Beton- und Stahlbetonbauer/in
Einleitung
Ziele der Projektagentur PA-BBNE
Das Ziel der „Projektagentur Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung“ (PA-BBNE) ist die Entwicklung von Materialien, die die um Nachhaltigkeit erweiterte neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ mit Leben füllen soll. Mit „Leben zu füllen“ deshalb, weil „Nachhaltigkeit“ ein Ziel ist und wir uns den Weg suchen müssen. Wir wissen beispielsweise, dass die Energieversorgung künftig klimaneutral sein muss. Mit welchen Technologien wir dies erreichen wollen und wie unsere moderne Gesellschaft und Ökonomie diese integriert, wie diese mit Naturschutz und Sichtweisen der Gesellschaft auszugestalten sind, ist noch offen.
Um sich mit diesen Fragen zu beschäftigen, entwickelt die PA-BBNE Materialien, die von unterschiedlichen Perspektiven betrachtet werden:
- Zum einen widmen wir uns der beruflichen Ausbildung, denn die nachhaltige Entwicklung der nächsten Jahrzehnte wird durch die jungen Generationen bestimmt werden. Die duale berufliche Ausbildung orientiert sich spezifisch für jedes Berufsbild an den Ausbildungsordnungen (betrieblicher Teil der Ausbildung) und den Rahmenlehrplänen (schulischer Teil der Ausbildung). Hierzu haben wir dieses Impulspapier erstellt, das die Bezüge zur wissenschaftlichen Nachhaltigkeitsdiskussion praxisnah aufzeigt.
- Zum anderen orientieren wir uns an der Agenda 2030. Die Agenda 2030 wurde im Jahr 2015 von der Weltgemeinschaft beschlossen und ist ein Fahrplan in die Zukunft (Bundesregierung o. J.). Sie umfasst die sogenannten 17 Sustainable Development Goals (SDGs), die jeweils spezifische Herausforderungen der Nachhaltigkeit benennen (vgl. Destatis 2022). Hierzu haben wir ein Hintergrundmaterial (HGM) im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE, vgl. BMBF o. J.) erstellt, das spezifisch für unterschiedliche Berufe ist.
Die Materialien der Projektagentur
Die neue Standardberufsbildposition gibt aber nur den Rahmen vor. Selbst in novellierten Ausbildungsordnungen in Berufen mit großer Relevanz für wichtige Themen der Nachhaltigkeit wie z. B. dem Klimaschutz werden wichtige Fähigkeiten, Kenntnissen und Fertigkeiten in den berufsprofilgebenden Berufsbildpositionen nicht genannt – obwohl die Berufe deutliche Beiträge zum Klimaschutz leisten könnten. Deshalb haben wir uns das Ziel gesetzt, Ausbildenden und Lehrkräften Hinweise im Impulspapier zusammenzustellen im Sinne einer Operationalisierung der Nachhaltigkeit für die unterschiedlichen Berufsbilder. Zur Vertiefung der stichwortartigen Operationalisierung wird jedes Impulspapier ergänzt durch eine umfassende Beschreibung derjenigen Themen, die für die berufliche Bildung wichtig sind. Dieses sogenannte Hintergrundmaterial orientiert sich im Sinne von BNE an den 17 SDGs, ist faktenorientiert und wurde nach wissenschaftlichen Kriterien erstellt. Ergänzt werden das Impulspapier und das Hintergrundmaterial durch einen Satz von Folien, die sich den Zielkonflikten widmen, da „Nachhaltigkeit das Ziel ist, für das wir den Weg gemeinsam suchen müssen“. Und dieser Weg ist nicht immer gleich für alle Branchen, Betriebe und beruflichen Handlungen, da unterschiedliche Rahmenbedingungen in den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – Ökonomie, Ökologie und Soziales – gelten können. Wir haben deshalb die folgenden Materialien entwickelt:
- BBNE-Impulspapier (IP): Betrachtung der Schnittstellen von Ausbildungsordnung, Rahmenlehrplan und den Herausforderungen der Nachhaltigkeit in Anlehnung an die SDGs der Agenda 2030. Das Impulspapier ist spezifisch für einen Ausbildungsberuf erstellt, fasst aber teilweise spezifische Ausbildungsgänge zusammen (z. B. den Fachmann und die Fachfrau zusammen mit der Fachkraft sowie die verschiedenen Fachrichtungen)
- BBNE-Hintergrundmaterial (HGM): Betrachtung der SDGs unter einer wissenschaftlichen Perspektive der Nachhaltigkeit im Hinblick auf das Tätigkeitsprofil eines Ausbildungsberufes bzw. auf eine Gruppe von Ausbildungsberufen, die ein ähnliches Tätigkeitsprofil aufweisen;
- BBNE-Foliensammlung (FS) und Handreichung (HR): Folien mit wichtigen Zielkonflikten – dargestellt mit Hilfe von Grafiken, Bildern und Smart Arts für das jeweilige Berufsbild, die Anlass zur Diskussion der spezifischen Herausforderungen der Nachhaltigkeit bieten. Das Material liegt auch als Handreichung (HR) mit der Folie und Notizen vor.
Berufliche Bildung für Nachhaltige Entwicklung
Die Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”
Seit August 2021 müssen auf Beschluss der Kultusministerkonferenz (KMK) bei einer Modernisierung von Ausbildungsordnungen die vier neuen Positionen „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“, Digitalisierte Arbeitswelt“, Organisation des Ausbildungsbetriebs, Berufsbildung, Arbeits- und Tarifrecht“ sowie „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ aufgenommen werden (BIBB 2021). Insbesondere die letzten beiden Positionen unterscheiden sich deutlich von den alten Standardberufsbildpositionen.
