Wie die Kreislaufwirtschaft das Bauwesen revolutioniert - key4 by UBS

Wie die Kreislaufwirtschaft das Bauwesen revolutioniert

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17.08.2022 | 6 Minuten

Der Gebäudesektor leistet einen erheblichen Beitrag zum CO2-Ausstoss in der Schweiz. Im Kontext der Reduktion dieses Ausstosses hört man immer häufiger vom sogenannten «zirkulären Bauen» oder der «Kreislaufwirtschaft». Dr. Peter Richner, stellvertretender Direktor der Empa und Leiter der renommierten Forschungs- und Innovationsplattform NEST, erklärt im Interview was hinter diesen Begriffen steckt und welche Möglichkeiten sich dadurch im Gebäudesektor ergeben.

Was steckt hinter den Begriffen «zirkuläres Bauen» und «Kreislaufwirtschaft»? Wie beeinflusst die Bauweise den CO2-Ausstoss im Immobilienbereich?

Peter Richner: Wenn man vom CO2-Ausstoss im Immobilienbereich spricht, sind damit meist die CO2-Emissionen gemeint, die durch das Heizen mit Öl oder Gas verursacht werden. Dabei wird oft vergessen, dass die Herstellung und der Transport des Materials, welches für den Bau eines Gebäudes benötigt wird, ebenfalls grosse Mengen an CO2 ausstösst. Das sind die sogenannten «grauen» CO2-Emissionen. Diese gehen in der Berechnung der Energiebilanz eines Gebäudes oft unter. Ein sehr bekanntes Beispiel ist Zement. Die Herstellung von Zement für den Bau eines Kellers oder einer Wand ist mit hohen CO2-Emissionen verbunden. In unserer linearen Ökonomie werden die notwendigen Rohstoffe in der Natur beschaffen, verarbeitet und am Ende der Lebenszeit eines Objekts entsorgt. Wenn man nun in Richtung einer Netto-Null-Gesellschaft gehen möchte, ist die Nutzung erneuerbarer Energien für das tägliche Leben zwar sehr wichtig, doch es muss ebenso der CO2-Austoss kompensiert werden, der durch den Bau des Gebäudes entstanden ist. Hier kommt die Kreislaufwirtschaft ins Spiel. Im Immobilienbereich bezieht sich dies konkret auf das zirkuläre Bauen. Wir betrachten Gebäude nicht als Endprodukt, sondern als temporäre Materiallager. Das für den Bau eines Gebäudes verwendetet Material wird aus der Natur oder dem bestehenden Materialkreislauf bezogen und nach Ablauf der Lebenszeit des Gebäudes auch wieder in diesen Materialkreislauf zurückgegeben, damit es wiederverwendet werden kann. Gerade in der Baubranche, dem grössten Materialumsetzer unserer Wirtschaft, kann so der ökologische Fussabdruck stark reduziert werden.

Wie funktionierten die Rückführung in den Materialkreislauf und die Wiederverwendung von Baumaterial?

Peter Richner: Im Allgemeinen gibt es vier Möglichkeiten. Natürlich ist es am besten, gleich so zu bauen, dass die Gebäude möglichst lange genutzt werden können. Dieses Unterfangen beginnt bereits bei der Planung und dem Design. Wenn ein Gebäude so gestaltet wird, dass sich die einzelnen Bestandteile möglichst lang und flexibel nutzen lassen, maximiert dies die Langlebigkeit.
Eine zweite Möglichkeit ist das sogenannte «Re-Use», die Wiederverwendung einzelner Bauteile. Wird beispielweise eine Tür in einem Gebäude nicht mehr benötigt, kann sie in einem anderen Bau genutzt werden. Jedoch wurde bisher in der Schweiz kaum auf eine Art und Weise gebaut, die den Rückbau, also das Zerlegen eines Gebäudes in seine Einzelteile, erlaubt. Am Lebensende eines Gebäudes steht nach wie vor meist der Abriss.
Die dritte Möglichkeit ist das «Recycling», das Aufarbeiten und Wiederverwenden von einzelnen Baukomponenten. Am weitesten fortgeschritten ist man in diesem Bereich beim Beton. Gerade in der Schweiz ist die Nutzung von Recycling-Beton gut etabliert – vor allem im Hochbau. Dafür werden abgebrochene Betonobjekte in Aggregate zurücktransformiert. Vermischt mit frischem Zement kann der Stoff so als neuer Beton eingesetzt werden.
Eine vierte Möglichkeit ist das Upgraden von existierenden Bauteilen. Ein gutes Beispiel dafür sind Fenster. Ideal wäre es natürlich, ein ausgebautes Fenster einfach an einem neuen Ort wieder einzusetzen. Gerade bei Fenstern, die in den letzten Jahren energetisch betrachtet eine grosse Entwicklung durchgemacht haben, stellt sich jedoch oft die Frage, ob dies überhaupt Sinn macht. In solchen Fällen kann man ein altes Fenster durch das Hinzufügen einer zusätzlichen Verglasung oder durch das Ersetzen des Isolationsgases zwischen den Scheiben mit wenig Materialzufuhr und relativ kostengünstig aufwerten.

