Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz
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Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz des Kohlenstoffs eine nachwachsende oder eine endliche Ressource ist, bleibt dabei unberücksichtigt. Eine alternative Einteilung, Lange Zeit beschränkte sich die Baustoffkunde ausschließlich auf die die Stoffherkunft einbezieht, wäre die in mineralische, vege- das Aufzählen der stofflichen, physikalischen und chemischen tabile/pflanzliche, animalische und synthetische Baustoffe,1 wobei Eigenschaften der Materialien, Aspekte wie Gesundheit, Komfort, die pflanzlichen Stoffe erneuerbaren und die synthetischen nicht Umweltbelastung und Umweltfolgen spielten dagegen keine Rolle. erneuerbaren Kohlenstoff enthalten. Die synthetischen Materialien Erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde allmählich nehmen dabei eine Zwitterstellung zwischen mineralischen und ein Zusammenhang zwischen Umwelt- und Gesundheitsschäden vegetabilen Stoffen ein, da ihre Ausgangsstoffe zwar ursprünglich und den Aktivitäten der Baustoffindustrie hergestellt. In den pflanzlicher Herkunft sind, sie über Jahrmillionen aber tief grei- 1960er- und 70er-Jahren kam es zu Gesundheitsskandalen im Zu- fende Veränderungen erfahren haben und zu Kohle, Erdgas oder sammenhang mit Asbest (Zuschlagstoff in Putzen und Platten), Erdöl umgewandelt wurden. Mit der drohenden Ressourcenknapp- Formaldehyd (Spanplattenkleber) und Pentachlorphenol (Holz- heit bekommt diese Stoffgliederung eine weitreichende Bedeutung. giftmittel). Die Schwefeldioxidproduktion bei Verbrennungsprozessen wurde in den 1970er-Jahren als Ursache des Waldsterbens Baustoffe aus fossilen und nachwachsenden Rohstoffen (›Saurer Regen‹) erkannt und das wachsende Ozonloch entstand Am Beispiel der organischen Baustoffe sollen die spezifischen als Folge der Freisetzung von Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) Stoff­eigenschaften und fundamentalen Unterschiede von nicht aus Treibmitteln, unter anderem für geschäumte synthetische erneuerbarem und erneuerbarem Kohlenstoff unter ökologi- Baudämmstoffe. Die finanziellen Folgen dieser gesundheitlichen schen Gesichtspunkten erläutert werden. Schädigungen und Umweltzerstörungen schreckten langfristig Kunststoffe erobern seit über 100 Jahren immer mehr Lebens­ die politischen Institutionen und Behörden auf und führten in bereiche, da sie in eng fokussierten Nutzungsspektren eindeutige Deutschland und Teilen Europas zu einer Veränderung der wissen- Vorteile gegenüber anderen Materialgruppen aufweisen. Unter- schaftlichen, politischen und juristischen Rahmenbedingungen. schiedliche Mischungsformulierungen verleihen dem Material Ökologische Bedeutung extrem unterschiedliche Eigenschaften, die zum Beispiel von sehr 18 Die Baustoffe geringem bis zu sehr hohem Gewicht, von resistent gegen Fäulnis In der Diskussion über die ›richtige‹ Energie, die sich in Deutsch- bis zu verrottungsfähig, von hart bis weich und von hoch elastisch land aus der Anti-Atomkraft-Bewegung entwickelte, ergab sich bis zu reißfähig reichen können. Der in Jahrmillionen entstandene schnell die Unterscheidung in nicht erneuerbare und erneuerbare und abgelagerte Kohlenstoff wird durch die Nutzung der fossilen Energie. Im Baubereich konnte sich diese Erkenntnis allerdings Rohstoffe heute freigesetzt und ergibt durch die Anreicherung bis heute nicht durchsetzen. Hier ist das Stoffverständnis weiter- in der Atmosphäre das Phänomen des Treibhauseffekts. hin von den naturwissenschaftlichen Denkstrukturen des 19. Jahr- Auffallend ist dabei immer die extreme Dauerhaftigkeit der künst- hunderts geprägt, die Einteilung orientiert sich an der Gliederung lich gebildeten Stoffe, die den Abbau und die Wiedereingliederung der Chemie in anorganische und organische Stoffe. Ob die Quelle in das Ökosystem erschwert. Die Haltbarkeit entsteht in vielen Fällen durch toxische Einzelsubstanzen (Weichmacher, UV-Stabi- Sintern wird der Ziegel zu einem Klinker und damit frostfest, aber lisatoren etc.), die bei ihrer irgendwann erfolgenden Freisetzung auch vollständig wasserdicht, sodass ein Feuchtetransport nicht Ökosystem (Erde, Wasser, Luft) und Biosystem (Plankton, Fisch, mehr