Diese Positionen begründet das BIBB wie folgt (BIBB o. J.a): „Unabhängig vom anerkannten Ausbildungsberuf lassen sich Ausbildungsinhalte identifizieren, die einen grundlegenden Charakter besitzen und somit für jede qualifizierte Fachkraft ein unverzichtbares Fundament kompetenten Handelns darstellen“ (ebd.).
Die Standardberufsbildpositionen sind allerdings allgemein gehalten, damit sie für alle Berufsbilder gelten (vgl. BMBF 2022). Eine konkrete Operationalisierung erfolgt üblicherweise durch Arbeitshilfen, die für alle Berufsausbildungen, die modernisiert werden, erstellt werden. Die Materialien der PA-BBNE ergänzen diese Arbeitshilfen mit einem Fokus auf Nachhaltigkeit und geben entsprechende Anregungen (vgl. BIBB o. J.b). Das Impulspapier zeigt vor allem in tabellarischen Übersichten, welche Themen der Nachhaltigkeit an die Ausbildungsberufe anschlussfähig sind.
Die neue Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ist zentral für eine BBNE, sie umfasst die folgenden Positionen (BMBF 2022).
a) “Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
c) für den Ausbildungsbetrieb geltende Regelungen des Umweltschutzes einhalten
d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren”
Die Schnittstellen zwischen der neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit” werden in
fortlaufend aufgezeigt. Mit Ausnahme der Position c) werden in der Tabelle alle Positionen behandelt. Die Position c) wird nicht behandelt, da diese vor allem ordnungsrechtliche Maßnahmen betrifft, die zwingend zu beachten sind. Maßnahmen zur Nachhaltigkeit hingegen sind meist freiwillige Maßnahmen und können, müssen aber nicht durch das Ordnungsrecht geregelt bzw. umgesetzt werden. In der Tabelle werden die folgenden Bezüge hergestellt:
- Spalte A: Positionen der Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit”;
- Spalte B: Vorschläge für Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten, die im Sinne der nachhaltigen Entwicklung wichtig sind;
- Spalte C: Bezüge zur Nachhaltigkeit;
- Spalte D: Mögliche Aufgabenstellungen für die Ausbildung im Sinne der Position 3e) „Vorschläge für nachhaltiges Handeln entwickeln“;
- Spalte E: Zuordnung zu einem oder mehreren SDGs (Verweis auf das Hintergrundmaterial).
Bildung für nachhaltige Entwicklung
Die Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) meint eine Bildung, die Menschen zu zukunftsfähigem Denken und Handeln befähigt. Sie ermöglicht jedem Einzelnen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen (BMBF o. J.). BBNE ist somit nur ein Teil von BNE, der an alle Bürger*innen adressiert ist. Eine Entwicklung ist dann nachhaltig, wenn Menschen weltweit, gegenwärtig und in Zukunft würdig leben und ihre Bedürfnisse und Talente unter Berücksichtigung planetarer Grenzen entfalten können. … BNE ermöglicht es allen Menschen, die Auswirkungen des eigenen Handelns auf die Welt zu verstehen und verantwortungsvolle, nachhaltige Entscheidungen zu treffen (ebd.).
Grundlage für BNE ist heutzutage die Agenda 2030 mit ihren 17 SDG (Sustainable Development Goals). Die 17 Ziele bilden den Kern der Agenda und fassen zusammen, in welchen Bereichen nachhaltige Entwicklung gestärkt und verankert werden muss (ebd.). Die Materialien der Projektagentur sollen Lehrkräften an Berufsschulen und Ausbildende dabei helfen, die Ideen der SDG in die Bildungspraxis einzubringen. Sie sind somit ein wichtiges Element insbesondere für das Ziel vier “Hochwertige Bildung”: “Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, …” (ebd.).
Während die Grundlage in den Impulspapieren die Ausbildungsordnungen und die Rahmenlehrpläne der beruflichen Bildung waren, die mit den SDG vernetzt wurden, geht das Hintergrundpapier den umgekehrten Weg: Wir betrachten die SDG im Hinblick auf ihre Bedeutung für die berufliche Bildung und stellen uns der Frage, welche Anforderungen ergeben sich aufgrund der SDG und deren Unterziele an die Berufsbildung? Die folgenden Beschreibungen haben deshalb immer die gleiche Struktur:
- Es wird das SDG beschrieben.
- Es werden relevante Unterziele benannt.
- Es wird (wissenschaftlich) ausgeführt, was diese Unterziele für das jeweilige Berufsbild bedeuten.
Ausbildungsverträge
Für den Berichtszeitraum 2021 gab es im Ausbildungsberuf Beton- und Stahlbetonbauer/in insgesamt 391 Ausbildungsverträge. Gegenüber dem Vorjahr ist die Anzahl der Ausbildungsverträge damit um 1,6 Prozent gestiegen. Von den Auszubildenden im Beton- und Stahlbetonbau waren 383 männliche und 8 weibliche Personen (ZDH 2021).
Im Ausbildungsberuf Betonfertigteilbauer/in gab es im Berichtszeitraum 2021 insgesamt 6 Ausbildungsverträge. Gegenüber dem Vorjahr hat die Anzahl der Ausbildungsverträge damit um 500 Prozent zugenommen. Alle Auszubildenden im Betonfertigteilbau waren männliche Personen (ZDH 2021).
