Auf dem Weg in die Kreislaufwirtschaft im Bauwesen

Auf dem Weg in die

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen

DHBV – 54. Sachverständigentagung

24. September 2021 Dipl.-Ing. Dirk Klöpper

IWARU FH Münster

Corrensstrasse 25 fon +49 (0)251.83 65 - 0 kloepper@fh-muenster.de D-48149 Münster fax +49 (0)251.83 65-260 www.fh-muenster.de

Agenda

• Einstieg: Kreislaufwirtschaft

• Forschungsstrategie FH Münster: Projekte

• Lehre an der FH Münster: integraler Ansatz – Beispiele

• Diskussion

Einstieg - Kreislaufwirtschaft

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Warum „Kreislaufwirtschaft“?

Ressourcenrelevanz der Bauwirtschaft

4 ha/d Landverbrauch Die Bauwirtschaft steht in Deutschland für… ^[3]

60 % des Abfallaufkommens 35 % des

Energieverbrauchs 60 % des Ressourcenverbrauchs

Entsorgung

???

[4]

[5]

Kreislaufwirtschaft - Rechtliche Einordnung

Struktur und Hierarchie

[3]

[5]

Kreislaufwirtschaft - Rechtliche Einordnung

Abhängigkeiten

[4]

[5]

 EU-Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG – AbfRRL)

 Richtlinie über Abfälle und zur Aufhebung bestimmter Richtlinien vom 19.11.2008

 Änderung durch die Richtlinie (EU) 2018/851 vom 30.05.2018

 Mitgliedstaaten sind aufgefordert, die Richtlinie innerhalb von 24 Monaten nach Inkrafttreten in nationales Recht umzusetzen.

 In Deutschland seit 2012: Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)

Kreislaufwirtschaft - Rechtliche Einordnung

Inhalte

[4]

[5]

 EU-Abfallrahmenrichtlinie (AbfRRL) Wesentliche Inhalte

 Produktverantwortung

 Stärkung der Abfallvermeidung (durch Produktverantwortung und Abfallvermeidungsprogramme) Recycling

 Verpflichtung zur Getrennthaltung von Recyclingmaterialien (seit 2015)

 Einführung von Recyclingquoten für Papier, Glas, Metall, Kunststoffe (65 % seit 2020) sowie Bau- und Abbruchabfälle (70 % seit 2020)

 Pflicht zur getrennten Sammlung von für Bioabfälle, Papier, Glas, Metall und Kunststoffen (seit 2015)

Kreislaufwirtschaft -> Ressourceneffizienz

• Definition Kreislaufwirtschaft § 1 KrWG:

„Förderung der Kreislaufwirtschaft zur Schonung der Ressourcen“

[1]

[2]

Ziel: Es soll keine Ressource verloren gehen!

Kreislaufwirtschaft - Aktuelle Situation

Verwertungsquoten

[10]

Beispiel:

Bau- und Abbruchabfälle in Deutschland (2014):

202 Mio. Mg ^[7]

Besteht hier noch Handlungsbedarf?

[6]

Forschungsstrategie

Ressourceneffizientes Bauen

[Zeit]

Anthropogene Lager Identifikation und

Schöpfung der Potenziale

Rückbau- und Entsorgungskonzepte Entwicklung von Lösungs- ansätzen für ein möglichst hochwertiges Recycling sowie

weitere angepasste Entsorgungsoptionen für die

anfallenden Stoffströme

Zukünftige Geschäfts- modelle, Baustoffe und

Konstruktionen Entwicklung von

Lösungsansätzen, die eine ressourcen-effiziente Nutzung ermöglichen

Stoffströme Erkenntnisse Erkenntnisse

Lageraufbau Planung +

Entwicklung

Rückbau

Forschung: Anthropogene Lager

• Systematische Analyse des Gebäudebestandes

• Ermittlung von Kenndaten

• Verifizierung und Validierung an weiteren Gebäuden

• Hochrechnung für Quartier

Erhebung des Ressourcenpotenzials in Gebäuden

[13]

Forschung: Anthropogene Lager

Ressourceneffizientes Stoffstrommanagement

• Hoch- und Tiefbau – Gebäude

– Straßen und Wege – Kanal

• Bauteilebene

• Dynamisch

• Niederschwellig

• Übertragbar

– Open Source

– Standardsoftware – Datengrundlage

[13]