möglich ist. Wird Kalk bei bis zu 850 Grad Celsius gebrannt, Mensch) vergiften. entsteht ein lufthärtendes Bindemittel, das sehr gute Eigenschaf- Pflanzen dagegen verwandeln durch Photosynthese das Kohlen­ ten bezüglich des Feuchteausgleichs aufweist. Durch Vermischen dioxid aus der Luft mithilfe der Energie des Sonnenlichts in von Kalk mit Hydraulefaktoren und Brennen bei 1500 Grad Celsius ­Saccharide. Diese Grundsubstanz wird unter anderem in Zellulose entsteht Zement. Dieser erhärtet sogar unter Wasser, besitzt aber umgebaut, eine Aufbausubstanz für die Faser- beziehungsweise nicht mehr die Fähigkeit, Feuchte auszugleichen. Holzbildung. Dabei wird der für den Menschen lebensnotwendige Der Zurichtungsgrad hat auch Auswirkungen auf die Gesund- Sauerstoff freigesetzt. heitsrisiken, die von einem Stoff ausgehen können. Während Da der Kohlenstoff im Holz beziehungsweise in den daraus her- Lehm für die Haut sehr gut verträglich ist, wirken gebrannter gestellten Bauprodukten gebunden ist, wird ein Gebäude aus Kalk und stärker noch Zement ätzend. Zudem beeinflusst der Holzprodukten auch Kohlendioxidspeicher genannt. technische Zurichtungsgrad in vielen Fällen auch die Wieder- Die geringe Umweltbelastung von nachwachsenden Rohstoffen eingliederung eines Baustoffs in den Materialkreislauf. Je höher drückt sich im geringen Primärenergieaufwand beziehungsweise der Zurichtungsgrad, desto geringer die Möglichkeit des schnel- geringen Ausstoß an Klimagasen bei der Herstellung eines Bau- len, problemlosen Abbaus. teils aus. Die Kohlendioxidakkumulation in der Herstellungsphase, ausgewiesen in Form der Kohlendioxidgutschrift, neutra- Lebenszyklusbetrachtung und Ökobilanz lisiert sich in der Entsorgungsphase des Bauprodukts. Um die komplexen Umwelteinflüsse bei der Baustoffproduktion und deren Verwendung zu erfassen, ist es notwendig, die in an- Zurichtungsgrad deren Bereichen bekannte Methode der Lebenszyklusbetrachtung Ein weiterer Aspekt, der das Verständnis für die Eigenschaften auch auf Bauprodukte anzuwenden. Die dabei zu berücksichti- von Baustoffen vertieft, ist der Zurichtungsgrad. Darunter ver- genden Prozesse gliedern sich in die drei Phasen Stoffbildung steht man den Aufwand für die Herstellung eines Baumaterials (Gewinnung, Herstellung), Stoffgebrauch (Verarbeitung, Nut- und den Grad der Umwandlung der Ausgangsstoffe, der von zung) und Stoffauflösung (Abbruch, Beseitigung/Rückführung). ­naturbelassen bis zur strukturellen Veränderung reichen kann. Die Lebenszyklusbetrachtung verdeutlicht die Folgen von Pro- Die Analyse des technischen Zurichtungsgrads eines Bauprodukts duktprozessen, auch wenn diese in der Dauer generationen- enthält auch Hinweise auf seinen Denaturierungsgrad. Dabei ist übergreifend sind, das heißt in eine Zukunft von 50 oder 100 zu berücksichtigen, dass im Baubereich eine hohe Haltbarkeit ein Jahren reichen. wesentliches Qualitätsmerkmal darstellt. Ein natürliches Produkt Die Gliederung in Baustoffe mit nicht erneuerbarem und erneuer- wie Lehm löst sich bei dauernder Feuchtigkeit auf, das Brennen barem Kohlenstoff, der Zurichtungsgrad und die Lebenszyklus- des Lehms zu Ziegel verbessert jedoch die Haltbarkeit. Durch betrachtung finden sich heute in der Ökobilanzierung wieder. 19 9500 MJ Sonnenenergie 0,9 t CO2 0,5 t Wasser Nährelemente N, P, K, Mg, Ca 6 CO2 + C6H12O6 + 12 H2O 6 O2 + 6H2O 1 m3 Holz = 9500 MJ gespeicherte Sonnenenergie (absolut trocken) 0,7 t Sauerstoff 0,3 t Wasser Die Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment – LCA) berücksich- Verhältnis zum Heizwert groß. Bei gleicher Gewichtsmenge tigt als ganzheitlicher Ansatz den gesamten Lebenszyklus eines Dämmstoff haben Bauprodukte aus fossilen Rohstoffen einen Baustoffs einschließlich damit verbundenem Ressourcenver- geringen Heizwert und einen hohen KEV, solche aus nachwach- brauch und den Umweltfolgen und bewertet seine Umweltwir- senden Rohstoffen dagegen einen hohen Heizwert und einen kungen. niedrigen KEV.3 Während bisher meist nur die direkten Auswirkungen der Her- Um diese Verhältnisse exakter zu verstehen, muss man sich nicht stellung bezogen auf Standort oder Nutzung betrachtet und nur mit den Energie-, sondern auch mit den Entropieprozessen möglichst minimal gehalten