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Urban Mining - Städte schürfen gegen den Klimawandel

Die Verknappung von Ressourcen, hervorgerufen durch Lieferengpässe, die Gefährdung der Regeneration nachwachsender Rohstoffe, sowie der Verbrauch nichterneuerbarer Rohstoffe wird früher oder später zu enormen Problemen im Bausektor führen. Eine langanhaltende Steigerung der Ressourceneffizienz kann nur dann erfolgreich umgesetzt werden, wenn große Veränderungen in den Prozessen der Baubranche stattfinden. Denn der aktuelle Trend zeigt, dass immer mehr Pro-Kopf-Bedarf immer weniger Material gegenübersteht. In Deutschland liegt der Rohstoffkonsum bereits über 44 kg pro Kopf und Tag. Das Ziel muss sein, die Baubranche zukunftsfähig zu gestalten und dabei die natürlichen Ressourcen zu schonen.

Eine Stadt als Bergwerk?

Urban Mining

Der Begriff des Urban Minings (oder zu Deutsch: städtischer Bergbau) beschreibt die Rückgewinnung von Rohstoffen durch die Aufarbeitung bestehender Güter eines bebauten Gebietes. Das Konstrukt "Stadt" wird dabei nicht als Beherbergungsort großer Menschenmassen verstanden, sondern vielmehr als wertvolles Rohstofflager für zukünftige Bauprojekte. Dabei sind es die vorhandenen Sekundärrohstoffe innerhalb von Gebäuden, die das Urban Mining für Mensch und Umwelt gleichermaßen lukrativ machen.

Primärrohstoffe:

Durch Urproduktion aus der Natur gewonnene Grundstoffe.

Sekundärrohstoffe:

Recyclingrohstoffe, die durch Aufarbeitung aus entsorgtem Material gewonnen werden. Sie dienen als Ausgangsstoffe für neue Produkte und unterscheiden sich dadurch von Primärrohstoffen, da sie im Rahmen der Rohstoffwirtschaft wiederholt genutzt werden.

Etwas weniger gut verständlich, jedoch keinesfalls weniger korrekt, ist die Bezeichnung des Urban Minings als „integrale Bewirtschaftung des anthropogenen Lagers mit dem Ziel, aus langlebigen Gütern sowie Ablagerungen Sekundärrohstoffe zu gewinnen“, wie es das Umweltbundesamt schön formuliert hat. Dabei ist die Wertigkeit für das System nicht abhängig von der Phase des Lebenszyklus in der sich ein Rohstoff befindet.

In welchem Ausmaß Rohstoffe in Städten in Form von Sekundärrohstoffen zur Verfügung stehen, konnten D. Wittmer und L. Lichtensteiger in „Exploration of urban deposits: long-term prospects for resource and waste management“ bereits 2007 eindrucksvoll unter Beweis stellen. Etwa 400 Tonnen für das Urban Mining qualifizierte Rohstoffe stehen uns pro Einwohner laut der damaligen Studie in unseren Städten zur Verfügung– Tendenz steigend.

Aufteilung Ressourcen:

  • 370t Kies & Sand
  • 20t Ziegel
  • 5-10t Stahl
  • 5t Holz
  • 1t Kunststoff
  • 1t Aluminium
  • 300 kg Kupfer
  • 300 kg Zink
  • Und noch weitere Materialien sowie ganze Bauelemente

Das durch den Menschen verursachte (anthropogene) Rohstofflager „Stadt“ braucht wie jedes andere Lager auch eine Kartei und eine Bestandsaufnahme. Dabei sollen zukünftig Materialinventare und -kataster helfen. Das Umweltbundesamt erarbeitet dabei „ein Gebäudepass- und Gebäudekatasterkonzept zur regionalisierten Erfassung des Materialhaushaltes mit dem Ziel der Optimierung des Recyclings“.

In den Niederlanden ist man derweil schon etwas weiter. Dort wurde im Jahr 2017 von Marijn Emanuel und Thomas Rau ein sozial geprägtes Kataster für die Kreislaufwirtschaft namens "Madaster" ins Leben gerufen.