Forschung: Anthropogene Lager

Bauatlas

Nutzen und Ziele

 Ermittlung regionaler Potenziale

 Kreislaufführung von Bauabfällen optimieren

 Einsatz von RC-Baustoffen fördern

 Potenzielle Zentren für die Herstellung von R-Beton herausarbeiten

 Entscheidungshilfe für

Unternehmen / Kommunen / Politik

[13]

Forschung: Anthropogene Lager

Pilotversuche zur Aufbereitung von WDVS-Abfällen

WDVS - Verwertung

WDVS-Abfälle Sortenreiner EPS-Bruch

Sortenreine EPS-Perlen

Mineralische Fraktion mit EPS-Anteilen

Weitere Herausforderung: HBCD

Forschung: Planung - Entwicklung

Bewertung der Ressourceneffizienz

Punkte

5 Bedingung 5 / Schwellenwert 5 4 Bedingung 4 / Schwellenwert 4 3 Bedingung 3 / Schwellenwert 3 2 Bedingung 2 / Schwellenwert 2 1 Bedingung 1 / Schwellenwert 1

Ressourcen- effizienz

Rohstoff- gewinnung

Ausführung Betrieb

Instand- haltung Demontage

Rückbau

Ressourceneffizienz definieren

Einflussfaktoren ableiten

Indikatoren bestimmen

Worum geht‘s?

messen? Was

messen? Wie

[13]

Forschung: Planung - Entwicklung

Kurzlebige Bauteile/Bauwerke

[13]

Forschung: Planung - Entwicklung

RessProKA - Geschäftsmodelle

Aktive Partner

– FH Münster, Institut für Infrastruktur•Wasser•Ressourcen•Umwelt (IWARU), AG Ressourcen

– Betriebswirtschaftliches Institut für Abfall- und Umweltstudien (BIFAS) – Lindner Group KG

Assoziierte Partner

– Re!source Stiftung e. V.

– Schüco International KG

– Technische Hochschule Deggendorf

Forschung: Planung - Entwicklung

RessProKA - Geschäftsmodelle

• Ausbaugewerbe ist der bedeutendste Sektor im ressourcenrelevanten Baubereich

– rd.136 Mrd. Euro Bauvolumen – rd. 1,2 Mio. Beschäftigte

– 252.000 Betriebe [1]

• eingesetzte Bauprodukte im Ausbaugewerbe haben kürzere Umlaufzeiten (≤ 10 Jahre) als z. B. der Rohbau

– Nutzerwechsel

– veränderte Bedürfnisse der Nutzer,

aufgrund gestalterischer Aspekte,

technischer Modernisierungen

oder geänderter Raumnutzungs-

konzepte

Forschung: Planung – Entwicklung

RessProKA - Ziele und Herausforderungen

Schließung von Kreisläufen für mengenrelevante Bauprodukte des Innenausbaus – Optimierung des technischen Kreislaufs

Entwicklung eines Geschäftsmodells

– Hersteller übernehmen „Produktverantwortung“ über den gesamten Lebenszyklus ihrer Bauprodukte

– Hersteller bleiben ggf. Eigentümer und sind nach Gebrauch für Rückführung und Refabrikation oder Recycling ihrer Produkte verantwortlich

systemischer Ansatz

– ermöglicht konzeptionell und instrumentell eine Übertragung des entwickelten Modells auf

andere Bauprodukte

Forschung: Planung - Entwicklung

RessProKA – Vorbereitung zur Umsetzung

[13]

Forschung: Planung - Entwicklung

Zirkuläre Bauwirtschaft - GAIA - X

ZiBa - GAIA-X für die zirkuläre Bauwirtschaft

• Digitalisierung treibt zirkuläres Bauen

Quelle: Bundesstiftung Baukultur 2019

Forschung: Planung – Entwicklung

• Digitale Informationen zu eingesetzten

Bauprodukten sind kaum standardisiert und verfügbar

• Immobilienbesitzer können gebrauchte Bauprodukte nicht anbieten oder einkaufen

• Beschaffung von Rohstoffen wird für Hersteller immer kostenintensiver

• Zweitnutzung und Rückführung von Bauprodukten muss bei der Planung berücksichtigt werden

Eine zirkuläre Bauwirtschaft erfordert eine sichere Bereitstellung, Vernetzung und Nutzung von heterogenen Datenquellen

Quelle: Bundesstiftung Baukultur 2019

Forschungsschwerpunkt: GAIA – X

Planung - Entwicklung

Forschungsschwerpunkt: GAIA - X

• Bereitstellung von verschiedenen Datenquellen zu Baustoffen,

Bauprodukten und Gebäuden

• Verknüpfung von Anbietern von gebrauchten Bauprodukten, Architekten, Bauausführenden, Lieferanten und Betreibern