Glossar
AO | Ausbildungsordnung |
BBNE | Berufliche Bildung für nachhaltige Entwicklung |
BNE | Bildung für nachhaltige Entwicklung |
CO2-Äq | Kohlendioxid-Äquivalente |
CRF | Common reporting format (Systematik der Emissionsquellen) |
EBS | Ersatzbrennstoff |
FS | Foliensammlung mit Beispielen für Zielkonflikte |
Gew.-% | Gewichtsprozente |
HGM | Hintergrundmaterial (wissenschaftliches Begleitmaterial) |
IP | Impulspapier (didaktisches Begleitmaterial) |
kg | Kilogramm |
kWh | Kilowatt pro Stunde |
l | Liter |
Mg | Megagramm (Tonnen) |
N2O | Distickstoffmonoxid, Lachgas |
NH3 | Ammoniak |
NOX | Stickoxid |
NMVOC | Flüchtige organische Verbindungen ohne Methan |
PM2,5 | Feinstaub Particulate matter mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer |
PM10 | Feinstaub mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer |
RLP | Rahmenlehrplan |
SBBP | Standardberufsbildposition |
SDG | Sustainable Development Goals |
THG | Treibhausgase bzw. CO2-Äquivalente (CO2-Äq) |
TJ | Terrajoule |
TSP | Schwebstaub umfasst alle luftgetragenen Partikel. |
WLTP | Worldwide Harmonized Light Duty Test Procedure |
ZK | Foliensammlung mit Beispielen für Zielkonflikte |
Quellenverzeichnis
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (2021): Vier sind die Zukunft. Online: www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/17281
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.a): FAQ zu den modernisierten Standardberufsbildpositionen. Online: https://www.bibb.de/de/137874.php
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (o. J.b): Ausbildung gestalten. Online: BIBB / Reihen / Ausbildung gestalten
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: https://www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (o. J.): Was ist BNE? Online: https://www.bne-portal.de/bne/de/einstieg/was-ist-bne/was-ist-bne.html
Bundesregierung (o. J.): Globale Nachhaltigkeitsstrategie – Nachhaltigkeitsziele verständlich erklärt. Online: www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/nachhaltigkeitsziele-verstaendlich-erklaert-232174
Destatis Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele. Online: http://sdg-indikatoren.de/
SDG 3 Gesundheit und Wohlergehen
“Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern”
SDG 3 zielt auf die Gewährleistung eines gesunden Lebens für alle Menschen und die Förderung des Wohlbefindens in jedem Alter ab. Dies ist für eine nachhaltige Entwicklung von wesentlicher Bedeutung. Neben SDG 3 gibt es weitere Nachhaltigkeitsziele, deren Fortschritte das gesamte Gesundheitsergebnis maßgeblich verbessern. Daher kann von „gesundheitsbezogenen Nachhaltigkeitszielen“ gesprochen werden. So unterstützen beispielsweise Bildung (SDG 4) und die Gleichstellung der Geschlechter (SDG 5) eine verbesserte sexuelle und reproduktive Gesundheit, sauberes Wasser (SDG 6) reduziert Durchfallerkrankungen und saubere Energie (SDG 7) wiederum fördert die Gesundheit der Atemwege. Gesundheitliche Aspekte im beruflichen Alltag berühren insbesondere das SDG 8, Menschenwürdige Arbeit. Insbesondere das dortige Unterziel 8.8 “Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer einschließlich […] der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern” steht in einem direkten Zusammenhang mit gesundheitlichen Risiken im Beruf.
Für die Bauberufe kann unterschieden werden zwischen den gesundheitlichen Risiken, die während der beruflichen Herstellung von Bauwerken auftreten und denjenigen, welche erst nach der Fertigstellung und während der Nutzung der hergestellten Bauwerke auftreten.
Für den Beton- und Stahlbetonbau sowie den Betonfertigteilbau von besonderer Relevanz ist das Unterziel:
SDG 3.9 “Bis 2030 die Zahl der Todesfälle und Erkrankungen aufgrund gefährlicher Chemikalien und der Verschmutzung und Verunreinigung von Luft, Wasser und Boden erheblich verringern”
Die Schnittmenge für das SDG 3 ergibt sich aus den Nummern a und b der Standardberufsbildposition (BIBB 2020):
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
Das vorliegende Kapitel umreißt zunächst die besonderen gesundheitlichen Risiken des Baugewerbes mit besonderer Berücksichtigung der auch im Beton- und Stahlbetonbau sowie dem Betonfertigteilbau ausgeprägten Nutzung von Dieselmotoren zum Antrieb von Fahrzeugen, mobilen Maschinen und Geräten. Im weiteren wird näher auf die Bauchemie eingegangen und schließlich werden die damit verknüpften rechtlichen Rahmenbedingungen für den Einsatz chemischer Stoffe skizziert.
Gesundheitliche Risiken im Beton- und Stahlbetonbau sowie im Betonfertigteilbau
Mit Blick auf Arbeitsunfälle sind berufliche Tätigkeiten im Baugewerbe mit erheblichen gesundheitlichen Risiken verbunden. Besondere gesundheitliche Risiken im Baugewerbe ergeben sich durch den Einsatz von Maschinen und Fahrzeugen.
Im Jahr 2020 ereigneten sich ca. 18% aller meldepflichtigen und 41 Prozent aller tödlichen Arbeitsunfälle im Baugewerbe. Ortsfeste oder veränderliche Maschinen sowie Förder-, Transport- und Lagereinrichtungen sind für ca. 17 Prozent aller meldepflichtigen Arbeitsunfälle und sogar für ca. 22 Prozent aller tödlichen Arbeitsunfälle verantwortlich (DGUV 2021).
