Entwerfen für den Material-Kreislauf

Das zweite natureplus-Webseminar zur Circular Economy im Bauwesen beschäftigte sich am 30. Juni mit dem Thema: "Ressourcenwende und Architektur – Bauen neu denken?" Bei diesem Webseminar stand die Perspektive der Architekten im Mittelpunkt. Für sie ergeben sich folgende Fragestellungen: Wie konstruiert man ein Gebäude so, dass es den Prinzipien der Circular Economy entspricht? Welche der eingesetzten Baustoffe lassen sich am Ende der Nutzungszeit in den Wertstoffkreislauf zurückführen, nahezu vollständig recyceln oder als Sekundärbaustoffe wiederverwenden? Wie müssen adaptierbare und demontierbare Konstruktionen gestaltet sein, um eine Wiederverwendbarkeit möglich zu machen? Wie muss Bauplanung und Materialauswahl also in der heutigen Zeit aussehen? Unter der bewährten Seminarleitung der freiberuflichen Redakteurin Katharina Brenner und von Tilmann Kramolisch, dem Geschäftsführer von natureplus, gab vor allem die Berliner Architektin Andrea Klinge darauf die Antworten. 

Forschungsprojekt RE4

Andrea Klinge von ZRS Architekten gab in ihrem Vortrag einen Überblick über die Ergebnisse des 3,5-jährigen, durch die EU geförderten Forschungsvorhabens „RE4“. Das Projekt beinhaltete erstens ein innovatives Rückbaukonzept für Stahlbeton- und Holzgebäude, zweitens ein innovatives Sortiersystem auf Basis von Robotik und Mechanik, drittens die Entwicklung von 7 Baustoffen, 5 Bauteilkomponenten und 6 vorgefertigten Elementen auf Basis von Recyclingmaterial und schließlich ein Konzept für ein 7-geschossiges, kreislaufgerechtes Wohngebäude, das höchste Energieeffizienzstandards erfüllt. Darüber hinaus wurde auch der Machbarkeitsnachweis über zwei Demonstrationsgebäude erstellt, die im kalten (Nordirland) und warmen Klima (Spanien) funktionieren.

Ein zentrales Element von kreislaufgerechtem Bauen sieht Andrea Klinge in der Erhöhung der Lebensdauer von Gebäuden. Diese wird erreicht über die Trennung von Elementen mit unterschiedlicher Lebensdauer, eine modulare Bauweise, Reparatur- und Wartungsfreundlichkeit und eine Materialeinfachheit, also die Vermeidung von Verbundwerkstoffen, um am Ende des Lebenszyklus ein Recycling zu ermöglichen. So wurde das im Rahmen des Projekts erstellte Wohngebäude mit einem Tragwerk in Skelettbauweise geplant, das flexible und adaptive Grundrisse schafft. Reversible Verbindungen erlauben die einfache Montage und Demontage des Tragwerks und der Gebäudehülle.

Internationales Forschungskonsortium

Im Rahmen des Rückbaukonzepts von RE4 entwickelte das Internationale Forschungs-Konsortium mit 13 Partnerorganisationen aus der EU und Taiwan - bestehend aus Wissenschaftlern, Architekten, Ingenieuren, Betonfertigteilherstellern und Maschinenbauern - auch ein innovatives Sortiersystem auf Basis von Robotik und künstlicher Intelligenz, um etwa durch Sortierung mit hyperspektraler Bildgebung eine Verbesserung der Sortenreinheit von mineralischen und anderen Bauschutt-Fraktionen (Ziegel, Glas, Keramik, Plastik und Holz) zu erreichen. Diese Sortenreinheit ist Voraussetzung zur Steigerung des Rezyklatanteils in RC-Beton und Betonsteinen. Auch Altholz wurde sortiert und einer Kaskadennutzung unterzogen.

Mit den derart sortenrein gewonnenen Sekundärrohstoffen wurden beispielsweise vier RC-Betone und drei Arten von Lehmbaustoffen mit hohen Recyclingzuschlägen entwickelt, bei denen insbesondere die sonst nicht verwertbare Feinfraktion der mineralischen Reststoffe genutzt werden kann. Des weiteren wurden vier Bauteilkomponenten mit jeweils mindestens 80 % Recyclinganteil entwickelt, z.B. eine Fassadenbekleidung oder Dämmstoffe aus Altholz. Sie dienten zur Erstellung vorgefertigter tragender und nichttragender Bauteile vornehmlich aus Altholz und RC-Beton. Ein wichtiges Detail des RE4-Konzepts sind reversible Verbindungen der Bauteile, die leicht lösbar sein müssen.

Fazit

Im Endeffekt gelang bei RE4 die Integration von durchschnittlich 80 % Bau- und Abbruchabfällen in vorgefertigte Bauteile und ein vollständiger Rückbau von Tragwerk und vorgefertigten Elementen. Dieses kreislaufgerechte Bauen ergab in der begleitenden Ökobilanz eine Reduktion negativer Umweltwirkungen je nach Bauteil zwischen 38 und 64 %, eine Reduktion der CO2-Emissionen um 50 % sowie der Rückbaukosten um 92 %, da auf schwere Maschinentechnik verzichtet werden konnte.

Impuls-Beitrag von Jörg Finkbeiner

Fragt man den Architekten Jörg Finkbeiner von Partner und Partner Architekten Berlin nach den Anforderungen eines Planers hinsichtlich Ressourcenwende und Architektur, heißt das für ihn, dass etablierte Denkmuster hinterfragt und neue Strategien im Umgang mit Ressourcen entwickelt werden müssen. Ein Gebäude soll als Materialbank verstanden werden, in die durch intelligente Rohstoffauswahl investiert wird. Dies funktioniert durch die entsprechende Qualität der verwendeten Baustoffe. Schon in der Grundkonzeption ist somit konsequentes Kreislaufdenken möglich und sinnvoll. 

In der anschließenden lebhaften Diskussion ging es unter anderem um die Frage, ob sich recyclinggerechtes modulares Bauen auch mit der gewünschten Gestaltungsqualität verbinden lässt. Hierzu hatte Dr. Anne Braune passende Beispiele aus der Zertifizierungspraxis der DGNB.