• Erweiterung und Umsetzung von Bewertungs- und

Planungsdiensten sowie Marktplätzen

Quelle: BASF

Forschung: Planung - Entwicklung

BIM - Bewertungstool für frühe LPH

[14]

Forschung: Planung - Entwicklung

Digitale Möglichkeiten: Beispiel - Madaster

Madaster

• „Abfall ist Material ohne Identität“

• Plattform – Vernetzung der am Lebenszyklus Beteiligten

• Einordnung des Gebäudes mit einem Zirkularitäts – Index (ZI)

[8]

BIM - Bewertungstool für die LPH 3

Beeinflussbarkeit der Planung bei einer DGNB Zertifizierung im Projektverlauf

Forschung: Planung - Entwicklung

Forschung: Planung - Entwicklung

BIM - Bewertungstool für frühe LPH

[11] [12]

[11]

Ausbau – Relevanz

Kurze Mietvertragslaufzeiten

Forschung: Planung - Entwicklung

BIM - Bewertungstool für frühe LPH

[13]

Entscheidungen in der LPH 2/3

• Standardrasterung ja/nein

• Modular ja/nein

• Recyclinggerecht ja/nein

• Verbindungen lösbar ja/nein?

Verkehrs-

wert Bauteilwert Rohstoff-

wert Entsorgungs

-kosten Betriebswirtschaftliche Einschätzung

- Mehr-/Minderkosten Erstellung

- Entwicklung des Verkehrswertes

- Entwicklung des Bauteilwertes

- Entwicklung des Rohstoffwertes

- Prognose Entsorgungskosten

Forschung: Schwerpunkte

Weitere Aktivitäten

Thema Partner

Ressourcenplan kommunaler Tiefbau Stadt Münster, RU Bochum, HS Karlsruhe, Ingenieurbüro Bökamp, Dallmann Straßen- und Tiefbau Start: 02.2021

Entwicklung von Recyclingtechnologien und

–systemen zur Rückgewinnung, Aufbereitung und Wiederverwendung der Mineralik von Verbund- konstruktionen mit Geokunststoffen

Naue, Doppstadt, TU Clausthal

Netzwerk Zirkuläre Wertschöpfung :metabolon BAV, RWTH Aachen

Lehre

Grundlagen Kreislaufwirtschaft

[13]

Lehre

Grundlagen Kreislaufwirtschaft – demontagegerechter Entwurf

Der demontagegerechte Entwurf ist in ein Modell mit vier Ebenen zu unterteilen

• Tragstruktur

• Ausbau

• Installation

• Raumabschluss

 Das Ziel der Trennung unterschiedlicher Funktionen mit unterschiedlicher Lebensdauer auf Grundlage des Schichtenmodells führt zu dem in der Abbildung dargestellten Aufbau der vier

Ebenen, die demontierbar miteinander verbunden werden müssen [Graubner et al 03]

Lehre

Grundlagen Kreislaufwirtschaft – demontagegerechter Entwurf

• Ziel: Sortenreine Erfassung des Dämmmaterials für Recycling

• Realisierung: Putzträger mittels Klett an der Dämmung befestigen

• Rückbau: Wärmedämmung, Mauerwerk, Putzplatte sortenrein trennbar

• Recycling: Dämmmaterial (+ ggf. Mauerwerk)

• Weitere nötige Schritte:

– Recyclingverfahren Putzträgerplatte Bsp.: Trennbare WDVS -> „Klett statt Kleben“

Lehre

BIM im Bestandsbau

Das Modul durchläuft einen Großteil der wesentlichen Prozesse des

modellbasierten Arbeitens im Bestandsbau.

• 1. Bestandsaufnahme der

Sporthalle mittels Laserscanning und Photogrammmetrie zur

Erzeugung eines digitalen Abbilds

[13]

Lehre

BIM im Bestandsbau

1. Bestandsaufnahme der

Sporthalle mittels Laserscanning und Photogrammmetrie zur

Erzeugung eines digitalen Abbilds

Laserscan des Gebäudes und daraus resultierende 3D-Punktwolke

[13]

Lehre

BIM im Bestandsbau

Drohnenaufnahme des Gebäudes und daraus resultierendes 3D-Photogrammmetrie-Modell

Lehre

BIM im Bestandsbau

2. Überführung der 3D-Bestandsaufnahme in ein BIM-Modell

Weitere Informationen notwendig (z.B.

