© Uwe Hentschel
Weltweit entsteht immer noch fast ein Drittel des CO2 im Bausektor
Er hat Stahl- und Verbundbau studiert und war unter anderem für die Statik des höchsten Gebäudes in Berlin zuständig. Seit 2003 ist Christoph Odenbreit an der Uni Luxemburg, leitet dort den 2011 gegründeten ArcelorMittal-Lehrstuhl für Stahlbau. Mit seinem Team forscht er unter anderem an der Kreislaufwirtschaft und der Wiederverwendbarkeit von Bauteilen.
Christoph, gemäß dem Pariser Klimaabkommen soll der Netto-CO2-Ausstoß bis 2050 auf null reduziert werden. Inwieweit ist dieses Ziel mit Blick auf den Bausektor erreichbar?
Im Bereich Gebäudeisolierung und Energieverbrauch hat sich schon sehr viel getan. Aber weltweit entsteht immer noch fast ein Drittel des CO2 im Bausektor. Deshalb stellt sich die Frage, wie man das reduzieren kann. Wir sind da in Luxemburg, was die Stahlproduktion betrifft, schon sehr weit. Wir verwenden Recycling-Stahl im Elektrolichtbogenofen und verzichten so weitgehend auf Eisenerz aus Mienen. Wenn jetzt auch noch der Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energien käme, dann wären wir in der Stahlproduktion schon weitgehend CO2-frei.
Recycling-Stahl und grüner Strom – ist es damit getan?
Nun, der nächste Schritt wäre, dass wir bei der globalen Erzgewinnung im Hochofen die Kohle durch Wasserstoff ersetzen. Wenn wir also mit Hilfe von Wind- und Solarenergie ausreichend Wasserstoff erzeugen könnten, dann wären wir auch schon auf dieser Stufe CO2-frei.
Stahl kommt ja beim Bauen meist in Kombination mit Beton zum Einsatz. Wie ist es damit?
Stahl und Beton sind beim Verbundbau klassische Partner. Decke und Wände bestehen meist aus Beton beziehungsweise aus Stahl-Beton. Unter CO2-Gesichtspunkten gibt es die Möglichkeit, die Betonbauteile für eine Kreislaufwirtschaft wiederverwendbar zu gestalten oder Holz zu verwenden. Holz hat ja auch viele gute Baueigenschaften und ist fast CO2-neutral. Mit der Kombination aus Stahl und Holz könnten wir also den CO2-Ausstoß reduzieren.
Lässt sich beim Beton der CO2-Bilanz nur verbessern, indem man den Anteil reduziert?
Beton beziehungsweise Zement gibt ja in zwei Prozessen CO2 frei: zum einen beim Brennen und zum anderen gibt es eine chemische Reaktion bei der Herstellung der Zementklinker. Deswegen ist unser Ansatz, dass wir die Bauelemente aus Stahl und Beton heute schon so entwickeln, dass wir sie morgen gut abmontieren und übermorgen dann in einem anderen Neubau wiederverwenden können. Wenn die Bauelemente also schon direkt so gebaut werden, dass sie wiederverwendet werden können, dann sparen wir uns den Recyclingprozess. Das Prinzip ist also ähnlich wie beim Bauen mit Lego.
Beim Bauen mit Lego kommt es aber doch auch immer darauf an, dass die Bausteine die passende Größe haben...
Ganz genau. Und das ist auch die Philosophie dahinter. Diesbezüglich gibt es allerdings noch viele Vorbehalte. Wir haben im Rahmen einer internationalen Studie Architekten und Bauherren befragt, wie sie darüber denken. Und die große Mehrheit war der Meinung, dass das nicht funktionieren kann.
Und das tut es doch?
Nun, bei Lego haben wir ja ein festes Achsraster, nach dem gebaut wird. Und etwas Ähnliches gibt es auch beim Bau. Wir haben dort zwar auch unterschiedliche Planungsraster, doch hat sich unter anderem das Raster mit 1,35-Meter-Schritten inzwischen als recht praktisch erwiesen. Die EU verwendet dieses Bauraster und auch viele Baufirmen arbeiten inzwischen damit. Weswegen wir uns überlegt haben, dieses 1,35-Meter-Raster als Grundlage zu verwenden.
Warum ausgerechnet 1,35 Meter als Grundlage für ein Planungsraster?
Nun, wenn man mal einen Blick auf die Situation hier in meinem Büro wirft, dann sieht man das ganz gut. Ich habe den Schreibtisch, den Stuhl und dahinter ein Regal und komme insgesamt auf 2,70 Meter, halbiert also auf 1,35 Meter. Und dieses Raster ist nicht nur bei uns hier im Gebäude, sondern inzwischen sehr oft zu finden. Namenhafte Baufirmen benutzen mittlerweile dieses Raster. Und auch bei Parkhäusern passt das ganz gut, was ein weiterer Vorteil ist
Warum ist das bei Parkhäusern so wichtig?