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Was ist Madaster und welche Vorteile bietet es seinen Nutzern? ​

Madaster ist eine digitale Plattform zur Dokumentation verbauter Rohstoffe und Bauelemente in Gebäuden. Die Plattform unterstützt die Akteure der Baubranche bei der nachhaltigen Gestaltung ihrer Wertschöpfungsketten, indem der zirkuläre Materialeinsatz vereinfacht wird und jedem Nutzer Informationen zu Materialvorkommen für das Urban Mining in Städten zur Verfügung gestellt werden. Immobilienbesitzer können zudem mit Hilfe des Materialpasses Informationen über Qualität, Herkunft und Lage von Materialien mit Dritten teilen und Informationen in das Kataster speisen. Dieses Kataster birgt sowohl Vorteile für die Umwelt als auch Vorteile für den Bausektor an sich.

Vorteile für Mensch und Umwelt

Vorteile für die Umwelt:

  • Erhöhte Transparenz
  • Berücksichtigung von rückbaubaren Materialien im Planungsprozess wird durch Förderungen verstärkt
  • Werterhalt bzw. Wertsteigerung von potenziellen Sekundärrohstoffen
  • Reduzierung von Bauabfällen
  • Auswertbare Datensätze​

Vorteile für Bauherren:

  • Transparente Datensätze
  • Vereinfachter Planungsprozess mit ressourcenschonenderen Materialien
  • Gesteigerter Verkehrswert einer Immobilie dank Materialerfassung
  • Minimierung der Entsorgungskosten für Bauabfälle bei einem Rückbau
  • Gewinne durch den Verkauf wiederverwendbarer Materialien
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Circular City: Heidelberg will erste kreislauffähige Kommune Europas werden

Ein wesentlicher Ansatz des Urban Minings ist es, dass bereits während der Planung eines Neubauprojektes der gesamte Lebenszyklus der verwendeten Materialien berücksichtigt wird. Statt Material nach Abrissarbeiten auf Deponien zu entsorgen oder als Füllmaterial im Straßenbau zu benutzen, soll das Material wieder in neue Bauprojekte fließen. Aufgrund dieses Ansatzes will Heidelberg nun als erste Stadt Europas mit dem Pilotprojekt „Circular City - Gebäude-Materialkataster für die Stadt Heidelberg“ auf das sogenannte Urban Mining-Prinzip setzen.

Partner des Projekts sind unter anderem die ortsansässige Heidel­berg­-Cement AG, die Material-Plattform Madaster, sowie das Umweltberatungsinstitut EPEA, eine Tochter des Beratungsunternehmens Drees & Sommer SE.

Ziel ist eine vollständige ökonomische und ökologische Analyse des gesamten Gebäudebestands, der in einem digitalen Materialkataster zusammengefasst wird. „Basierend auf diesen Informationen lassen sich beispielsweise Deponien und Aufbereitungsflächen entsprechend planen und eine regionale Wertschöpfung durch regionale Lieferketten und neue Geschäftsmodelle anstoßen. Das verringert die Abhängigkeit von importierten Rohstoffen oder lange Transportwege“, erklärt Jürgen Odszuck.

Urban Mining Screener

Die Basis für das Materialkataster bildet der vom Umweltberatungsinstitut EPEA entwickelte Urban Mining Screener. Dieser Screener schätzt anhand von Gebäudedaten, wie Standort, Baujahr, Größe oder Gebäudetyp, deren materielle Zusammensetzung. Die ersten Gebäude hat der Urban Mining Screener bereits erfasst: Das Patrick-Henry-Village, mit rund 100 Hektar die größte Konversionsfläche Heidelbergs, soll zukünftig Wohnungen und Arbeitsplätze für insgesamt fast 15.000 Menschen bieten. Derzeit stehen hier jedoch noch 325 Gebäude, die entweder saniert oder abgerissen werden müssen. Statt das Material wie gewöhnlich zu entsorgen oder als Füllung zu benutzten, sorgt das Projekt dafür, dass die Gebäude wie der Schatz behandelt werden, der sie auch tatsächlich sind. Denn nach den Berechnungen des Screeners, liegen in der alten Wohnsiedlung knapp 465.884 Tonnen wertvolles und wiederverwertbares Material (50% Beton, 20%Mauersteine und gut 5% Metalle). Um eine derartige Schätzung in Zukunft obsolet zu machen, wird das Neubaugebiet genaustens protokolliert und in die Madaster Datenbank eingespeist.