Wandaufbau)

[13]

Lehre

BIM im Bestandsbau

3. Erweiterung des BIM-Modells: Fachplanung

Ressourcenmanagement und Ableitung eines

modellbasierten Ressourcenpasses

Vielen Dank!

Corrensstrasse 25 fon +49 (0)251.83 65-256 kloepper@fh-muenster.de

Dipl.-Ing. Dirk Klöpper

IWARU FH Münster

[1] „Hin zu einer Kreislaufwirtschaft: Ein Null-Abfallprogramm für Europa“, Europäische Kommission 2014 [2] URL: http://www.wohindamit.de/die-fuenfstufige-abfallhierarchie-was-ist-das/, abgerufen 30.05.17

[3] Link, H.: Interview mit Werner Sobek - Den Gesetzen der Physik und dem Wohle der Menschen dienen, Deutsches Ingenieurblatt, Ausgabe Juli/August 2013, S. 10 – 13

[4] URL: http://de.wikipedia.org/wiki/WestendDuo, Zugriff: 12.02.2014

[5] URL: http://www.lfu.bayern.de/boden/fachinformationen/schadstoffratgeber/index.htm; Zugriff: 28.10.2009 [6] Schiller et al (2015): Kartierung des anthropogenen Lagers in Deutschland zur Optimierung der

Sekundärrohstoffwirtschaft; Herausgeber: Umweltbundesamt; Publikationen als pdf:

http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/kartierung-des-anthropogenen-lagers-in-deutschland; Dessau- Roßlau, Oktober 2015

[7] Kreislaufwirtschaft Bau, Mineralische Bauabfälle Monitoring 2014, Bundesverband Baustoffe Steine und Erden e. V., Berlin 2017

[8] Quelle: https://www.madaster.com/de/madaster-real-estate/business-2/madaster-real-estate-owners-property- administrators abgerufen: 24.11.2020

[9] https://blog.dgnb.de/schwarzbuch-dgnb-zertifizierung/Zugriff: 18.08.2021 [10] Bauindustrie – Bauwirtschaft im Zahlenbild 2021_Seite 03

[11] Goldbeck – Vertriebsapplikation Bürogebäude– Zugriff am 19.06.2019

[12] www.immobilienzeitung.de/immer-kuerzere-vertragslaufzeiten-bei-unternehmensimmobilien.html_Zugriff 15.03.2019

[13/14/15/16] eigene Darstellung_Klöpper_18.08.2021

Quellen

Literatur

bargmann-wiese.de, 2014 http://www.bargmann-wiese.de/leistungen/service-baustelle, Zugriff: 12.02.2014 baulinks.de, 2013 http://www.baulinks.de/webplugin/2005/1737.php4; Zugriff: 06.08.2013

Bringezu, 2012 Bringezu, St.: Schlüsselrolle im gesellschaftlichen Stoffwechsel – Potenziale und Perspektiven von Urban Mining. Vortrag beim 3. Urban Mining Kongress –Urban Mining in der Bauwirtschaft, Iserlohn, 13.06.2012

daemmen-und-sanieren.de,

2014 http://www.daemmen-und-sanieren.de/daemmung/aussendaemmung/wdvs, Zugriff: 12.02.2014 Daxbeck et al., 2011 Daxbeck H., Flath J., Lixia, R., Neumayer, S., Buschmann, H.: Ressourcenpotenzial in

Bauwerken; in Münsteraner Schriften zur Abfallwirtschaft, Hrsg.: Flamme, S. et al., Münster 2011, S. 179 – 186, ISBN 978 3-9811142-2-5

energy-efficiency-center.de,

2014 http://www.energy-efficiency-center.de/de/Innovationen/Vakuumisolierpaneele, Zugriff:

12.02.2014

Faulstich, 2013 Faulstich, M.: SRU-Umweltgutachten 2012, "Verantwortung einer begrenzten Welt", Vortrag auf den 13. Münsteraner Abfallwirtschaftstagen, Münster, 19.02.2013

Flamme et al., 2013 Flamme, S., Heller, N.: Trennung und Verwertung von Bauteilen, Stand und Entwicklung, Vortrag auf dem 1. Anwendertreffen Nachhaltiges Bauen, Dresden, 06.09.2013

Flamme et al., 2013a Flamme, S.; Krämer, P.: Urban Mining – Ansätze für die Bauwirtschaft, Vortrag auf der 19.

Fachtagung ABBRUCH und RÜCKBAU, Berlin, 15.03.2013