Wer heute innerstädtisch baut, muss auch die entsprechende Anzahl von Parkplätzen vorweisen können. Wenn man also zuerst die Tiefgarage baut, dann ist es sinnvoll, nach diesem Raster das Gebäude auch weiter hochzuziehen. Dann passt es bei den Fahrzeugen und bei den Büros. Wie haben also die Stützen, die nach diesem Raster errichtet werden und dazwischen dann horizontal die auf den Stützen aufliegenden Träger. Wir forschen dazu in unserem Reduce-Projekt: Hierbei sind die Träger ein bisschen kürzer und werden dann mit einem Toleranzelement kombiniert, sodass wir die gleichen Träger- und Deckenelemente sowohl mit größeren als auch mit kleineren Stützenprofilen kombinieren können.
Die Toleranzelemente werden an die Stahlträger geschraubt, so dass man bei den Trägerabständen ein wenig variieren kann
Und mit Hilfe dieser Toleranzelemente lassen sich die Träger dann mehrfach verwenden?
Im Prinzip schon. Aber der Ingenieur weiß ja nicht, ob das Bauteil in seiner vorherigen Verwendung nicht vielleicht schon einmal überlastet war und damit vielleicht nicht mehr alle erforderlichen Qualitätskriterien erfüllt. Wir müssen die Teile also heute schon so bauen, dass sie auch noch für einen späteren Einsatz den Qualitätskriterien gerecht werden. Idealerweise wird also von jedem Träger ein digitaler Zwilling erstellt, der dann genau Auskunft geben kann, welche Eigenschaften das Element hat und wann und wo es schon einmal eingesetzt war. Eine Deformation oder Defekt werden dann auch sofort erkennbar.
Ist die Wiederverwendung eines Stahlträgers auch günstiger als die Herstellung eines neuen?
Es ist derzeit noch schwierig, das mit Ja oder Nein zu beantworten, weil wir es hier auch mit einem Wirtschaftszweig zu tun haben, der sich erst noch entwickeln muss und die abgebauten Teile ja auch zwischengelagert werden müssen. Mit Blick auf das Ziel, bis 2050 CO2-frei zu wirtschaften, kommt allerdings zu dem Kostenfaktor noch der CO2-Faktor als zusätzlicher Gesichtspunkt hinzu. Und wenn das ganze erst einmal läuft, die ganze Logistik und Infrastruktur steht, dann ist die Situation ohnehin auch noch mal eine ganz andere. Wenn wir dann noch alle Teile mit einem Barcode oder Chip ausstatten würden, ließe sich das alles auch digitalisieren. Man wüsste also, wann welches Bauteil für welchen Zweck verwendet wurde, welcher Belastung es ausgesetzt war, wo es gelagert wird oder aber wann exakt es für eine neue Anwendung zur Verfügung steht.
Gibt es Einsatzbereiche, in denen sich das besonders anbieten würde?
Nehmen wir als Beispiel ein Parkhaus in einer großen Stadt. Das ist in der Regel meist im in den ersten Jahren abbezahlt, weil Parken sehr teuer ist, im Gebäude aber nicht viel kostenaufwendige Technik steckt. Nach recht kurzer Zeit macht man also nur noch Gewinn. Wenn man jetzt also irgendwo in der Stadt eine Baulücke hat, auf der eine neues Hochhaus geplant ist, das aber aufgrund des ganzen Planungs- und Genehmigungsverfahrens frühestens in fünf, sechs Jahren gebaut werden kann, dann kann man dort übergangsweise ein Parkhaus errichten. Und wenn dann mit dem Bau des Hochhauses begonnen werden soll, baut man das Parkhaus wieder ab, bringt es in ein Zwischenlager oder errichtet es auf einer anderen Baulücke. Das wird auch bereits praktiziert. Für solche temporären Pop Up Buildings gibt es also durchaus eine Nachfrage.
Letztendlich fahren wir beim nachhaltigen Stahlbau zweigleisig: Wir wollen Gebäude anbieten, die multifunktional und für unterschiedliche Zwecke geeignet sind. Und wenn eine zweite Nutzung aus irgendwelchen Gründen nicht möglich ist, dann wollen wir zumindest dafür sorgen, dass alle Bauteile voll zirkular und wiederverwertbar sind.
Autor: Uwe Hentschel
Fotos: Uwe Hentschel, Christoph Odenbreit
