerfen (ITKE), Universität Stuttgart, http://www.itke.uni-stuttgart.de/forschung.php?id=212

13 Forschungsinitiative Effizienzhaus Plus, https://www.forschungsinitiative.de/effizienzhaus-plus/

14 AH Aktiv-Haus GmbH https://ah-aktivhaus.com/

15 WeltN24 GmbH, 29.04.2015 https://www.welt.de/finanzen/immobilien/article140264641/Die-chinesische-Luxus-
    Villa-aus-dem-3-D-Drucker.html

16 Apis Cor http://apis-cor.com/en

17 Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart –
   Bionischen Bauen http://www.isw.uni-stuttgart.de/forschung/projekte/bionisch-bauen/

18 Pressemitteilung „Deutschlands Klimaziel 2020 ist noch weiter weg als gedacht“, 7.9.2017, Agora Energiewende
   https://www.agora-energiewende.de/de/presse/pressemitteilungen/detailansicht/news/deutschlands-klimaziel-
   2020-ist-noch-weiter-weg-als-gedacht-1/News/detail/

19 Projektionsbericht 2017 für Deutschland gemäß Verordnung (EU) Nr. 525/2013 http://cdr.eionet.europa.eu/de/eu
   /mmr/art04-13-14_lcds_pams_projections/projections/envwqc4_g/170426_PB_2017_-_final.pdf

Seiten-Adresse: https://www.biooekonomie-bw.de/de/fachbeitrag/dossier/nachhaltiges-bauen-aktiver-klimaschutz/