Bezüglich berufsbedingter Erkrankungen ist das Baugewerbe maßgeblich für die meisten jährlichen Fälle von berufsbedingten Krebserkrankungen verantwortlich, von denen wiederum ca. 10 Prozent direkt auf die Abgase von Dieselmotoren zurückzuführen sind. Arbeitsbedingte Krebserkrankungen sind Schätzungen zufolge die Ursache für ca. die Hälfte aller arbeitsbedingten Todesfälle in der EU (OSHA 2022). Die Beseitigung giftiger Abgasemissionen aus Dieselmotoren könnte die Luftqualität auf den Baustellen und in der Umgebung verbessern und damit das Arbeitsumfeld für die Bauarbeiter:innen erheblich verbessern (Wyatt 2022). Vgl. Kapitel Baumaschinen und schwere Nutzfahrzeuge zu SDG 13.
Zudem ist das Baugewerbe und der Beton- und Stahlbetonbau sowie der Betonfertigteilbau aufgrund des ausgeprägten Einsatzes von leistungsstarken und damit geräuschintensiven Maschinen und Fahrzeugen, aber auch von Handgeräten, eine Hochrisikobranche für lärmbedingte Krankheiten (Wyatt 2022).
Spezifisch für den Asphalt ist der Einsatz bitumenhaltiger Asphalte. Diese werden üblicherweise bei Temperaturen von 120 bis 150 °C in Mischwerken hergestellt und auf Baustellen verarbeitet. Erhitzter Asphalt setzt allerdings Dämpfe und Aerosole frei, deren Toxikologie in den vergangenen Jahren zunehmend in Verruf geraten ist. Denn das enthaltene Bitumen steht im Verdacht krebserzeugend zu sein. Daher wurde die Expositionen von oxidierten Bitumina und deren Emissionen bei Dacharbeiten von der internationalen Krebsforschungsagentur IARC im Jahr 2013 in die Gruppe 2A der wahrscheinlich krebserzeugenden Stoffe eingestuft, während „Hartbitumina“ und deren Emissionen bei Gussasphaltarbeiten sowie „Straight-Run-Bitumina“ und deren Emissionen der Gruppe 3 der möglicherweise krebserzeugenden Stoffe zugeordnet wurde (ASU 2020). Vgl. auch das Kapitel “Asphalt” zu SDG 9
Bauchemie
Als Bauchemie, oder auch Baustoffchemie genannt, wird allgemein die Chemie im Bauwesen verstanden. Neben der Pharmabranche ist die moderne Bauchemie noch vor der Elektronikindustrie der zweitgrößte Absatzmarkt der Chemieindustrie.
- Ein zentrales Gebiet der Bauchemie sind die chemischen Reaktionen bei der Zementhärtung im Beton (Hydratation als Teilgebiet der Zementchemie) und der Schutz vor Baustoffkorrosion, z. B. Rostschutz von Bewehrungsstahl im alkalischen Milieu des Betons.
- Ein weiteres Gebiet ist der Schutz vor Schäden an Baustoffen, wenn andere Stoffe auf sie einwirken, z. B. wenn saurer Regen auf mineralische Baustoffe, wie Beton, Putz oder Mörtel, einwirkt.
- Weitere Anwendungen bauchemischer Produkte sind die Verhinderung der sogenannten Betonkorrosion, umgangssprachlich auch Betonkrebs genannt, in Folge einer Alkali-Kieselsäure Reaktion. Dabei reagieren die Alkalien des Zementsteins und der Gesteinskörnung der Zuschlagstoffe mit alkalilöslicher Kieselsäure und es kommt zur lokalen Auflösung des Betons mit entsprechendem Verlust der Stabilität.
- Ferner stellt die Bauchemie Chemikalien in Form von Anstrichmitteln, Dichtungsstoffen, Klebstoffen etc. zur Verfügung, mit denen Bauwerke geschützt, abgedichtet oder saniert werden können. Mit Hilfe von Epoxidharzen lassen sich beispielsweise Bauteile kraftschlüssig verbinden, mit Dichtungsmassen können Risse saniert werden.
- Weit bekannt ist auch die breite Produktpalette an Bauschäumen, die in der Regel auf Polyurethan (PU) basieren und als Dichtungsmasse bei der Montage von Fenstern und Türen üblich sind. Auch stellt die Bauchemie Produkte zur Beschichtung von Bauwerken bereit, mit deren Hilfe sich z. B. schmutz- oder wasserabweisende Putzbeschichtungen herstellen lassen.
Mit Hilfe chemischer Additive und Zusatzmittel können die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Baustoffen verändert werden. Von besonderer Relevanz sind dabei Betonzusatzmittel wie Abbindebeschleuniger, Verflüssiger, Dichtungsmittel, Luftporenbildner oder Verzögerer (Reul 1991). Betonzusatzmittel haben sowohl das Anwendungsspektrum für Beton deutlich erweitert, als auch eine schnellere und sichere Verarbeitung mit einer höheren Wirtschaftlichkeit ermöglicht. Betonverflüssiger und Fließmittel sind die in der Praxis am häufigsten eingesetzte Betonzusatzmittel. Gemäß ihrer Anwendung lassen sich folgende bauchemische Produktgruppen unterschieden (DBC 2022):
- Beton- und Mörtelzusatzmittel
- Modifizierte mineralische Mörtelsysteme für Boden, Wand und Decke
- Mineralische Dichtungsschlämme
- Verguss-, Montage- und Reparaturmörtel
- Bitumendickbeschichtungen
- Produkte für Schutz und Instandsetzen von Betonbauteilen Korrosionsschutz, Haftbrücken, Feinspachtel
- Produkte für Schutz und Instandsetzen von Betonbauteilen Grundierung, Hydrophobierung, Schutzanstriche
- Bodenbeschichtungen, Rissverpressmaterialien
- Betontrennmittel und Mischerschutz
- Spritzbare Baudichtstoffe
Insgesamt hat sich der Absatz von Bauchemieprodukten im Jahr 2021 deutlich gesteigert. Besondere Steigerungsraten ggü. 2020 lassen sich bei mineralischen Dichtungsschlämmen (+17%) sowie Beton- und Mörtelzusatzmittel (+5%) beobachten, während der Absatz von spritzbaren Baudichtstoffen (-4%) und von Verguß-, Montage und Reparaturmörtel (-2%) sowie von Bitumendickbeschichtungen (-2%) gesunken ist (DBC 2022).
