Ökologisches Bauen

1. Was bedeutet eigentlich „ökologisches Bauen“?

Wenn man 100 Personen fragt, was sie unter dem Stichwort „Ökologisches Bauen“ verstehen, würde man womöglich 100 verschiedene Antworten erhalten.

Ökologie ist die Lehre vom Haushalt der Natur und somit auch die Lehre von natürlichen Wechselwirkungen. Hierbei steht die Interaktion von Lebendigem, Nicht-Lebendigem und den äußeren Umwelteinflüssen im Fokus. Innerhalb eines Systems wie z.B. dem Bau eines Hauses müssen diese Wechselwirkungen eine Balance schaffen und das System „gesund“ halten.

Der Begriff Ökologisches Bauen umfasst zwei Dinge: die Verbindung zur Natur hinsichtlich genutzter Rohstoffe und das Bauen nach den Prinzipien der Natur. Im Mittelpunkt steht auch hier die Wechselbeziehung zwischen Lebendigem und Nicht-Lebendigem. Darin eingeschlossen ist das Bewusstsein, dass man alle „Stationen“ eines Gebäudes und den Rohstoffen miteinberechnet. Von der Rohstoffgewinnung bis hin zur Abfallentsorgung muss ein ökologisches Gleichgewicht entstehen. Ein wichtiger Aspekt ist zudem, dass die Natur bereits diverse Beispiele an Bauprinzipien vorgibt, die vom Menschen adaptiert werden können. Synthetische Stoffe und umweltverschmutzende Bautechniken sind ein vom Menschen gemachtes „Problem“. Zusammenfassend ist Ökologie die Rückbesinnung auf die Natur, deren Prinzipien, und die gegenseitige Wechselwirkung von Menschen, Natur und Umwelteinflüssen.

In Deutschland und weltweit gibt es verschiedene Institutionen, die als Dachverbände oder beratende Organisationen hinsichtlich ökologischem bzw. nachhaltigem Bauen auftreten, wie etwa die Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (DGNB) oder das World Green Building Council. Diese oft nicht gewinnorientierten Organisationen setzten sich dafür ein, möglichst klimafreundliche Alternativen zu schaffen.

2. Klimasünder Bauwesen?

Die Vereinten Nationen stellten in ihrem globalen Statusbericht zum Gebäudesektor 2021 fest, dass das Bauwesen für insgesamt 37% der weltweiten Emissionen verantwortlich ist. Um den Pariser Klimazielen gerecht zu werden, müsste der Gebäude- und Bausektor seine Emissionen bis 2050 komplett auf null setzen.

Ein schwerwiegender Grund für die hohen Emissionen ist die Verwendung von Beton als primärer Baustoff – vor allem in Europa. Ausschlaggebend ist hierbei die Produktion des Bindemittels Zement. Laut Deutscher Emissionshandelsstelle (DEHSt) entstehen bei der Produktion von einer Tonne Zement, durch Beheizung der Brennöfen und chemische Prozesse bei der Kalksteinentsäuerung, ca. 590kg CO2. Insgesamt ist die Zementproduktion für 8% des globalen jährlichen CO2-Ausstoßes verantwortlich. Weltweit wurden 2020 4,6 Mrd. Tonnen Zement verbraucht. Innerhalb von drei Jahren, zwischen 2011 und 2013, verbrauchte allein die Volksrepublik China mehr Zement als die USA im gesamten 20. Jahrhundert.

Neben Zement gilt auch Beton als wenig umweltschonender Baustoff. 2021 wurden in Deutschland insgesamt 102.955 Wohngebäude errichtet, bei ca. einem Drittel der Gebäude wurde Beton (Stahl-, Poren, -Leichtbeton) verwendet. Auch bei den Nichtwohngebäuden beträgt der Anteil an Beton als überwiegender Baustoff über 30%.

Generell stellt sich Investoren, Wissenschaftlern, aber auch den Städten die Frage nach dem „Königsweg“ hin zu ökologischerem Bau. Es gilt hier, einen ausgewogenen Mix aus einer Vielzahl an alternativen Baustoffen, innovativen Bauvorhaben und der Wiederverwendung bestehender Baumasse zu finden. Dieser Artikel soll daher einen Überblick über verschiedene Alternativen und Ansätze bieten.