Forschungs- und Testgebäude

NEST

Die als Forschungseinheit „Urban Mining & Recycling“ eröffnete Testwohnung nahe Zürich besteht ausschließlich aus kompostierbaren, wiederverwertbaren und weiternutzbaren Materialien für Konstruktion und Ausbau.
Für die 125 Quadratmeter große Dreizimmerwohnung wurden Primärrohstoffe wie zum Beispiel unbehandelte Weißtanne verwendet, aber auch Elemente aus Sekündärrohstoffen.

  • Kupferplatten vom Dach eines Hotels
  • Türklinken aus einer Bank in Brüssel
  • Backsteine aus Bauschutt
  • Wandverkleidungen aus Getränkeverpackungen

Von öffentlichen Führungen und Events über Partnerveranstaltungen – NEST öffnet seine Türen regelmässig für interessierte Besucherinnen und Besucher.

Urban Mining: Historische Baustoffe

Historischen Baustoffe und -elemente haben einen besonders hohen Stellenwert beim Urban Mining. Viele in die Jahre gekommenen Gebäuderuinen in ganz Deutschland beherbergen wahre Schätze für Liebhaber des alten Stils, Denkmalschützer und Restaurateure.
Folgende Materialgruppen können aus den historischen Gebäuden geschürft werden:

  • Beschläge: Meist an Fenster und Türen vorhanden; Oft gefordert und benötigt für ein rundes Gesamtbild; Bänder u. Schlösser aus dem 17. Bis 20- Jahrhundert.
  • Fenster: Dekorative Vorzüge (bunte und ornamentale Bleiverglasungen, profilierte Holzkanteln, im Ziehverfahren hergestellte Glas etc.)
  • Holz: Eichenholz, Fichten- und Tannenholz, sowie in geringerem Ausmaß auch als Kiefernholz
  • Metallbauteile: Ziergitter, Zaunanlagen, Konsolen, Vordächer und Ausleger sowie Treppen
  • Bodenbeläge: Fliesen, Parkett u. Holzdielen
  • Natursteine: Einfache Mauersteine, steinmetzmäßig bearbeitete Formsteine, Bodenplatten und Pflaster, sowie Dach- und Wandbehangplatten aus Tonschiefer oder Sandstein.
  • Türen: Sehr hohe Verfügbarkeit, Verschiedenste Epochen, Leichter Ausbau
  • Ziegel: Formate Biberschwanz, Hohl- oder S-Pfanne und Krempziegel., sowie Z1 der Ziegelei Ludowici 


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Anders als beim „klassischen“ Urban Mining kommen neben Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit noch weitere Aspekte hinzu, wieso das Schürfen von historischen Bastoffen zukünftig weiter ausgebaut werden sollte.

Bewahrung von Kultur: Viele Sanierer und Denkmalpflegern, sehen diese Baustoffe als Kulturgüter an, die unsere Bau- und Wohnkultur beschreiben. Durch Bergung, Aufarbeitung und Wiederverwendung, wird historische Bausubstanz daher geschützt und als wertvolles Kulturgut bewahrt.

Romantik: Neben dem kulturellen Erbe bieten alte Handwerksstile und deren Spuren an historischen Bauelementen einem großen Publikum ein gewisses Maß an Romantik. Altstadtgassen mit kleinen Fachwerkhäuschen gepflastert mit uraltem Kopfsteinpflaster und alte Herrenhäuser, Schlösser, Burgen, ziehen seit jeher ein großes Publikum an und dienen als touristisches Verkaufsargument.

Regionalität: Der wohl beste Vorteil beim Schürfen von historischen Baustoffen ist, dass die geborgenen Baustoffe meist vor allem regional benötigt werden. Denn wie jede Epoche ihren eigenen Stil aufwies, so sind die Verzierungen und die allgemeine Beschaffenheit von Baustoffen und -elementen meist von Region zu Region Unterschiedlich gewesen.