werden, versucht die Methode der auseinandersetzen. Entropie ist ein Maß für die gegebene Un- Ökobilanz, auch Problemverlagerungen an andere Orte oder in ordnung in einem System. Bei der Herstellung eines synthetischen andere Umweltmedien zu berücksichtigen und zu reduzieren. Dämmstoffs aus einem Liter Erdöl steigt durch viele energieauf- Dieser Ansatz schließt den gesamten Lebenszyklus ein, also neben wendige Prozesse das Maß an Ordnung und die Entropie nimmt der Herstellung auch die Nutzung und die Entsorgung des Pro- ab. Beim Verbrennen wird diese Ordnung zerstört, die Entropie dukts – von der Wiege bis zur Bahre (cradle to grave). 2 nimmt dabei wieder zu. »Die zwangsweise Ordnung der Kunst- Das Ende des Lebenszyklus (End of Life – EOL) eines Materials harzmoleküle wird erkauft mit einer Zunahme an Unordnung beziehungsweise Bauprodukts hat einen wesentlichen Einfluss im Rest der Welt, welche in ihrem Ausmaß die erzwungene Ord- auf die Ergebnisse der Ökobilanz. Bauprodukte mit einem Heiz- nung um ein Vielfaches übersteigt.«4 wert dürfen nicht deponiert werden, sie werden entweder direkt Der Entropiepfad pflanzlicher Stoffproduktion verläuft grund- weiterverwertet oder der thermischen Verwertung zugeführt, sätzlich anders. Bei einem Dämmstoff aus nachwachsenden also verbrannt. Angerechnet werden dabei in der Ökobilanz die Rohstoffen, zum Beispiel Flachs, erfolgt die Zunahme an Ord- Wärmenutzung und die Erzeugung von elektrischem Strom nung beim Wachstum der Pflanze mittels Sonnenenergie durch durch Kraft-Wärme-Kopplung, durch die andere fossile Energie- Photosynthese, bei der aus Wasser und einfachen ›unordent­ träger substituiert werden. lichen‹ Gasen wie Kohlendioxid hochkomplexe Moleküle ent­ Ökologische Bedeutung stehen. Die Einstrahlung der Sonne – eine Energiequelle 20 Energie und Entropie ­außerhalb unseres Planeten – ermöglicht den Substanzaufbau Bei jedem Verwertungsprozess, der das Bauteil zerstört und und damit die höhere Stoffordnung ohne zusätzlichen fossilen entweder auf bestimmte Rohstoffe zurückführt (beispielsweise Energieeinsatz. Die so erreichte Ordnung benötigt nur einen Schreddern von Beton) oder zur Energiegewinnung nutzt (zum ­geringen zusätzlichen Einsatz von Energie und Stoffen, um Beispiel thermische Verwertung), geht der Teil der Energie, der ­daraus einen Dämmstoff zu machen. Da die Pflanzen den für die technische Zurichtung des Grundstoffs eingesetzt wurde, ­Kohlenstoff, den sie zum Substanzaufbau benötigt, aus dem unwiederbringlich verloren. Dieser Energieaufwand aus dem ­­­glo­­balen Kohlenstoffreservoir entnehmen, findet beim Sub­stanz­ Herstellungsprozess wird kumulierter Energieverbrauch (KEV) abbau am Ende des Lebenszyklus keine Zunahme des Treibhaus- genannt. Er ist bei Produkten mit hohem Zurichtungsgrad im effekts statt. Fossile Rohstoffchemie, unterbrochener Kreislauf Abbauprodukt Anwendung Teilabbau persistente Reststoffe Emissionen, Gift, Müll Fertigprodukt Halbfabrikate Grundchemikalien Hoher Energieaufwand (Kohle, Erdöl, Kernkraft) Tanker Petrochem. Raffinerie Ölpest Erdöl Zwischenchemikalien Zahlreiche Neben- und Abfallprodukte Ökologische Qualität Ökonomische Qualität Soziokulturelle 22,5 % 22,5 % und funktionale Qualität 22,5 % Technische Qualität 22,5 % Prozessqualität 10 % Zertifizierungssystem des Bundes – Standortqualität BNB und DGNB Die Ökobilanz in der Gebäudebewertung aus nicht nachwachsenden, das heißt aus mineralischen, metalli- Im Zertifizierungssystem für Gebäude des Bundes, dem Bewer- schen und synthetischen Rohstoffen bestehen, modelliert. Diese tungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB), sowie beim DGNB Zer- ist in Raum, Fläche und Gestalt identisch mit dem realen Gebäude tifikat der Deutschen Gesellschaft Nachhaltiges Bauen wird im und erfüllt auch die gleichen energetischen Zielwerte. Die Bau- Kriterienblock ›Ökologische Qualität‹ die Durchführung einer teile wurden aus dem Elementkatalog der LEGEP-Datenbank Ökobilanz gefordert. Diese berechnet sowohl die Ressourcen­ entnommen und entsprechen im Aufbau und in der Materialwahl inanspruchnahme als auch die Umweltwirkungen durch Bau vielen bereits bilanzierten Gebäuden. Die Modellierung dieser und Betrieb des Gebäudes. ›zweieiigen Zwillinge‹ macht die Unterschiede verschiedener Ein wesentlicher Teil der Ökobilanz besteht in der Bewertung Konstruktionsweisen deutlich. des eingesetzten Materials im Hinblick auf seine Umweltein­ Bei den folgenden Auswertungen für die Ökobilanz werden die flüsse. Auf Basis der Materialeigenschaften, der Lebensdauer, den Gebäude ab der Unterkante Bodenplatte des Erdgeschosses be- Instandsetzungsintervallen und den Rückbauszenarien lassen rechnet. Vorhandene Keller- und Gründungsbauteile (Gemeinde- sich vergleichbare Aussagen zu verschiedenen Materialien, Bau- zentrum Ludesch, Finanzamt Garmisch-Partenkirchen, Passiv- produkten oder Gebäudekonzepten treffen. Das Bundesministe- wohnhaus Samer Mösl) werden nicht mit bilanziert. Diese Bauteile rium für Verkehr, Bauen und Stadtplanung (BMVBS) stellt zur (Fundamente, Rüttelstampfsäulen, Bohrfundamente, Voll- oder Durchführung der Berechnung eine öffentliche Datenbank mit Teilunterkellerung) haben erfahrungsgemäß einen verzerrenden Ökobilanzmodulen zur Verfügung, die Ökobau.dat. Einfluss auf das Ergebnis bezüglich der Funktion des Gebäudes und seiner Materialqualität. Fünf Gebäude Für eine vergleichende Ökobilanzierung wurden fünf Gebäude aus­ Materialwahl gewählt, die in vielen Bauteilen nachwachsende Rohstoffe einset- Für diese Untersuchung wurden nur Gebäude ausgewählt, bei zen. Das Ziel bestand darin, neben dem physischen Gebäude­modell denen Holz auch die primäre Tragkonstruktion bildet. Werden auch ein digitales Informationsmodell mit der exakten Beschrei- nachwachsende Rohstoffe nur punktuell am Gebäude eingesetzt, bung des Aufbaus aller Bauteile, der Mengenermittlung und der zum Beispiel in der Fassade, im Fußboden oder in der Dachdäm- Lagezuordnung zu formulieren. Dieses Informationsmodell stell- mung, so zeigen sich in der Ökobilanz keine signifikanten Unter­ te die Grundlage dar für die Berechnung der Herstellungskosten, schiede zu konventionellen Gebäuden, da die verwendeten Mengen des Energiebedarfs, der Lebenszykluskosten und der Ökobilanz. an nachwachsenden Rohstoffen zu gering sind. Erst die Ausführung Die hier durchgeführten Ökobilanzierungen bedienen sich der der Primärkonstruktion, also der tragenden Bauteile der Außen- Datenbank Ökobau.dat als Basisinformation. Die Modellierung und Innenwände, der Decken und des Dachs aus Holz oder Holz- und Berechnung der Objekte wurde mit der Software LEGEP werkstoffen führt zu einem sichtbar unterschiedlichen Ergebnis. durchgeführt. Zu jedem Gebäude wurde zusätzlich eine ›Standard­ Die Auswertung der unterschiedlichen Materialinhalte unter- ausführung‹ mit konventionellen Bauprodukten, die weitgehend scheidet die Baustoffgruppen nicht erneuerbare Rohstoffe (mine- Pflanzenchemie , geschlossener Kreislauf Naturprodukt Anwendung Mikroorganismus Biologischer Abbau Halbfabrikat Sauerstoff Sonnenenergie Kohlendioxid, Wasser Rohstoff Photosynthese Pflanzenblatt Lebende Pflanze Mineralstoffe geringer Energieeinsatz 21 Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl 0 500 Materialbedarf für Herstellung und Instandsetzung, Gewicht in kg /m2 BGF, 50 Jahre 1000 Standard 1500 nicht regenerierbar nachwachsend 2000 Holz nicht regenerierbar nachwachsend ralisch, metallisch, synthetisch) und nachwachsende Rohstoffe sichtigt, da bei beiden Gebäudevarianten die gleichen Leistungs- (Holz, Pflanzen- und Tierfasern). Die Bezugsgröße ist wegen der kennzahlen beim Energiebedarf vorausgesetzt werden. besseren Vergleichbarkeit der Objekte 1 Quadratmeter Brutto- Jeder Indikator spricht ein anderes Problemfeld an, deshalb darf grundfläche (BGF) über Terrain, die Einheit ist Kilogramm. es nicht verwundern, wenn sich die Ergebnisse nicht linear ent- Deutlich zu erkennen ist, dass die Gebäude aus nachwachsenden wickeln, das heißt ein Gebäudetyp nicht bei allen Indikatoren Rohstoffen 50 – 65 Prozent des Gewichts der konventionell gebau- gleich gut abschneidet. ten Gebäude erreichen. Weiterhin zeigt das Ergebnis den sehr geringen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen bei konventio- – Primärenergie nicht erneuerbar (Abb. S. 26) neller Bauweise von 0,5 – 1 Prozent des Gesamtgewichts des Ge- Der nicht erneuerbare Primärenergieverbrauch summiert den bäudes. In Gebäuden mit hohem