3. Baustoffe (wieder)entdecken

Ein erster Ansatz hierbei ist, Baustoffe, die zu früheren Zeiten verwendet wurden bzw. in anderen Regionen der Welt noch heute vorwiegend genutzt werden, in neuer oder hybrider Form einzusetzen. Von Holz über Lehm bis zu innovativen Carbonarten und -Formen spielen hier sowohl natürliche als auch nicht natürliche Rohstoffe eine Rolle.

a) Holz

Holz als der Baustoff der Zukunft?
Holz hat in den letzten Jahren immer wieder den Ruf als wichtiger, nachhaltiger Baustoff bekommen. Holz kann tatsächlich dazu beitragen, CO2 Emissionen zu sparen. Die Voraussetzungen hierfür sind ein nachhaltiger Anbau und das Wiederverwenden von bereits verarbeitetem Bauholz. Gegenüber dem Baustoff Beton existieren viele Vorteile:

• Holz ist ein nachwachsender Rohstoff und muss nicht unter enormem Energieaufwand produziert werden.
• Ein Holz-Haus bindet Kohlenstoff und gilt somit als eine Art CO2-Speicher. Dies wird auch als Kohlenstoffsenke bezeichnet, also als natürliches Reservoir, das mehr CO2 speichert, als es abgibt.
• Wenn Holz als Rohstoff für Häuser in Massenproduktion bereitsteht, könnten laut einer Studie der Yale Universität und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung bis 2050 ca. 90 Prozent aller Neubauten daraus gebaut werden. Dies würde eine Einsparung von 10 Mio. Tonnen CO2 bedeuten.
• Geht man von der jetzigen Holzproduktion und -verfügbarkeit aus, würden nur um die 0,5 Prozent aller Neubauten 2050 aus Holz entstehen. Gemäß der Studie liegt das Potenzial demnach um ein Vielfaches höher, insbesondere wenn auch Staaten mit geringerer Industrialisierung den Übergang schaffen.

Dabei steht die nachhaltige Nutzung von Holz und Wäldern im Vordergrund. Laut der Wissenschaft könnte das derzeitig ungenutzte Potenzial in der Holzernte bereits dazu genutzt werden, um 10 Prozent aller Gebäude aus Holz zu errichten. Um einen größeren Bedarf zu decken zu können, müssten unter anderem Plantagen errichtet, schnellwachsende Arten wie Bambus angepflanzt und weniger Holz als Brennstoff verwendet werden.

Neben der Verfügbarkeit bringt der Rohstoff Holz jedoch auch höhentechnische Grenzen mit sich. Will man ein sehr hohes Gebäude bauen, müssen ergänzende Baustoffe eingesetzt werden und hybride Formen geschaffen werden.

Hybride Formen:
Am Berliner Südkreuz wurde 2022 das erste Hybridholzhochhaus Deutschlands bezogen. Der neue Firmensitz eines großen deutschen Energieversorgers besteht aus mehr als 450, größtenteils aus Holz vorgefertigten Bauteilen. Während der Planungen des Baus wurde kalkuliert, dass insgesamt 40% weniger CO2 abgegeben werden als bei herkömmlichen vergleichbaren Gebäuden, wie etwa aus Stahlbeton. Neben der Verwendung eines nachhaltigen Baustoffes trägt das Gebäude zudem durch Blockheizkraftwerke und einen energiebilanzierten Gebäudebetrieb zum Umweltschutz bei. In vielen weiteren deutschen Großstädten befinden sich ähnliche Projekte bereits in Planung.

In Tokio soll mit dem „Plyscraper W350“ bis 2041 sogar ein über 350 Meter hohes, aus Holz gebautes Hochhaus entstehen. Lediglich ein dünnes Stahlgerüst ist aus Gründen der Erdbebensicherheit unumgänglich.

b) Lehm

Comeback des Lehms als Baustoff?
Gerade die Kombination älterer Baustoffe und Bautechniken mit innovativen Neuerungen bergen großes ökologisches und nachhaltiges Potential. Durch die Anpassung an natürliche Vorbilder können positive Effekte hinsichtlich des Energieverbrauchs und des Ressourcenschutzes entstehen. Ein passendes Beispiel hierfür sind Lehmbauten.

