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Baustofftechnik 1 - Energiebedarf, Toxizität, Nachhaltigkeit von Baustoffen

Kursangebot | Baustofftechnik 1 | Energiebedarf, Toxizität, Nachhaltigkeit von Baustoffen

Baustofftechnik 1

Energiebedarf, Toxizität, Nachhaltigkeit von Baustoffen

Wir haben uns ja bereits mit dem Thema Umweltverträglichkeit befasst. Nun setzen wir unsere Untersuchung fort und starten mit der Betrachtung des Energiebedarfs für die Herstellung von Baustoffen.

Energiebedarf für die Herstellung von Baustoffen

Bei der Herstellung eines Baustoffs spricht man von einem Primärenergieinhalt, kurz PEI, seltener Primärenergiegehalt. Dieser umfasst den gesamten Energieverbrauch für die Herstellung. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenDiese Energie wird als graue Energie eines Baustoffs bezeichnet und in erneuerbare sowie nicht erneuerbare Energie unterteilt. 
Gemessen wird der Wert in Megajoule (MJ). 1000 MJ entsprechen dem Heizwert von 28 Litern Öl.  

Übersicht PEI für Baustoffe (Auswahl)

In der nächsten Tabelle haben wir einige Baustoffe zusammengetragen und deren PEI-Wert pro Tonne und Kubikmeter angegeben sowie den prozentualen Stromanteil am Gesamtenergieverbrauch.

BaustoffPEI [MJ/t]PEI [MJ/m^3]Stromanteil [%]
Zement (Portlandzement)4.04612.54319,5
Hochofenzement3.0809.24026,1
Betonzuschlag (Sand, Kies)153880,0
Normalbeton C255401.24220,9
Stahl (Profilstahl)25.884201.8958,5
Betonstabstahl30.060234.4688,5
Aluminium260.820704.21473,4
PVC-Rohre54.15565.00027,1
Polystyrolschaum126.31425.00027,1
Kalksandstein8711.21011,6
Mauerziegel2.6103.10018,0
Gasbetonsteine3.1051.70012,7
Holz (Bauschnittholz)1.04062026,6
Holzspanplatten2.0001.50026,6

In der obigen Tabelle sind nur Baustoffe für sich betrachtet. Uns interessiert aber auch der Primärenergieinhalt einer Konstruktion. Beispielhaft ermitteln wir den Primärenergiegehalt für 5 verschiedene Außenwandkonstruktionen pro Quadratmeter:

NummerWandaufbau (Maße in cm)U-Wert ( $\frac{W}{m^2 K} $)PEI ( $\frac{MJ}{m^2} )
1

Außenputz (2,5)

Bimsbeton (36,5)

Innenputz (1,5)

0,57276
2

Kalksandstein (11,5)

Luft (4)

Mineralfasermatte (6)

Kalksandstein (17,5)

Innenputz (1,5)

0,47498
3

Außenputz (2)

Porenbeton (30)

Innenputz (1,5)

0,55506
4

Kalksandstein (11,5)

Luft (4)

Polystyrol-Dämmstoff (6)

Kalksandstein (17,5)

Innenputz (1,5)

0,47625
5

Vormauerziegel (11,5)

Luft (4)

Mineralfasermatte (6)

Mauerziegel (24)

Innenputz (1,5)

0,461191
6

Vormauerziegel (11,5)

Luft (4)

Polystyrol-Dämmstoff (6)

Mauerziegel (24)

Innenputz (1,5)

0,461317

Toxizität versus Umweltverträglichkeit

Die Umweltverträglichkeit eines Baustoffs wird besonders im Rahmen der Herstellung betrachtet. Untersuchte Bereiche sind:

  • Abgase (Stichoxide, Schadstoffe) während der Stahl- und Zementherstellung
  • Halden, auf denen Abfallstoffe gelagert werden
  • Veränderung des Ökosystems und der Landschaft bei Tagebau und Kiesgruben

Besonders wichtig ist die Überprüfung von Baustoffen hinsichtlich Toxizität und Gesundheitsgefährdung. Bei Baustoffen wie

  • Asbestfasern,
  • Holzschutzmitteln,
  • Lacken und
  • Klebstoffen

ist eine dauerhafte Überwachung der Herstellung und eine Kontrolle von bauaufsichtlichen Zulassungen notwendig. 

Nachhaltigkeit und Ökobilanz

Nun thematisieren wir die Nachhaltigkeit von Baustoffen und in diesem Zusammenhang auch ihre Ökobilanz.

Nachhaltigkeit

Unter Nachhaltigkeit versteht man den verantwortungsvollen Umgang mit natürlichen Rohstoffen. Dies betrifft alle Ausgangsstoffe, die für eine Herstellung von Baumaterialien erforderlich sind.

Es können 4 Grundsätze festgehalten werden:

  1. Der Ressourcenverbrauch darf die Regenerationsrate nicht übersteigen.
  2. Umweltemissionen dürfen nicht die Belastbarkeit des Naturhaushalts übersteigen.
  3. Risiken und Gefahren bei der Gewinnung, Nutzung und Verwertung von Ressourcen für Mensch und Natur dürfen nicht bestehen.
  4. Aktion = Reaktion → Eingriffe in das Ökosytem müssen zeitlich so ausgelegt werden, dass die Natur ausreichend Zeit hat, auf diese adäquat zu reagieren. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenWenn man sich entscheidet nachhaltig zu bauen, so sollten Bauststoffe gewählt werden, die aus nachwachsenden, gut recyclebaren und langfristig verfügbaren Rohstoffen bestehen. 

Weitere zu berücksichtigende Faktoren bei der Nachhaltigkeit sind:

  • Aufwand und Kosten für Unterhalt, Wartung, Pflege und Reinigung
  • Lebensdauer der Materialien

Ökobilanz

Die Ökobilanz ist eine Methode zur Untersuchung und Bewertung der mit dem Bau und der anschließenden Nutzung eines Gebäudes verbundenen Umweltaspekte.

Merke

Hier klicken zum AusklappenHierbei wird protokolliert welche Wirkung ein Produkt (Baustoffe/Gebäude) oder Prozess (Errichtung) über die gesamte Lebensdauer auf die Umwelt hat. Diese Vorgehensweise schafft eine Vergleichbarkeit und erlaubt eine individuelle Abwägung von Vor- und Nachteilen. 

Die bilanzierten Abschnitte sind:

  1. Produktion (Errichtung des Bauwerks)
  2. Nutzungsphase (Nutzung des Bauwerks)
  3. Entsorgung (Abriss des Bauwerks und Entsorgung des Baumaterials)

Ebenso werden die vor- und nachgeschalteten Prozesse für die Herstellung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen bilanziert.