Anteil an nachwachsenden Einsatz von endlichen abiotischen energetischen Ressourcen Rohstoffen erreichen diese bis zu 18 Prozent des Gesamtgewichts. wie Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Uran. Kohle wird Diese geringen Anteile trotz der fast ausschließlichen Verwen- hauptsächlich zur Energieerzeugung verwendet, die Nutzung von dung von Holz liegen am hohen Gewicht der mineralischen Bau- Uran bezieht sich ausschließlich auf die Energieerzeugung in stoffe. Die Bodenplatten der Holzgebäude bestehen aus Beton Atomkraftwerken. Erdgas und Erdöl kommen im Wesentlichen und wiegen so viel wie zwei Holzdecken mit Bodenaufbau. Die zur Energieerzeugung zum Einsatz, sind aber auch ein stofflicher untersuchten Gebäude weisen meist zwei Geschosse auf, der Bestandteil von Kunststoffen. Einfluss der mineralischen Bodenplatte relativiert sich erst bei Alle Holzgebäude erreichen bei der nicht erneuerbaren Primär- mehrgeschossigen Gebäuden in Holzbauweise. energie geringere Werte als die Standardgebäude. Der Unterschied beträgt 10–20 Prozent. Dies liegt an den relativ hohen Werten der Ökobilanz nicht erneuerbaren Primärenergie für den Kubikmeter trockenes Die Ökobilanz von Gebäuden besteht aus zwei Teilen: einer Holz in der Ökobilanzdatenbank. Dadurch entstehen geringere Energie- und Stoffflussbilanz mit Nachweisen der Ressourcen Unterschiede zu den konventionell gebauten Gebäuden, als die (inklusive Materialliste) und der Primärenergie (nicht erneuerbar Materialmenge erwarten ließe. Ökologische Bedeutung und erneuerbar) sowie einer Wirkungsbilanz mit den fünf Indi- 22 katoren Treibhaus-, Ozonschichtabbau-, Sommersmog-, Versaue- – Primärenergie erneuerbar (Abb. S. 26) rungs- und Überdüngungspotenzial. Der erneuerbare Primärenergieverbrauch umfasst die eingesetzte Die folgenden Abbildungen stellen alle Gebäude im Vergleich dar. Energie aus Biomasse, Wasserkraft, Windkraft, Solarenergie und Die Bezugsgröße ist entsprechend dem Zertifizierungssystem Geothermie. 1 Quadratmeter Nettogrundfläche (NGF) pro Jahr. Ausgewertet Alle Gebäude mit einem hohen Anteil nachwachsender Baustoffe wird nur das Gebäude über einen Betrachtungszeitraum von weisen auch hohe Anteile von erneuerbarer Primärenergie auf. Es 50 Jahren mit den Phasen Herstellung, Instandsetzung und Ent- werden fünf- bis achtmal höhere Werte als bei den konventionell sorgung. Die Versorgung mit Energie wird dagegen nicht berück- gebauten Gebäuden erreicht. Der hohe Anteil an erneuerbarer Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl 0 0,01 0,02 0,03 0,04 Versauerungspotenzial, nur Gebäude, 50 Jahre, in kg SO2-Äq./m2 NGFa 0,05 Standard 0,06 Holz Primärenergie resultiert aus dem im Material enthaltenen Heiz- Ein neuer Ansatz: wert der nachwachsenden Rohstoffe, den die obige Grafik geson- Einbezug des Nachwuchspotenzials des Waldes dert ausweist. Der pflanzliche Kohlenstoff belastet die Atmosphäre Zwei Aspekte von Holz und Holzprodukten im Bauwesen müssen nicht, wenn er verbrannt oder auf natürliche Weise abgebaut wird. besonders berücksichtigt werden:5 Die Ökobilanz zeigt zwar in der Herstellungsphase die Fähigkeit von Holz als Kohlendioxid- – Treibhauspotenzial speicher auf, da sie zwischen fossilem und regenerierbarem Koh- Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) be- lenstoff aber keinen Unterschied macht, wird die Entlastungs- schreibt den anthropogenen (durch den Menschen verursachten) funktion für das Klima nicht deutlich. Des Weiteren bezieht sich Anteil an der Erwärmung des Erdklimas. Es wird als Kohlen­ die Ökobilanz für ein Gebäude mit ihrer Systemgrenze auf das dioxid-Äquivalent (CO2-Äquivalent) angegeben. Um die Verweil- gebaute Objekt, weshalb ein wesentliches Qualitätskennzeichen dauer der Klimagase in der Atmosphäre mitzuberücksichtigen, der nachwachsenden Rohstoffe nicht aufgezeigt werden kann: wird immer auch ein Integrationszeitraum mit angegeben, zum ihr Nachwuchspotenzial. Beispiel GWP 100 für 100 Jahre. Jeder genutzte Stamm schafft Platz für neue Bäume und ver- Der Indikator Treibhauspotenzial ist nicht geeignet, um eine mehrt den Kohlenstoffspeicher. Die Evidenz des Unterschieds Aussage über die Menge des gespeicherten Kohlendioxids durch zwischen Bauprodukten mit fossilem, mineralischem