Über 30% der Weltbevölkerung lebt in Bauten aus Lehm. Auch in Europa gibt es Anstrengungen, Lehm weiter und wieder als Baustoff der Zukunft zu etablieren. Im österreichischen Schlinz (Vorarlberg) steht ein aus Stampflehm gebautes Haus. Dies soll als Prototyp für eine mögliche Serienproduktion von Lehmhäusern dienen. Theoretisch sind mit diesem Baustoff bis zu sechsstöckige Gebäude realisierbar.

Die Vorteile dieser Lehmhäuser sind, dass die Herstellung von Wänden aus Stampflehm nur 15% der Energie benötigen, die in der Herstellung von Betonwänden anfallen. Zudem ist Lehm ein fast überall verfügbarer und leicht zu gewinnender Rohstoff. Eine Serienproduktion ist aufgrund der vergleichsweisen hohen Preise derzeit jedoch noch unwahrscheinlich. Ziel ist es, Lehm durch weitere Entwicklungen weg von einem Nischenprodukt hin zu einer echten Alternative zu entwickeln.

c) CARBON

Bauen mit Carbon-Unterstützung
Die Verwendung von Naturmaterialien wie Holz und Lehm ist jedoch nicht die einzige Idee, den CO2-Ausstoß im Bauwesen zu reduzieren und dieses ökologischer zu gestalten. So gibt es Bemühungen, Stahlbeton etwa durch Carbonfasern zu ersetzen. Carbon hat den Vorteil, dass es nicht rosten kann, weshalb die ihn umhüllende Betondecke deutlich dünner aufgetragen werden kann und dadurch Einsparungen anderer Baustoffe möglich sind. Somit können etwa dünnere T-Träger produziert werden, ohne dabei an Stabilität einzubüßen. In Dresden wurde Ende September 2022 als Pilotprojekt das erste komplett aus Carbon konstruierte Haus fertiggestellt.

Während Carbon zwar Vorteile wie die Möglichkeit, deutlich einfacher geschwungene oder runde Konstruktionen zu errichten, hat, ist der hohe Energieverbrauch in der Carbon-Produktion ökologisch negativ. Schätzungen zufolge werden bei der Herstellung von einer Tonne Carbon 20 Tonnen CO2 ausgestoßen. Neben der Produktion spielt auch das Recycling eine Rolle in der Debatte um die Nachhaltigkeit von Carbonfasern. Da Carbon als vergleichsweise junger Baustoff gilt, gibt es bisher wenige Recyclingmöglichkeiten für ausgediente Konstruktionen. Das liegt zum Teil auch daran, dass es sehr schwierig ist, die einzelnen Bestandteile von Carbon nachträglich zu trennen. Auch hier ist Teil der Debatte, ob und inwiefern Carbon-Bauten als ökologisch anzusehen sind.

4. Baustoffe wiederverwenden – Urban Mining/Recycling

Urban Mining lässt sich mit dem übersetzen, was hinter den beiden englischen Begriffen steht: Städtischer Bergbau.
Hinter der Philosophie des Urban Mining steht, die Stadt als Rohstofflager zu betrachten. Viele ältere Gebäude, die vor dem Abriss stehen, bergen eine Vielzahl an wiederverwendbaren Materialien. Ob der Türknauf aus dem abgerissenen Schloss, die Retro-Badfliese aus einem alten Hochhaus oder die Backsteine einer alten Mühle – sehr viel kann wiederverwendet werden. Gebäude, die abgerissen werden, werden demnach eher als Materiallager statt als große Müllhalde gesehen.

Denkt man dieses Konzept weiter, kann man nicht nur bereits verwendetes Material wiederverwenden, sondern auch bei Neubauten bereits mit an zukünftiges Urban Mining denken. So lassen sich beispielsweise mit Stecksystemen und weniger Verkleben oder Bohren die Materialien später einfacher wiederverwenden.
Trotz des nachhaltigen Hintergedankens gilt Urban Mining ebenfalls nicht als Allheilmittel. In bestehendem Tragwerk bestehen immer noch schätzungsweise die Hälfte aller Klimagase weiter, weshalb ein Abriss immer die letzte Option bleiben sollte und der Schutz und die Sanierung von Gebäuden weiterhin Priorität hat.