Exkurs: Verbundstoffe

Der größte Feind von Urban Mining ist die Modernität der Bauforschung. Die bis ins kleinste Detail optimierten Werkstoffe wurden auf gänzlich andere Qualitäten hin produziert und stehen nun auf Grund Ihrer Beschaffenheit einer Wiederverwertung von Baumaterialien im Wege. Da ein Großteil dieser High Performance Materialien jedoch ohnehin weit entfernt davon ist umweltfreundlich oder nachhaltig zu sein, findet bei vielen Baustoff Herstellern bereits ein Umschwenken auf nachhaltigere und vor allem auch auf leichter recyclebarere Rohstoffe statt. Während es heutzutage leider oft noch günstiger ist Bauschutt einfach zu entsorgen, werden bereits heute die Weichen für die Bildung wertvoller Materiallager der Zukunft gestellt. Bauherren, welche sich intensiv mit dem Prinzip des Urban Minings auseinandersetzen, benutzen beispielsweise Steck- oder Schraubverbindung statt Klebeverbindungen, um einen leichteren Materialabbau bei Rückbau zu gewährleisten.

Smart Design

Dieses Vorgehen, also eine ganzheitliche Betrachtung eines Neubauprojektes während des Planungsprozesses, gilt als der intelligenteste, aber auch aufwendigste Zugang zu Urban Mining. Laut der Smart Design Strategie soll bei jeder Produktentwicklung bereits die Wiederverwertung mitgedacht werden. Heutzutage wird dies oft erst zu spät bedacht. In Zukunft wird man die Wiederverwertung und die Mehrfachnutzung der eingesetzten Rohstoffe schon im Design integrieren müssen.

Beispiel für gelungenes Stadtschürfen: Ziegel

Wie Urban Mining funktionieren kann und welche Projekte schon heute mit geborgenen Schätzen aus abgerissenen Gebäuden für Neubauten und Sanierungen realisiert werden wollen wir im Folgendem an dem Sekundärrohstoff Ziegel illustrieren.

Ziegelsteine und Dachziegel zählen zu den ersten Rohstoffen, welche via Urban Mining in neue Lebenszyklen überführt wurden. Dabei gab uns gibt es zwei verschiedene Ansätze:

Bergung und direkte Wiederverwendung (historisch):

Der erste Ansatz nutzt alte Ziegel in ihrem Originalzustand. Dabei werden zumeist alte (historische) Ziegel bei Abriss alter Scheunen, Herrenhäuser etc. vor der Verschrottung gerettet und wieder aufbereitet. Dieser Vorgang ist bei historischen Backsteinen gar nicht so aufwendig wie man meinen möchte, denn die Ziegel wurden früher mit Hilfe anderer Verbundstoffe zusammengehalten und können von diesen leichter getrennt werden als heutzutage.

Ein bekanntes Projekt, welches sich diese Variante des Urban Minings zu eigen gemacht hat, ist der Wiederaufbau des Neuen Museums in Berlin. Der britische Architekt David Chipperfield hatte damals rund 350.000 historische Ziegel aus dem alten Objekt bergen lassen und diese nach Aufbereitung wiederverwendet.

Das Dachziegelarchiv bietet Sanierern und Denkmalpflegern einen Überblick über historische Dachziegel  aus der Zeit von etwa 1850 bis 1930 und Ihre Eigenschaften.

www.dachziegelarchiv.de

Recycling und neu Produktion:

Beim anderen Ansatz werden die abgerissen Mauersteine recycelt, indem die Ziegel zermahlt und das gewonnene Pulver bei der Herstellung neuer Ziegel hinzu gegeben wird. Dabei liegt der Anteil an recyceltem Ziegel im Neuprodukt bei ca. 20 %. Das klingt erstmal wenig, kann aber eine wirklich gute Methode sein, um auch Material wiederzuverwenden, welches beschädigt ist. Das Beispiel CycloBrick zeigt eindrucksvoll, wie man diesen Vorteil noch mit anderen nachhaltigen Maßnahmen verknüpfen kann. Das Unternehmen Wienersberger Niederlande hat mit dem CycloBrick einen Ziegel erschaffen welcher zu 20 % aus recycelten Backsteinen besteht und zum anderen Teil aus lokalem, selbsterneuerndem Flusston. Wird dieser nun noch mit einer Steckverbindung verbaut wie im Falle des Testgebäudes NEST, dann ist dies ein perfektes Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung von Urban Mining.

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Damit Bauherren wissen, welche Unternehmen in ihrer Region für die Annahme von ziegelreichen Abfällen spezialisiert sind, hat der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie gemeinsam mit der Bundesvereinigung Recycling-Baustoffe eine interaktive Karte mit deutschlandweiten Annahmestellen veröffentlicht. 

Hier geht es zur Karte