oder die nachwachsenden Baustoffe im Gebäude während der Nut- ­metallischem Rohstoffhintergrund und einem Rohstoffkonzept zungsphase zu treffen, da der Kohlendioxidspeicher am Ende mit nachwachsenden Materialien erfährt in der normierten des Lebenszyklus thermisch verwertet wird. Trotz dieses vorge- ­Zahlenwelt der üblichen Ökobilanzindikatoren bisher keine gebenen Entsorgungsszenarios wird die Entlastungsfunktion ­Berücksichtigung. des Holzbaus für die Atmosphäre mit Reduk­tions­potenzialen Die bisher bestehende Gleichbehandlung der beiden unterschied- von 36 – 71 Prozent gegenüber der Standardbauweise deutlich. lichen Rohstofftypen in der Ökobilanzierung soll in Zukunft durch die Berechnung und Angabe des Nachwuchspotenzials ergänzt – Versauerungspotenzial werden. Hierzu ist die Einführung des Nachwuchspotenzials als Das Versauerungspotenzial wird als Schwefeldioxid-Äquivalent ›pädagogische Wirkungskategorie‹ geplant. Als Indikator dient (SO2-Äquivalent) angegeben. Der Effekt der Versauerung des das Umweltentlastungspotenzial des nachwachsenden Waldes, Regens, also die Verringerung des pH-Werts, entsteht durch Um- ausgedrückt in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O2). wandlung von Luftschadstoffen in Säuren. Je nach Menge der im Gebäude verbauten nachwachsenden Roh- Die Holzgebäude leisten hierbei eine wesentliche Entlastung, stoffe wird eine entsprechende Fläche im Wald geerntet. Auf da vor allem die Primärkonstruktion bezüglich des Versauerungs- dieser Fläche wächst in dem Betrachtungszeitraum von 50 Jahren potenzials wesentlich geringere Werte aufweist als die minerali- die gleiche Menge nach und bildet in dieser Zeit einen entspre- schen Konstruktionen. Die Entlastung liegt für das gesamte Ge- chenden Kohlenstoffspeicher aus, der die Atmosphäre von der bäude über den Betrachtungszeitraum zwischen 15 und 30 Prozent. angezeigten Menge an Kohlendioxid entlastet. Der Unterschied Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl 0 5 10 15 Treibhauspotenzial, nur Gebäude, 50 Jahre, in kg CO2-Äq./m2 NGFa 20 Standard 25 Holz 23 Lindenberg Finanzamt GAP Ludesch Samer Mösl Kuchl 0 50 100 150 200 CO2-Speicher im Wald, relativ, 50 Jahre, in kg CO2/m2 BGF 250 Standard Holz zwischen den Gebäudekonzepten wird damit noch einmal deut- Einerseits wird die Umwelt durch das realisierte Gebäude ent- licher als bisher in der Ökobilanz anhand des Indikators Treib- lastet. Das drückt die Ökobilanz aus. Andererseits wächst auf der hauspotenzial dargestellt. Je nach Größe des Objekts werden frei gewordenen Waldfläche neues Holz heran, das zukünftig unterschiedliche Mengen an Material benötigt. Einen relativen weitere nicht erneuerbare Ressourcen ersetzen kann. Das wird Vergleich erlaubt die Auswertung nach der Bezugsgröße Kohlen- durch das Substitutionspotenzial ausgedrückt. Um besondere dioxid (in Kilogramm) pro Quadratmeter Bruttogrundfläche (BGF). Entlastungspotenziale für die Umwelt in der Ökobilanz auszuweisen, hat die europäische Normung für die Nachhaltigkeit von Substitution als Einsparpotenzial Gebäuden neben den drei Lebenszyklusphasen A = Herstellung, Die Darstellung der einzelnen Ökobilanzindikatoren gibt einen B = Nutzung, C = End of Life ein viertes Modul D eingeführt, das Hinweis auf mögliche Vermeidungen und damit Entlastungen die Potenziale angibt, die die Systemgrenze der drei Phasen A–C für das Ökosystem durch eine veränderte Materialwahl. Der um- überschreiten. Hier wird beispielsweise das Recyclingpotenzial fassende Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen kann endliche von Metallen aufgeführt, das die Herstellungsaufwendungen für Ressourcen ersetzen. das Primärmaterial um bis zu 90 Prozent reduziert. Die Abbildung unten zeigt, wie die Menge des fossilen Kohlen- Für Bauprodukte aus nachwachsenden Rohstoffen in einem Ge- stoffs, die eingespart werden kann, allmählich ansteigt (dunkel bäude kann das Substitutionspotenzial beispielsweise für tragen- grüne Fläche entspricht Substitution). Voraussetzung dafür ist de Bauteile aus nicht erneuerbaren Ressourcen berechnet werden. der Einsatz der nachwachsenden pflanzlichen Kohlenstoffe (gras- Aus der Analyse des Gemeindezentrums Ludesch lassen sich mög­ grüne Fläche ›Wald‹) und