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«Netto Null» ist in aller Munde. Kann man durch zirkuläres Bauen tatsächlich ein «Netto Null»-Haus bauen?

Peter Richner: Der Lebenszyklus eines Gebäudes beginnt mit dem Bau und endet mit dem Abbau. Netto-Null wird erreicht, wenn über den ganzen Lebenszyklus gesehen das Gebäude die CO2 Konzentration in der Atmosphäre nicht verändert. Gewisse Prozesse werden jedoch immer mit CO2-Emissionen verbunden sein. Somit müssen andere Prozesse CO2 aus der Atmosphäre zurückholen, um eine Netto-Null Bilanz erreichen zu können. Eine Möglichkeit ist dabei das Bauen mit Holz. Um jedoch die Holzverbrennung, die ebenfalls mit CO2-Emissionen verbunden ist, kompensieren zu können, muss das Holz etwa 100 Jahre im Lebenskreislauf des Materials zirkulieren.

Eine andere Option stellt die Pyrolyse von biogenen Materialien dar. Dabei wird der Kohlenstoff, den die Pflanzen via Photosynthese aus der Luft geholt haben, als Feststoff zurückgewonnen und kann wiederum als Zusatzstoff in Beton, als Isolationsmaterial oder auch im Strassenbau verwendet werden. Anwendungen im Bau bieten sich hier vor allem darum an, weil sehr grosse Mengen an Material umgesetzt werden und ein entsprechender Senkeffekt erzielt werden kann.

Welche Materialien haben neben Holz ihrer Meinung nach am meisten Potential?

Peter Richner: Es haben beinahe alle Materialien das Potential, Teil des Materialkreislaufes zu werden. Zentral ist dabei die Verbindungstechnik. Sobald etwas geklebt oder geschweisst wird, hat man ein Problem, ausser man kann das Bauelement als Ganzes wiederverwenden. Somit spricht man im Kreislaufkontext von «schrauben» und «fügen» als Verbindungstechniken. Dies wurde in der UMAR-Unit, die wir im NEST der Empa gebaut haben, exemplarisch umgesetzt. In den zwei Badezimmern findet man weder Silikonfugen noch geklebte oder geschweisste Bauteile und die ganze Unit könnte jederzeit von zwei Personen mit einem Akkuschrauber in wiederverwendbare Einzelteile zerlegt werden. Und genau dies ist der springende Punkt im zirkulären Bauen: alles muss so gebaut werden, dass es wieder auseinandergenommen werden kann und es muss so dokumentiert werden, dass man in 30-40 Jahren noch immer weiss, welche Bauelemente Teil dieses Gebäudes sind, um damit weiterplanen zu können. Wenn man Gebäude als temporäre Materiallager betrachtet, braucht man zu jedem Gebäude auch ein gutes Inventar. Ohne Inventar ist ein Lager nutzlos. Die Tools der Digitalisierung, die nun auch mehr und mehr in der Baubranche Verbreitung finden, helfen das Dokumentieren dieser Prozesse zu vereinfachen.

Über Dr. Peter Richner

Als stellvertretender Direktor der Empa ist Dr. Peter Richner verantwortlich für die Forschungsstrategie im Energiebereich und leitet das Departement „Ingenieurwissenschaften“. Die Reduktion des ökologischen Fussabdrucks eines Gebäudebestandes steht im Zentrum seiner Forschung. Von 2014-2016 leitete er das Schweizerische Kompetenzzentrum für Energieforschung (SCCER). Darüber hinaus fungiert Dr. Peter Richner als Verantwortlicher des NEST eine einzigartige Forschungs- und Innovationsplattform, welche die Entwicklung und Validierung neuer Lösungen für Gebäude unter realen Bedingungen fördert.

Seit Juni 2020 moderiert Herr Richner den monatlich erscheinenden Podcast „NEST: Die Zukunft des Bauens“, in dem er mit Gästen aus Industrie, Wissenschaft und Politik über aktuelle Themen rund um den Bausektor diskutiert.

Sie haben erklärt, dass Nachhaltigkeit im Bau bereits bei der Planung eine Rolle spielt. Fängt zirkuläres Bauen somit bereits beim Design an?