Der nationale Herstellerumsatz im Jahr 2021 betrug alleine für die bauchemische Produktgruppe der Fliesenkleber, Fugen- und Spachtelmasse 1.049 Mio. Euro und hat damit ggü. dem Vorjahr um 7,8 % zugenommen (Branchenradar 2022).
Eine zentrale bauchemische Produktgruppe sind die Betonzusatzmittel. Ihr Absatz lag für Deutschland im Jahr 2020 bei ca. 225.000 t. Der Löwenanteil entfiel mit ca. 2/3 auf Fließmittel, gefolgt von Betonverflüssiger mit ca. 17 Prozent. Verzögerer, Beschleuniger und sonstige Betonzusatzmittel schlagen dagegen lediglich im einstelligen Prozentbereich zu Buche (DBC 2022).
Durch den Einsatz von Betonzusatzmittel lassen sich auch die THG-Emissionen, insbesondere bei der Herstellung von Zement und Beton, reduzieren. Mit Hilfe von Fließmittel lassen sich Wasser, Klinker und Bindemittel und somit bis zu 25 Prozent CO2 pro m3 Beton einsparen. Erhärtungsbeschleuniger ermöglichen die Steuerung von Früh- und Endfestigkeit des Betons. Eine Verkürzung der Frühfestigkeit erlaubt wiederum eine Reduktion von Klinker und Bindemittel bei gleichzeitigem Erhalt der Ausschalfestigkeit.
Stabilisierer ermöglichen die Herstellung von Beton mit extrem reduzierten Bindemittelgehalten. Mit dem eingesparten Zement lassen sich CO2-Reduktionswerte von bis zu 25 Prozent erreichen (BFT 2021). Ein hohes CO2 Reduktionspotential wird dem sogenannten Geopolymerbeton attestiert. Durch den vollständigen Ersatz von Zement und Klinkeranteilen durch Polyester- und Epoxidharze sowie Polyurethanen (Polymerbeton) und den Einsatz von industriellen Neben- und Abfallprodukten als Zuschlagstoffe lassen sich bis zur 70 Prozent CO2 einsparen. Als Zuschlagstoffe kommen Flugasche aus Kraftwerken, Hüttensand und Schlackensandmehl aus der Stahlindustrie sowie auch Silikatstaub oder Metakaolin aus der Glas- und Porzellanindustrie in Frage (BNB 2019, Motzet 2011).
Für Betonzusatzmittel hat die Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG Bau) ein Gefahrstoffinformationssystem (GISBAU) aufgebaut, das umfassende Gefahrstoff-Informationen zur Verfügung stellt sowie Ermittlungs-, Überwachungs- und Unterweisungspflichten gemäß Gefahrstoffverordnung enthält. Demnach werden Betonzusatzmittel in fünf Produktgruppen unterteilt. Angefangen von Produkten die kennzeichnungsfrei, über Produkte die kennzeichnungsfrei aber mit Gefahrenhinweis auszustatten sind, bis hin zu Produkten, die als reizend, ätzend oder krebserzeugend gekennzeichnet werden müssen (DBC 2016).
Typische bauchemische Stoffgruppen
Die moderne Bauchemie besteht in der Regel aus Vielkomponentensystemen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Strukturen von nicht genau einzuschätzenden Stoffen der modernen Chemie. Diese Stoffe sind überwiegend organisch-chemischer Art und insbesondere in der Summe und Verbindungen untereinander kritisch zu bewerten. Die folgende Übersicht ist exemplarisch und stellt entlang bauchemischer Funktionen typische Stoffgruppen mit ihren Einsatzgebieten sowie deren Schadwirkungen dar (Quantz 2014).
Monomere
Monomere sind die Grundbestandteile von vernetzenden chemischen Reaktionen, die bei nicht vollständig stöchiometrischer Umsetzung im Baustoff verbleiben. Zu finden sind sie in Kunststoffen (v. a. PVC), Kleber, Farben, Tiefgrund, Beschichtungen, Dichtungen und Schäumen. Enthaltene Schadstoffe sind Monochlorethen (Vinylchlorid), Phthalsäureanhydrid, Butanal, Butanol, Acrylatmonomere, höhere Aldehyde, Vinylacetat und organische Säuren wie Essig-, Butter- und Fettsäuren. Das Monomer Monochlorethen findet sich im PVC und PVA. Bei Verbrennung wird Salzsäure (Chlorwasserstoff) und Phosgen freigesetzt. Toxikologisch ist es krebserregend, potenz- und fruchtschädigend und schädigt die Leber, Milz, Lunge und kann psychosomatische Depressionen auslösen. Das Monomer Phthalsäureanhydrid, das in Alkyd- und Polyesterharzen von Lacken und Kunststoffen zu finden ist, reichert sich im Fettgewebe an, löst Allergien aus, reizt Haut und Schleimhaut sowie die Atemwege und wirkt MCS-sensibilisierend (Multiple Chemical Sensitivity).
