Stoffkreisläufe im Bauwesen schließen

Der Gebäudebestand als Rohstofflager

 

Die im Dezember 2024 verabschiedete Nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie (NKWS) zielt auf ein nachhaltiges, kreislauforientiertes Wirtschaften ab. Die damit angestrebte Transformation ist eine zentrale Voraussetzung für die Erreichung gesetzlich verankerter Ziele wie die des Klimaschutzes und der nachhaltigen Entwicklung in Deutschland.

Den Bausektor stellt diese Transformation vor enorme Herausforderungen, da er zu den Bereichen zählt, die große Mengen an Flächen, Rohstoffen und Energie beanspruchen. Die Baustoffe, die im Gebäudebestand stecken, bilden zugleich ein ungeahntes Materiallager – wertvolle Vorräte die es im Kreislauf zu nutzen gilt.

Digitale Landkarte Deutschlands. Als Säulen (dritte Dimension) sind die in den einzelnen Gebieten verbauten Massen an Baumaterialien der Gebäude gezeigt. Je höher die aus der Karte ragende Säule, desto mehr Materialien (in Tonnen pro Quadratkilometer) wurden verbaut. Besonders hohe Ausschläge ergeben sich somit zum Beispiel für Berlin oder das Ruhrgebiet.
Räumliche Verteilung der Baumaterialien in Deutschland. (Grafik: R. Schinke/IÖR)
Drei Kreisdiagramme im Dreieck angeordnet, die 1) Menge der in Gebäuden in Deutschland verbauten Baumaterialien, 2) die Materialinduzierten CO-2 Emissionen und 3) die Materialinduzierte CO-2-Speicherung darstellt. Rechts daneben eine Legende – verschiedene Farben zeigen verschiedene Baumaterialien an (z.B. Beton, Ziegel, Holz). 1) Das erste Kreisdiagramm zeigt, dass insgesamt etwa 20,8 Gigatonnen Material in Gebäuden verbaut sind. Den größten Teil nimmt dabei Beton ein. 2) Das zweite Kreisdiagramm zeigt, wie groß der Anteil der einzelnen Materialien an CO-2 Emissionen ist. Der größte Anteil entfällt hierbei auf Metalle. 3) Ein Kreisdiagramm zeigt die Menge in Baumaterialien gespeicherten CO-2. Da nur Holz als einziges hier aufgeführtes Baumaterial CO-2 speichern kann, ist nur ein Kreisabschnitt farbig. Gezeigt wird, dass durch verbautes Holz (in Deutschland) 0,32 Gigatonnen CO-2 gespeichert werden.

Materialmengen und materialinduzierte Emissionen für den Gebäudebestand in Deutschland in Gigatonnen (Gt) (1 Gt = 1 Milliarde Tonnen) (Grafik: R. Schinke/IÖR)

21 Milliarden Tonnen Baumaterialien und 2,8 Milliarden Tonnen an CO₂-Emissionen

Eine wesentliche Grundlage für das angestrebte zirkuläre Bauen bilden Informationen zu den verbauten Materialien. Das IÖR hat hierzu ein deutschlandweites Materialkataster aufgestellt und berechnet, dass in den 52 Millionen Gebäuden etwa 20,8 Milliarden Tonnen (20,8 Gigatonnen) an Baumaterialien stecken. Ein Großteil davon ist Beton (46 %), gefolgt von Kalksandstein und Ziegel (je 10 %). Bei der Herstellung würden diese Materialien heutzutage ca. 3,2 Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente freisetzen. Nur etwa zehn Prozent an CO₂-Emissionen (0,32 Gt) sind durch nachwachsende Baustoffe im Bestand gebunden, so dass 2,8 Milliarden Tonnen für den Gebäudebestand angerechnet werden.

Die detaillierte Aufschlüsselung des Materialkatasters mit seinen 44 Baumaterialgruppen schließt eine zentrale Informationslücke für die kreislauffähige und ressourcenschonende Entwicklung des Bau- und Gebäudebereichs. Damit wird ein wichtiger Beitrag für die Zielerreichung der Nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie geleistet. 

Mit dem IÖR-Materialkataster Deutschland lässt sich das Potenzial für das zirkuläre Bauen abschätzen.

Die Grundlage für den Aufbau des Materialkatasters bilden die 3D-Gebäudemodelle, die das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) zur Verfügung stellt. Dieser Datensatz wird am IÖR aufbereitet und mit Daten angereichert, um die Gebäude zu typisieren und mit Materialkennzahlen zu verbinden.

Die hierzu genutzten Materialkennzahlen sind das Ergebnis langjähriger Forschungsarbeiten am IÖR. Dafür wurde die Baukonstruktion von Gebäuden analysiert und für jedes Bauteil die eingesetzten Materialien und ihre Menge ermittelt sowie typenbezogene Materialkennzahlen abgeleitet.

Im Ergebnis entsteht ein detailliertes Bild für den deutschen Gebäudebestand. Es beschreibt, welche Materialien in welchen Mengen in den Gebäuden verbaut sind. Das Materialkataster Deutschland bietet damit erstmalig auf Bundesebene eine umfassende Informationsbasis zur Materialität der Gebäude, die für vielfältige neue Anwendungsfelder im zirkulären Bauen genutzt werden kann.

Die Forschungsdaten stehen im Repositorium des IÖR, kurz ioerDATA, zum kostenfreien Download für alle Interessierten bereit – insbesondere für Kommunen, Unternehmen und Forschende.

Zu sehen sind drei Karten Deutschlands und drei Kartenausschnitte in verschiedenen Auflösungsgraden – angefangen bei Bundesländern, über einzelne Gemeinde bzw. Kreise bis hin zu einzelnen Gebäuden.
Verschiedene Darstellungsvarianten der verfügbaren Datensätze – vom Gebäude, über Raster (Gitterzellen) bis hin zu administrativen Einheiten (wie Gemeinden, Kreise, Bundesländer).

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Publikation

G Schiller, K Gruhler, N Zhang and A Blum: 2024: From Material Cadastres to a Materiality Informed City Information Modelling“ in: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 1363 (2024) 1: 012084, https://doi.org/10.1088/1755-1315/1363/1/012084

G Schiller, K Gruhler (2024): “Strengthening Circular Urbanization Based on Regional Material Cadastres“ in Proceedings of the 7th International Conference on Geotechnics, Civil Engineering and Structures, CIGOS 2024, 4-5 April, Ho Chi Minh City, Vietnam https://doi.org/10.1007/978-981-97-1972-3_141

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