Peter Richner: Genau, zirkuläres Bauen ist nicht einfach ein grosses Forschungsthema, es handelt sich eigentlich auch um ein entscheidendes Thema für Planer und Planerinnen oder auch Architekten und Architektinnen. Es gibt Bereiche wie zum Beispiel der Holzbau, wo Forschungsprojekte nötig sind, um herauszufinden, wie man in grossen Strukturen den Kraftfluss trotz der Verwendung anderer Verbindungstechniken optimieren kann. Doch für viele Bereiche ist solche Forschung nicht nötig. Hier ist vor allem auch Kreativität gefragt. Die Planung ist aktuell vielleicht noch etwas aufwendiger, weil Eigentümer und Eigentümerinnern beziehungswiese Mieter und Mieterinnen an solche neuen Konzepte noch nicht gewohnt sind. Ausserdem fehlen oft noch passende Business Modelle. Stellen Sie sich vor, dass Sie ein Haus bauen. Im Sinne der Kreislaufwirtschaft würden Sie am besten keine neuen Fenster kaufen, sondern diese vom Hersteller mieten. Sollte das Haus einmal abgebaut werden, könnte das entsprechende Unternehmen die Fenster wieder entfernen und in einem anderen Gebäude einsetzen. So etwas können sich viele heute noch nicht vorstellen. Aber so entstehen ganz neue Geschäftsmöglichkeiten und Angebote, die ohne zirkuläres Bauen nicht möglich sind.

Wie weit sind wir im Bereich der Kreislaufwirtschaft im Bauwesen aktuell in der Schweiz?

Peter Richner: In der Schweiz gibt es einige Pioniere im Bereich der Kreislaufwirtschaft, die diese Entwicklung stark vorantreiben. Ebenfalls merkt man, dass das Interesse für das Thema gross ist. Zudem gibt es zwar verschiedene Bauteil-Börsen, der Markt für wiederverwendete Materialien ist jedoch noch klein und Bauteile nur in geringen Mengen verfügbar. Das Problem ist, dass wenn wir den Kreislauf schliessen wollen, es eine vernünftige Menge Material braucht, die man einsetzen kann. Im Bau haben wir oft das Problem, dass diese Materialien sehr diffus anfallen und wir einfach nicht genug zur Verfügung haben. Somit ist es beispielsweise schwierig, einen Wohnblock mit 40 gleichen Fenstern auszustatten. Dadurch, dass die Zugänglichkeit und Verfügbarkeit des Materials noch nicht besonders gut sind, ist das Finden des nötigen Materials sehr aufwendig und kostenintensiv. Das ist meiner Meinung nach aktuell die grösste Herausforderung.

Sie sind Verantwortlicher für das NEST, die Forschungs-, Demonstrations- und Innovationsplattform der Empa, die es erlaubt, in und an einem realen Gebäude zu forschen und neue Lösungen zu entwickeln. Was zeichnet das NEST aus?

Peter Richner: NEST ist ein Ort, an dem Forschung und Industrie zusammenkommen und Objekte vom Labormassstab auf einen reellen Massstab aufskaliert werden können, um zu testen, ob in der Realität alles wie erhofft funktioniert. Der Sprung des Aufskalierens ist immer mit grossen Risiken verbunden. Im NEST können wir in einem sicheren Rahmen testen. In den Units von NEST wird jedoch auch gearbeitet und gewohnt, und die entwickelten Systeme somit auf die Probe gestellt.

In der Schweiz gibt es eine sehr starke Forschungsszene und wir haben eine grosse Bauindustrie. Doch die Innovationsgeschwindigkeit ist meiner Meinung nach viel zu tief für die grossen Herausforderungen, mit denen wir konfrontiert sind. Genau bei dieser Beschleunigung der Innovationsgeschwindigkeit kann NEST eine wichtige Rolle spielen.

Es gibt sogar einen NEST-Podcast, bei dem Sie der Host sind und der jeden Monat ausgestrahlt wird. Mit welchen Themen befassen Sie sich in diesem Podcast?

Peter Richner: Der Podcast heisst «NEST Podcast: Die Zukunft des Bauens» und dreht sich um Innovation in unserem Sektor. Eine der aktuelleren Folgen wurde mit dem Empa-Forscher, Mirko Kovac, aufgenommen, der sich mit der Rolle von Flugdrohnen im Bau sowie beim Unterhalt und Betrieb von Gebäuden beschäftigt.

Ansonsten dreht sich der Podcast oft um die Gründe, wieso wir im Bereich der Kreislaufwirtschaft derart langsam vorankommen. Und warum aktuell aus leider wirklich traurigen Gründen eine Wende stattfinden könnte. Plötzlich machen sich alle Gedanken darum, wie man ohne russisches Gas und Öl auskommen könnte. Nur können im Immobilienbereich Änderungen leider nur langsam vorgenommen werden. Im NEST haben wir in den letzten Jahren verschiedene Lösungen entwickelt, die nun angewendet werden können. Das Problem ist jedoch, dass die notwendigen Handwerker und Planer für eine schnelle Umstellung fehlen. Doch ich erhoffe mir wirklich einen Wandel in der Gesellschaft.


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