Stabilisatoren
Stabilisatoren werden metastabilen Stoffen zugesetzt, um deren ungeregelte Zersetzung durch Sauerstoff, UV-Strahlung oder Temperatur zu verhindern oder zu verzögern. Im Baubereich finden sie sich in Kunststoffen (v. a. PVC), Klebern, Anstrichen und Montageschaum. Enthaltene Stoffe mit Schadstoffwirkung sind insbesondere: Zinnorganische Verbindungen (TBT, DBT, TBTO, TBTC), Organische Blei- und Cadmiumverbindungen (bis 2001 in der EU zugelassen), Benzotriazole, Benzophenon, Phenole, Calcium-Zink-Verbindungen und Aminverbindungen. Zinnorganische Verbindungen sind stark phytotoxisch und biozid, akut giftig bei Aufnahme, zelltoxisch und mutagen, haut- und augenreizend und schädigen das Immunsystem sowie die Entgiftungsorgane Nieren und Leber
Tenside und Phasenvermittler
Tenside werden wasserbasierten Systemen zugesetzt, um die Mischung mit organischem Kunststoff, org. Pigmenten usw. zu stabilisieren und die Oberflächenspannung herabzusetzen. Eingesetzt werden sie entsprechend in Dispersionsfarben, Dispersionskleber, -anstrichen, -Tiefgrund. Enthaltende Stoffe mit Schadwirkungen, Fettsäurealkylester, Polyalkohole und Glykole und deren Ether und Ester, Carbonsäureester oder Ether, Carboxylate und Sulfone. Glykole, Glykolester, Glykolether wie z. B.: Ethylenglykolether, Ethylenglykolacetat, 2-Phenoxyethanol (EGMP) finden sich bis zu 10 Prozent in Wasserlacken und bis zu 40 Prozent in anderen Produkten. Sie gasen sehr langsam von Oberflächen aus und sind n aus und sind embryotoxisch, mutagen, leber-, nieren-, haut- und blutschädigend, reichern sich im Körper an und schädigen die Sexualorgane.
Pestizide und Konservierungsmittel
Pestiziden werden Baumaterialien und Baustoffen zugesetzt, um diese vor insektizidem Angriff oder mikrobiologischem Zerfall zu schützen. Sie finden sich in natürlichen Werkstoffen wie Wolle, Papier und Holz, in wasserbasierten Systemen wie Dispersionsfarben und -kleber. Sie können Schadstoffe wie Pyrethroide, Isothiazolone, Carbonsäureester oder Ether, Carboxylate und Formaldehyd enthalten. Pyrethoide finden sich in Teppichen und Teppichbelägen, Textilien, Tapeten und Holzschutzmitteln. Toxikologisch handelt es sich um ein Nervengift das Haut-, Atemwege und Schleimhaut reizt, Störungen des ZNS wie Schwindel und Taubheit sowie neuropsychologische Effekte hervorruft und hormonell, insektizid und biozid wirkt.
Weichmacher
Weichmacher werden in Kunststoffen eingesetzt, um aus relativ harten und spröden Kunststoffen weiche, form- und fließfähige, besser handhabbare und beständige Kunststoffe zu machen. Der Anteil von Weichmachern liegt zwischen 10 und 60 Prozent. Stoffe mit Schadstoffwirkung in Weichmachern sind z. B. Phthalsäureester, Di-2-(ethylhexyl)-phthalat(DEHP), Di-n-Butylphthalat(DBP), Butylbenzylphthalat(BBP), Diethylphthalat, Phosphorsäureester, Adipinsäureester, Copolymerisate. DEHP findet sich im Baubereich in Weich-PVC von Fußböden, Latexfarben, Isolierungen, Kabelkanälen und Rohren. Toxikologisch bewirkt DEHP Störungen des Immunsystems, zentralnervöse Störungen, Störungen der männlichen Fruchtbarkeit und ist krebserzeugend gemäß Kategorie 4 (DFG).
Flammschutzmittel
Flammschutzmittel werden in brennbaren Baustoffen eingesetzt, um bei Bränden deren Entzündung zu verhindern oder zu verzögern. Im Baubereich finden sie sich in Textilien, Teppichen, Parkett- und Laminatbeschichtung, Kunststoffen, Holzwerkstoffen, Klebern und Anstrichen, elektrischen Geräten sowie in Montage- und PU-Schaum. In Flammschutzmitteln enthaltene Schadstoffe sind: Chlorierte Naphthaline, Paraffine und Phosphorsäureester, Polybromierte Biphenyle (PBP), Hexabromcyclododecan (HBCD), Hexabromdiphenylether (DECA), Butylbenzylphthalat (BBP), Aluminiumoxidhydrate und Ammoniumphosphate. Insbesondere in HFKW freien Schäume finden sich bis zu 35 Prozent Flammschutzmittel. Chlorierte Phosphorsäureester sind nervenschädigend, haut- und augenreizend, krebserzeugend (Nierentumore) gemäß Kategorie 2-4 (MAK) und reichern sich in Organen und Gonaden an.
REACH
Im Oktober 2020 hat die Europäische Kommission ihre „Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit – Für eine schadstofffreie Umwelt“ (EU-Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit 2020) vorgelegt. Die neue Chemikalienstrategie der Europäischen Kommission ist ein zentrales Element des „Europäischen Green Deal“, mit dem bis zum Jahr 2050 eine nachhaltige, klimaneutrale Kreislaufwirtschaft in der Europäischen Union erzielt werden soll. Im Zuge eines breit angelegten Aktionsplans soll europäisches Chemikalienrecht überprüft und weiter verschärft werden. Im Zeitraum zwischen 2021 und 2024 sollen eine Reihe von Legislativmaßnahmen zur Verschärfung der europäischen chemikalienrechtlichen Regelungen ergriffen werden. Neben umfangreichen Änderungen der REACH-Verordnung (EG 1907/2006) und der CLP-Verordnung (EG 1272/2008) wird die neue Chemikalienstrategie auch Auswirkungen auf die anstehende Überarbeitung der Bauproduktenverordnung (EG 305/2011) haben.