Beispiele aus dem Bereich des Urban Mining sind:

• Bausteine
  • Aus alten Bausteinen, Dachziegeln, Kacheln können neue Steine geschaffen werden, wenn diese zermahlen, mit Wasser vermengt und getrocknet werden.
  • Baut man ein Haus, können die Steine nicht nur mit Mörtel verbunden, sondern auch beispielsweise verklemmt werden. Das Stecksystem ist jedoch eher für nicht-tragende Innenwände geeignet.
• Fließen
  • Aus alten Haushaltsmaterialien lassen sich Baustoffe herstellen.
  • Schmilzt man alte Schneidebretter und fügt sie neu zusammen, können daraus etwa neue Fliesen für Bad und Küche hergestellt werden.
• Glaswände
  • Altes Glas wird zerteilt und gleichmäßig in Formen gefüllt.
  • Dieser Bruch wird dann im Ofen geschmolzen und zu einer gleichmäßigen Oberfläche in Wandgröße verbunden.
  • Diese können in verschiedenen Farben hergestellt und unter anderem als Steckwände, zum Möbelbau oder zur Fassadenverzierung verwendet werden.

5. Von und mit der Natur bauen

Fassadenbegrünung
Mit der aufkommenden Klimadiskussion gewinnen auch Fragen der Dach- oder Fassadenbegrünung immer mehr an Wichtigkeit. Gerade in städtischen Gegenden soll auf die Versiegelung von kaum vorhandenen Grünflächen verzichtet werden. Eine Weise, dieses Dilemma zu umgehen ist es, verlorene Grünflächen wieder in das Haus zu integrieren.

In Mailand wurde 2014 das Gebäude Bosco Verticale (Vertikaler Wald) eröffnet. Die zwei Türme mit einer Höhe von 110 und 80 Metern beherbergen insgesamt 20 verschiedene Laub- und Nadelbaumarten, weitere 80 Pflanzenarten und insgesamt 90 verschiedene Spezies wie kleinere Tiere und Insekten.

Auf den beiden Türmen wachsen ca. 650 Bäume, 5.000 Büsche und 11.000 Pflanzen. Diese Flora und Fauna trägt in Mailand signifikant zur Hitzereduktion bei. Zwar speichern die bebauten Pflanzen insgesamt nur 30 Tonnen CO2, allerdings senken die Pflanzen die Wärmebelastung des Gebäudes um 14°C und produzieren 19 Tonnen Sauerstoff im Jahr.

Häuser aus dem Drucker nach Naturvorbild

Ein Team aus Bologna entwickelt derzeit Häuser, die mithilfe einer Art Drucker „auf Knopfdruck“ gebaut werden können. Hier zeigt sich der ökologische Gedanke darin, dass nicht nur ein natürlicher Rohstoff verbaut wird, sondern Architektur und Strukturen der Modell-Häuser am Beispiel von Wespennestern geplant werden.

6. Ökologisches Bauen in München

Auch in München ist man sich der Entwicklung des ökologischen Bauens bewusst. Nachdem sich die Stadt München 2021 zur Klimaneutralität bis 2035 verschrieben hat, wurde durch die Referentin für Klima- und Umweltschutz der LH München, Christine Kugler, das Förderprogramm Klimaneutrale Gebäude (FKG) ins Leben gerufen. Im Rahmen des Programms sollen Maßnahmen wie der Einsatz nachwachsender Rohstoffe, Photovoltaikanlagen, energetische Sanierungen oder Erneuerung der Energiestandards für Neubauten und Bestandsgebäude im Münchener Stadtgebiet bereitgestellt werden.

Es gibt bereits jetzt erfolgreich abgeschlossene Bauprojekte in München, die zeigen, wie ökologisches Bauen in der bayerischen Landeshauptstadt funktionieren kann:

• Im 30 Hektar großen Prinz Eugen Park entsteht in insgesamt acht Bauabschnitten als „ökologisches Musterquartier“ die größte Holzhaussiedlung Deutschlands. Die geplanten Wohnhäuser sollen als Hybrid-Holzhäuser entstehen. Dabei entstanden 148 der 566 geplanten Wohnungen als geförderte Mietwohnungen, was auch die soziale Nachhaltigkeit stärkt.
• Die neue Zentrale der Bayerischen Versorgungskammer soll ebenfalls als Bürokomplex in Holz-Hybridbauweise Die drei Gebäude mit dem fast 100 Meter großen Haupthaus sollen 2026 fertiggestellt werden. Im Juli 2022 hat der Stadtrat hierzu den Satzungsbeschluss gefasst.
• Zudem möchte die Stadt München im Rahmen eines Modellprojekts beim Neubau von ca. 5.500 Wohnungen auf dem Gelände der früheren Bayernkaserne ca. 600.000 Tonnen Bauschutt wiederverwenden, was über 50 Prozent des anfallenden Schutts entspricht.

