Interview: CO₂-Bilanzen aller Baustoffe im Vergleich

Was ist aus Ihrer Sicht die wichtigste Erkenntnis dieser Dissertation für das nachhaltige Bauen?

In unserer Studie haben wir uns auf Deckensysteme von Büro- und Geschäftsgebäuden konzentriert. Eine zentrale Erkenntnis ist, dass Nachhaltigkeitsprinzipien bereits in der frühen Entwurfsphase konsequent berücksichtigt werden müssen. Es reicht nicht aus, ausschließlich die CO₂-Emissionen einzelner Werkstoffe zu betrachten. Entscheidend ist vielmehr der optimale Kompromiss zwischen Tragwerkskonzept und Materialwahl.

Des Weiteren wirkt sich eine Wiederverwendung ganzer Bauteile innerhalb der Deckenkonstruktion besonders positiv aus. „Reuse“ kann die Umweltbilanz signifikant verbessern.

Welche Rolle spielt der Stahlbau in den untersuchten Deckensystemen, wenn es um CO₂-Optimierung geht?

Wir haben Deckenkonstruktionen in Stahlbetonbauweise untersucht, in Verbundbauweise mit Stahl und Beton und auch in Hybridbauweise mit Stahl und Holz. Die Ergebnisse zeigen, dass Verbund- und Hybridlösungen im Vergleich die niedrigeren CO₂-Emissionen aufweisen und damit ein hohes Optimierungspotenzial bieten.

Ein zentrales Ergebnis Ihrer Arbeit lautet: Hybridlösungen aus Stahl und Holz erzielen den besten Impact. Was macht gerade diese Kombination so wirkungsvoll?

Beim Vergleich von Stahl-Verbund- und Hybridlösungen zeigt sich, dass Holzelemente zusätzliche ökologische Vorteile bieten. Holz verursacht geringere Emissionen und wirkt sich positiv auf das CO₂-Äquivalent aus. Allerdings muss man immer genau in die Umweltproduktdeklarationen (EPD) schauen, damit auch die Werte z. B. für die Holztrocknung und die Laminierung mitberücksichtigt wurden.

Wichtig ist jedoch die methodische Einordnung: In unserer Studie haben wir zum Vergleich die Basiswerte verwendet, also für den Beton die Werte ohne Carbon Capture and Storage (CCS) und für Holz haben wir die End-of-Life-Szenarien wie die thermische Verwertung oder den biologischen Abbau mitberücksichtigt. Die Angabe der Berechnungshintergründe ist wichtig für eine faire Bewertung. Insbesondere für den Zement ist die CCS-Methode hilfreich, um im Nachgang die CO₂-Werte zu reduzieren. Aber die CCS-Methode ist der letzte Schritt, also eine Option, die erst dann zum Einsatz kommen sollte, wenn alle anderen Möglichkeiten für eine „grüne“ Herstellung auch wirklich ausgeschöpft sind.

Reuse und Zirkularität sind ein zentraler Bestandteil der Arbeit. Wo sehen Sie im Stahlbau aktuell die größten Hebel für Wiederverwendung im Hochbau?

Unsere Szenarien für das Jahr 2050 zeigen deutlich, dass Wiederverwendung einen sehr positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeitsbilanz hat. Stahlträger aus Bestandsgebäuden sollten systematisch wiederverwendet werden. Ebenso lohnt es sich im Hinblick auf die CO₂-Emissionen zu prüfen, inwiefern gewisse Betonbauteile aus bestehenden Gebäuden selektiv entnommen und erneut eingesetzt werden können. Wir sind uns aber bewusst, dass die Baukosten steigen würden.

Im europäischen Forschungsprojekt „REDUCE“ (gefördert vom Research Fund for Coal and Steel) konnten wir zeigen, dass Stahlverbundlösungen mit lösbaren Schraubverbindungen und vorgefertigten Stahlbetonelementen technisch gut umsetzbar sind.

Eine modulare Tragwerksstruktur hat sich dabei als besonders geeignet erwiesen. Im Bürobau wird häufig bereits ein Raster von 1,35 x 1,35 m verwendet. Neubauten könnten künftig aus einer Kombination neuer und wiederverwendeter Tragwerksteile bestehen.

Was können Planer und öffentliche Bauherren aus dieser Arbeit mitnehmen?

Für Bürogebäude mit größeren Spannweiten erweist sich derzeit die Stahl-Holz-Hybridbauweise als besonders nachhaltig, insbesondere wenn der Stahl im Elektroofen mit „grünem“ Strom produziert wurde. Eine Stahlbeton-Verbundlösung mit umweltfreundlicherem Zement stellt aktuell auch eine gute Option dar.

Mit Blick auf die Zukunft ist eine modulare Architektur entscheidend, die bereits heute Demontage und Wiederverwendung mitdenkt. So lassen sich CO₂-Emissionen weiter deutlich reduzieren.

Unser „Pavillon Petite Maison“ ist ein anschauliches Beispiel. Er wurde im Rahmen der Europäischen Kulturhauptstadt Esch2022 am Campus Belval der Universität Luxemburg realisiert. Das Tragwerkskonzept basiert auf den Erkenntnissen des europäischen Forschungsprojekts „REDUCE“.

Wenn Sie in die Zukunft blicken: Welche Rolle wird der Stahlbau im Zusammenspiel mit anderen Baustoffen spielen?

Unsere Untersuchung umfasste drei Zeithorizonte: 1990, den Status quo um 2020 sowie Szenarien für 2050. Dabei haben wir stets Bandbreiten der Aussagen berücksichtigt und „Best Case“, „Worst Case“ sowie Mittelwerte ausgearbeitet.

Ein Stahl-Beton-Verbunddeckensystem, das 1990 im Durchschnitt etwa 100 bis 130 kg CO₂e/m² verursachte, könnte 2050 bei rund 45 bis 60 kg CO₂e/m² liegen. Mit konsequenter Wiederverwendung könnten die Werte auf etwa zwischen 10 und 20 kg CO₂e/m² sinken, abhängig z. B. von den Transportdistanzen und dem Antrieb der Fahrzeuge. Hybridlösungen mit wiederverwendetem Holz (insoweit die technische Umsetzung überhaupt realisierbar wäre) wären in vergleichbarer Größenordnung.

Diese Entwicklung erfordert jedoch neue Geschäftsmodelle. Wenn weniger neue Bauteile verkauft werden, müssen sich Industrie und Bauwirtschaft anpassen. Abriss wird zunehmend durch selektive Demontage ersetzt. Bauteile müssen, anstatt abgerissen, schonend ausgebaut, transportiert, geprüft, gelagert, ertüchtigt und auch wieder neu zertifiziert werden.

Die digitale Transformation, etwa durch BIM, digitale Zwillinge, Materialkataster und zentrale Datenbanken, wird dabei eine Schlüsselrolle spielen.

In einem Satz: Was ermöglicht der Stahlbau im Kontext von Kreislaufwirtschaft und CO₂-Reduktion?

Stahlbauteile bieten hervorragende Voraussetzungen für eine Transformation des Bauens in Richtung Nachhaltigkeit. Stahl bietet gute Voraussetzungen auf 2 Ebenen: erstens kann er sehr umweltfreundlich hergestellt werden, künftig entweder mit Wasserstoff oder auch mit grünem Strom. Und zweitens sind Stahlbauteile mit den entsprechenden Geschäftsmodellen optimal für eine Kreislaufwirtschaft geeignet, also die Demontage und Wiederverwendung.

Vielen Dank für das Interview.