den daraus erzeugten Bauprodukten liche Substitutionspotenziale für den Einsatz von 1 Kilgoramm (lindgrüne Fläche ›Produkte‹) im Bausektor. Der Zeithorizont nachwachsendem Rohstoff berechnen (Tabelle S. 25 Mitte). Ökologische Bedeutung umfasst zwei Wachstumsphasen des Waldes von insgesamt 24 160 Jahren. Zum Einsatz kommt die Biomasse dabei als Ersatz Fazit für fossile Brennstoffe ebenso wie für Produkte aus nicht erneu- Die Vergleiche zwischen Gebäuden in konventioneller Bauweise, erbaren Rohstoffen. die zahlreiche Bauprodukte aus endlichen Ressourcen enthalten, Für die Gebäude wurde eine separate Untersuchung dazu durch- und Gebäuden mit einem hohen Anteil an Bauprodukten aus geführt, welche Entlastung der Ökosysteme sich durch den Ein- nachwachsenden Rohstoffen haben die erheblichen Entlastungs- satz von nachwachsenden Rohstoffen bei der Primärkonstruktion potenziale aufgezeigt, die letztere Bauweise für das Ökosystem von Außen- und Innenwänden, Decken und Dach realisieren ließ. bietet. Ein Großteil der heute üblichen Bauaufgaben vom Wohn- Die Abbildung oben führt die Mengen und Prozentanteile der bis zum Gewerbebau lässt sich mit Bauteilen aus nachwachsen- Entlastung bei einzelnen Ökobilanzindikatoren für das Gemeinde­ den Rohstoffen umsetzen. Bei den gezeigten Objekten wurden zentrum in Ludesch auf. Die Größenordnung macht die hohen Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen von der Tragkonstruk- Potenziale deutlich, die ohne Einbußen an Funktionalität oder tion in Außen- und Innenwänden, Decken, Stützen und Dächern Sicherheit bei solchen Objekten realisierbar sind. über Fassadenverkleidung, Sonnenschutz und Dämmung bis hin Substitutionspotenzial des Waldes in t CO2/ha 800 abschließende Ernte 600 Substitution 400 200 zweiter Schnitt erster Schnitt Produkte Wald 0 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 2160 Jahr zum Innenausbau eingesetzt. Das Forschungsprojekt zur Ermitt- maximierung stehen darf, die sich durch die erkennbaren Folgen lung der Nachwuchspotenziale hat sich zum Ziel gesetzt, das von Monokultur, Pestizid- und Düngereinsatz sowie Gentechnik Besondere der Produktgruppe der nachwachsenden Rohstoffe bereits als kurzlebiger Irrtum erwiesen hat. Eine nachhaltige durch eine vergleichende Ökobilanz noch besser herauszuarbeiten. Bewirtschaftung behält immer die Vorteile für die nächste Gene- Sie unterscheidet sich von allen anderen Baustoffen durch das ration im Auge. Die wirtschaftliche Nutzung ist jedoch nur mög- Nachwuchspotenzial der eingesetzten Rohstoffe, das sich jedoch lich, wenn eine Nachfrage besteht. Deshalb ist es ein wichtiges nur durch Bewirtschaftung von Wald und Feldern realisieren Ziel, die Nachfrage für Bauprodukte aus nachwachsenden Roh- lässt. Gleichzeitig ist heute zu betonen, dass Nachhaltigkeit in stoffen zu sichern und zu erweitern. der Land- und Forstwirtschaft nicht unter dem Diktat der Profit Holger König Gemeindezentrum Ludesch: Einsparungen bei der Primärkonstruktion durch Materialwechsel Standard – Holz Menge Primärkonstruktion IndikatorEinheit Objekt Standard Menge Primärkonstruktion Objekt Holz Einsparung Aufwendung = Umweltentlastung Masse kg 1 936 619 209 779 1 726 831 89 % Primärenergie nicht erneuerbar kWh 796 419 -233 886 1 030 305 129 % Treibhauspotenzial kg CO2-Äq 337 016 -82 381 419 397 124 % Versauerungspotenzial kg SO2-Äq690 Zukünftiges Sustitutionspotenzial durch Errichtung der Primärkonstruktion mittels nachwachsender Rohstoffe 360 330 48 % Eingesetzte Menge Holz in der Primär­kon­struktion des Gemeindezentrums Ludesch: 238 263 kg Indikator Ersparte Aufwendung = Umweltentlastung Substitutionspotenzial pro kg eingesetzter nachwachsender Rohstoffe Durch Ernte frei werdende Waldfläche: 307 195 m2 Primärenergie nicht erneuerbar 1 030 305 kWh 4,324 kWh Nachwuchspotenzial des Waldes bedeutet zukünfti­ Treibhauspotenzial 419 397 kg CO2-Äq 1,760 kg CO2-Äq ges Substitutionspotenzial für nicht erneuerbare Versauerungspotenzial 330 kg SO2-Äq 0,0014 SO2-Äq Ressourcen. Umweltentlastung durch ersparte Aufwendung und zukünftiges Substitutionspotenzial Indikator Ersparte Aufwendung = Umweltentlastung Sustitutionspotenzial pro kg eingesetzter nachwachsender Rohstoffe Primärenergie nicht erneuerbar 1 030 305 kWh 1 030 305 kWh 258 % Treibhauspotenzial 419 397 kg CO2-Äq 419 397 kg CO2-Äq 248 % Versauerungspotenzial 330 kg SO2-Äq 330 kg SO2-Äq CO2-Äq Kohlendioxid-Äquivalent SO2-Äq Schwefeldioxid-Äquivalent Gesamtreduktion im Vergleich mit einem Standardgebäude 96 % Die Erarbeitung der Grundlagen dieses Beitrags wurde gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), Osnabrück. 