Insbesondere die Regelung der europäischen Chemikalienverordnung REACH (engl.: Regulation concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe, sind für die Bauchemie von besonderer Relevanz, denn sie verpflichtet Unternehmen dazu, auch für Stoffgemische Sicherheitsinformationen und Verwendungsbedingungen in Sicherheitsdatenblättern anzugeben. Die bereits im Jahr 2007 in Kraft getretene REACH- Verordnung gilt als eines der strengsten Chemikaliengesetze der Welt und beruht auf dem Grundsatz, dass Hersteller, Importeure und nachgeschaltete Anwender die Verantwortung für ihre Chemikalien übernehmen. Sie müssen sicherstellen, dass Chemikalien, die sie herstellen und in den Verkehr bringen, sicher verwendet werden. Die Hersteller und Importeure von Chemikalien müssen durch eine obligatorische Registrierung Daten vorlegen und die von den Stoffen ausgehenden Risiken selbst bewerten. Zudem stärkt die REACH-Verordnung das Recht für Verbraucherinnen und Verbraucher, Informationen über Chemikalien in Produkten zu erhalten. Die Weitergabe von Daten innerhalb der Lieferkette ist geregelt und die Substitution besonders besorgniserregender Stoffe wird gefördert. Das Zulassungsverfahren schafft eine weitere Möglichkeit, Chemikalien zu regulieren (UBA o. J.).
Kernstück der REACH-Verordnung ist die Registrierungspflicht für alle Stoffe, die als solche, in Gemischen oder in Erzeugnissen in Mengen von mehr als einer Tonne pro Jahr von einem Unternehmen hergestellt oder importiert werden. Stoffe dürfen nur dann in der Europäischen Union in den Verkehr gebracht werden, wenn sie bei der Europäischen Chemikalienagentur ECHA registriert wurden. Ein Stoff, der von einem Hersteller oder Importeur nicht registriert wurde, darf nicht hergestellt oder eingeführt werden. Soll ein registrierter Stoff in der EU in den Verkehr gebracht werden, sind für gefährliche Stoffe und Gemische sowie für persistente, bioakkumulierbare und toxische (PBT) Stoffe Sicherheitsdatenblätter zu erstellen. Außerdem sind sie zu erstellen für Stoffe, die auf der sogenannten Kandidatenliste stehen, sowie für Gemische, die selbst nicht als gefährlich eingestuft sind, aber einen gefährlichen Stoff in Konzentrationen oberhalb bestimmter Grenzwerte enthalten. Bei der Kandidatenliste handelt es sich um eine Auflistung besonders besorgniserregender Substanzen. Sie umfasst 224 Stoffe/Stoffgruppen, die nach der REACH-Verordnung als Stoff mit besonders gefährlichen Eigenschaften (sog. SVHC Stoffe -Substances of Very High Concern) identifiziert worden ist und schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen oder auf die Umwelt haben kann. Die vollständige Liste ist auf der Internetseite der ECHA zu finden. Für SVHC-Stoffe gilt ein spezielles Genehmigungsverfahren. Sie sind zulassungsbeschränkt und dürfen nur noch mit Zulassung verwendet werden. Außerdem gelten für sie unmittelbare Informationspflichten innerhalb der Lieferkette. Darüber hinaus sind im Anhang XVII der REACH-Verordnung 65 Stoffe zu finden, von denen ein unangemessenes Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt ausgeht. Für diese Stoffe gibt es konkrete Verbote bzw. Beschränkungen bzgl. Herstellung, Inverkehrbringen und Verwendung. Beschränkungen gelten z.B. für Cadmium in Kunststoffen und Schmuck (Ziffer 23) und PAK (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) in Verbraucherprodukten (Ziffer 50).
In der REACH-Verordnung ist auch festgelegt, welche Angaben Sicherheitsdatenblätter enthalten und welche Anforderungen sie erfüllen müssen. Alle Sicherheitsdatenblätter müssen z.B. Angaben zur Kennzeichnung nach der CLP-Verordnung (EG 1272/2008) enthalten. Darüber hinaus enthält das Sicherheitsdatenblatt alle notwendigen Informationen bzgl. Gesundheitsrisiko, Umweltgefahr, Arbeitsschutz und Transport des Stoffes.
Verantwortlich dafür, dass das Sicherheitsdatenblatt aktuell, fachlich richtig und vollständig ist, ist der Inverkehrbringer des Produkts. Zu den Verantwortlichen, die ebenfalls ein Sicherheitsdatenblatt erstellen müssen, zählen auch diejenigen, die eine Chemikalie umfüllen oder umetikettieren. Die Lieferanten tragen die Verantwortung für den Inhalt, auch wenn sie es nicht selbst erstellt haben (mags NRW o. J.).