Das ehrgeizige Ziel Münchens, 2035 klimaneutral zu werden, kann nur funktionieren, wenn das Bauwesen dementsprechend neu gedacht wird. Daher sind weitere Holzbauten und ganze Holzhaussiedlungen, ein Modell der Kreislaufwirtschaft, durch das eine Schule das Dach eines Nebengebäudes als Sportplatz nutzen kann, oder Mobilitätshotspots bzw. Mobility Hubs geplant.
München versucht, sich möglichst breit aufzustellen, hat jedoch noch großes Optimierungspotenzial. Beispielsweise wurden 2020 in München nur 9,4 Prozent aller Neubau-Dächer für Photovoltaikanlagen verwendet, in Nürnberg zum Vergleich fast 50 Prozent.

Auch das bereits angesprochene Modellprojekt auf dem Gelände der früheren Bayernkaserne gilt als Ausnahme. Die als nachhaltigste Option eingeordnete Sanierung anstatt dem Abriss von Gebäuden gilt gemeinhin als zu teuer. Dies liegt vor allem an den Vorgaben der Energieeinsparverordnung sowie Vorgaben zum Brandschutz, die Umbauten teuer machen.
Oftmals ist es billiger, ein Gebäude komplett zu entfernen und neu aufzubauen, als ein altes Bestandsgebäude zu erhalten und aufwendig zu renovieren. Ein Blick in die Statistik der Zu- und Abgänge an Wohnungen und Wohnräumen im Wohn- und Nichtwohnbau 2004 – 2022 in München zeigt, dass 2022 ca. 6.711 durch Neubau entstandenen Wohnungen nur 811 durch Um-, An- oder Ausbau entstandenen Wohnung entgegenstehen. Letztere Zahl hatte sich im Vergleich zu 2021 jedoch fast verdoppelt.

Ökologischer Kriterienkatalog der Landeshauptstadt München
In der Stadtratssitzung vom 20.10.2021 wurde ein Ökologischer Kriterienkatalog verabschiedet der Vorschläge und Vorgaben für den Verkauf von städtischen Flächen, die zur Bebauung vorgesehen sind.

Folgende Punkte sind in dem Katalog enthalten:

1. Gebäudeplanung (kompakte Bauformen, Gebäudekühlung durch Fassadengestaltung, Einsatz erneuerbarer Energien)
2. Baustoffe (Materialien mit geringem Primärenergieaufwand, wiederverwendbare oder rückbaubare Baustoffe, Verbot von Tropenhölzern/PVC/HBCD-Dämmstoffen etc.)
3. Wärmeschutz (Absenkung des Primärenergiebedarfs unter Werte des Jahres-Primärenergiebedarfs des jeweiligen Referenzgebäudes nach § 15 Absatz 1 GEG 2020)
4. Haustechnik (Eine Beheizung/Warmwasser mit Strom oder festen und flüssigen Brennstoffen ist nicht erlaubt; Errichtung von Solaranlagen, Umwälzung des Heizwassers und wenn möglich Fernwärme; Verzicht auf Klimaanlagen, eigene Kaltwasserzähler pro Wohnung und Nutzung des Regenwassers werden empfohlen)
5. Stellplätze (Einhaltung der in Baugenehmigungen festgehaltenen Stellplatzzahlen)
6. Außenanlagen (Einhaltung der Freiflächengestaltungssatzung, keine chemischen Pflanzenschutzmittel)
7. Artenschutz (Quartiere für Gebäudebrüter oder Markierungen auf Glasflächen müssen geschaffen werden, wenn möglich sollten Experten konsultiert werden)
8. Abfälle (Es muss die allgemeinen Abfallsatzung gelten)
9. Energieberatung im Bauzentrum (Es muss eine obligatorische Energieberatung wahrgenommen werden)
10. Vollzug (Geltendes Recht geht dem Katalog vor)

Das Beispiel der Stadt München zeigt, dass man neben den Bestrebungen privater Bauherren auch seitens der Kommunen nachhaltiges Bauen fördern und fordern kann. Durch den bewussten Einsatz von Rohstoffen, die Wiederverwendung von bestehendem Baumaterial und einen Fokus auf erneuerbare Energien kann der Bausektor revolutioniert werden.