25 Primärenergievergleich Vergleich des Primärenergieverbrauchs für die Herstellung, Instandsetzung und Entsorgung zwischen Holz- und Standardbauweise (Jeweils berechnet in einem Betrachtungszeitraum von 50 Jahren in kWh pro m2 Nettogrundfläche und Jahr) Lindenberg Holz Standard Finanzamt GAP Holz Standard Ludesch Holz Standard Samer Mösl Holz Standard Kuchl Holz Standard 0 10 15 Primärenergie nicht erneuerbar 20 25 Standard 30 35 40 45 50 55 60 65 Primärenergie nicht erneuerbar Primärenergie erneuerbar Primärenergie erneuerbar davon Anteil Heizwert davon Anteil Heizwert Ökologische Bedeutung Holz 5 26 Primärenergie nicht erneuerbar: Primärenergie erneuerbar: Holz: Heizwert: Summiert den Primärenergiever- Summiert den Primärenergieverbrauch Bezeichnet die Bauweise Standard: Bezeichnet die Bauweise Die bei der Verbrennung brauch von endlichen energetischen von erneuerbaren, energetischen mit konventionellen Bau- der fünf hier dokumen- eines Stoffs maximal Ressourcen für ein Gebäude mit dem Ressourcen für ein Gebäude mit dem produkten aus weitgehend tierten Gebäuden, bei ­nutzbare Wärmemenge. Betrachtungszeitraum von 50 Jahren Betrachtungszeitraum von 50 Jahren nicht nachwachsenden denen Holz für die primäre Ein Teil der erneuerbaren für die Phasen Herstellung, Instand- für die Phasen Herstellung, Instand- Rohstoffen (mineralisch, Tragkonstruktion und Primärenergie besteht setzung und Entsorgung in kWh pro m2 setzung und Entsorgung in kWh pro 2 metallisch, synthetisch). zahlreiche andere Bauteile aus dem Heizwert der Nettogrundfläche und Jahr. Nettogrundfläche und Jahr. eingesetzt wurde. Materialien. Klima- und Umweltentlastung am Beispiel der fünf untersuchten Gebäude Neue Werkstätten der Lebenshilfe, Lindenberg Finanzamt Garmisch-Partenkirchen Gemeindezentrum Ludesch Passivwohnhaus Samer Mösl, Salzburg Campus Kuchl, Fachhochschule Salzburg Gewerbebau Bürogebäude (S. 30) Verwaltung, Bibliothek, Versammlungsraum MehrfamilienWohngebäude Hörsaalgebäude (S. 28) (S. 32) (S. 36) (S. 38) Klimaentlastung durch reduziertes Treibhauspotenzial der Gebäude aus Holz gegenüber Gebäude in Standardbauweise 36 % 50 % 58,4 % 59,6 % 71 % Umweltentlastung durch Verwendung von Holz für die Primärkonstruktion und die dadurch ermöglichte zukünftige Substitution nicht erneuerbarer Rohstoffe Tatsächlich verwendete Holzmenge 517 956 kg 549 430 kg 238 263 kg 642 875 kg 254 557 kg 2 362 549 kWh 1 030 305 kWh 2 779 792 kWh 1 100 704 kWh 966 997 kg CO2 419 397 kg CO2 1 131 460 kg CO2 448 020 kg CO2 Substitution Primärenergiebedarf nicht erneuerbar 2 227 211 kWh Substitution Treibhauspotenzial 911 602 kg CO2 Substitution Versauerungspotenzial 725 kg SO2 769 kg SO2 330 kg SO2 900 kg SO2 356 kWh Baujahr 2005 Baujahr 2011 Baujahr 2005 Baujahr 2006 Baujahr 2009 2 Geschosse 2 Geschosse, z.T. UG 2 Geschosse + UG 3 Geschosse + UG/ TG 3 Geschosse (KG Bestand) 5247 m² BGF 6001 m² BGF 3582 m² BGF 6955 m² BGF 1474 m² BGF – 4835 m² BGF ohne UG 2064 m² BGF ohne UG 6152 m² BGF ohne UG – 4623 m² NGF 5370 m² NGF 3079 m² NGF 5669 m² NGF 1209 m² NGF – 4318 m² NGF ohne UG 1811 m² NGF ohne UG 4950 m² NGF ohne UG – 4290,2 m² beheizte NGF 5133 m² beheizte NGF 2742 m² beheizte NGF 4760 m² beheizte NGF 1209 m² beheizte NGF 25 160 m3 umbauter Raum 21 948 m3 umbauter Raum 9946 m3 umbauter Raum 21 482 m3 umbauter Raum 5782 m3 umbauter Raum 3 3 3 – 17 640 m BRI ohne UG 5895 m BRI ohne UG 19 072 m BRI ohne UG – 0,044 m3 Holzverbrauch/m3 BRI ohne UG 0,063 m3 Holzverbrauch/m3 BRI ohne UG 0,093 m3 Holzverbrauch/m3 BRI ohne UG 0,086 m3 Holzverbrauch/m3 BRI ohne UG 0,085 m3 Holzverbrauch/m3 BRI ohne UG 0,211 m3 Holzverbrauch/m2 BGF ohne UG 0,231 m3 Holzverbrauch/m2 BGF ohne UG 0,266 m3 Holzverbrauch/m2 BGF ohne UG 0,27 m3 Holzverbrauch/m2 BGF ohne UG 0,332 m3 Holzverbrauch/m2 BGF ohne UG BGF Bruttogrundfläche NGF Nettogrundfläche BRI Bruttorauminhalt 27