Quellenverzeichnis
ASU (2020) Eberhard Nies (2020): Dämpfe und Aerosole aus Bitumen bei der Heißverarbeitung. In: ASU- Zeitschrift für medizinische Prävention. Ausgabe 02-2020. Alfons W. Gentner Verlag. Stuttgart 2020. Online: https://www.asu-arbeitsmedizin.com/praxis/auf-gewundenen-strassen-zum-verbindlichen-arbeitsplatzgrenzwert-daempfe-und-aerosole-aus
BFT (2021) Deutsche Bauchemie e. V. (2021): Zusatzmittel forcieren erhebliche CO2-Reduktion bei Beton. BFT INTERNATIONAL Ausgabe 2021-10 Bauverlag BV GmbH Gütersloh 2021. Online: https://www.bft-international.com/de/artikel/bft_Zusatzmittel_forcieren_erhebliche_CO2-Reduktion_bei_Beton_3690921.html
BNB (2019) Beton und Naturstein Babelsberg: Geopolymerbeton. 13.09.2019 Potsdam. Online: https://bnb-potsdam.de/geopolymerbeton-als-beitrag-zum-klimaschutz/#:~:text=Man%20spricht%20dann%20von%20Polymerbeton,nutzbar%20gemacht%20werden%20k%C3%B6nnen.
Branchenradar.com Marktanalyse (2022): Marktentwicklung Fliesenkleber, Fugen- & Spachtelmassen total in Deutschland | Herstellerumsatz in Mio. Euro. In: Branchenradar Fliesenkleber, Fugen- und Spachtelmassen in Deutschland 2022 Branchenradar.com Marktanalyse GmbH Wien 2022. Online (Exerpt): https://www.boden-wand-decke.de/stabiles-wachstum-bei-fugenmoertel-spachtelmasse-co-266455/
DBC (2022) Deutsche Bauchemie e. V. (2022): Jahresbericht 2021/2022 Frankfurt am Main Juni 2022. Online: https://deutsche-bauchemie.de/uploads/tx_ttproducts/datasheet/DBC_292-JB-D-2022.pdf
DBC (2016) Deutsche Bauchemie e. V. (2016): 6. Sachstandsbericht Betonzusatzmittel und Umwelt 6. Ausgabe. Frankfurt am Main Dezember 2016 Online;: https://deutsche-bauchemie.de/fileadmin/sites/public/dbc/publikationen/DBC_214_SB-D-2016.pdf
DGUV (2021) DGUV-Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (Hrsg.) 2021): Statistik Arbeitsunfallgeschehen 2020. Berlin, September 2021. Online: https://publikationen.dguv.de/widgets/pdf/download/article/4271
mags NRW (o. J.) Ministerium für Arbeit, Gesundheit und Soziales des Landes Nordrhein-Westfalen (o. J.): Registrierung (REACH). Düsseldorf. Online: https://www.mags.nrw/chemikalien-reach#:~:text=Unter%20REACH%20wurden%20alle%20Stoffe,Europ%C3%A4ischen%20Chemikalienagentur%20(ECHA)%20registriert.
Motzet, Hubert Motzet (2011): Nachhaltigkeit in der Bauchemie, Modetrend oder revolutionäre Veränderung? Fachgruppe Bauchemie in der GDCh AkzoNobel Bauklebstoffe. Tagung der Fachgruppe Lackchemie 26. – 28. September 2011 in Bremerhaven Online: https://www.gdch.de/fileadmin/downloads/Netzwerk_und_Strukturen/Fachgruppen/Bauchemie/Vortrag_Dr._Motzet_Sept2012.pdf
Quantz, Dieter (2014): Baustoffe von heute, Schadstoffe von Morgen. SBB-Seminar 10.04.2014. SBB Sonderabfallgesellschaft Brandenburg/Berlin. Potsdam. Online: https://silo.tips/download/die-baustoffe-von-heute-schadstoffe-von-morgen
Reul, Horst (1991): Handbuch der Bauchemie. Augsburg 1991; ISBN 3-87846-143-7.
UBA-Umweltbundesamt (o.J. c) Chemikalien / REACH. Dessau-Roßlau. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/reach-chemikalien-reach
Wyatt, David (2022): Elektrofahrzeuge im Bauwesen 2022-2042: Ausblick für die Elektrifizierung von Offroad-Baufahrzeugen; Bagger, Lader, Mobilkrane, Teleskoplader. Marktakteure, Technologielandschaft und granulare 20-Jahres-Prognosen nach Regionen; China, USA, Europa und RoW. IDTechEx Cambridge, UK 2022. Online: https://www.idtechex.com/en/research-report/electric-vehicles-in-construction-2022-2042/854
SDG 4 Hochwertige Bildung
“Inklusive, gleichberechtigte und hochwertige Bildung gewährleisten und Möglichkeiten lebenslangen Lernens für alle fördern”
Das SDG zielt primär auf die globale Entwicklung von guten Bildungssystemen ab. Im Berufsbildungssystem ist Deutschland weltweit führend – trotz einiger Defizite wie Personalausstattung, Digitalisierung oder knappe Investitionsbudgets – viele Länder versuchen ein ähnliches Berufsbildungssystem wie in Deutschland aufzubauen. Insofern ist vor allem das Unterziel 4.7 relevant:
- Bis 2030 sicherstellen, dass alle Lernenden die notwendigen Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung erwerben, unter anderem durch Bildung für nachhaltige Entwicklung und nachhaltige Lebensweisen, Menschenrechte, Geschlechtergleichstellung, eine Kultur des Friedens und der Gewaltlosigkeit, Weltbürgerschaft und die Wertschätzung kultureller Vielfalt und Beitrag der Kultur zur nachhaltigen Entwicklung.
Das SDG 4 spiegelt sich in der fachlichen Unterrichtung der Stichpunkte der anderen SDG wieder, mündet aber in den Positionen e und f der neuen Standardberufsbildposition (BMBF 2022):
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
10 “Goldene Handlungsregeln” für eine BBNE
Die Nachhaltigkeitsforschung und die Bildungswissenschaften haben inzwischen umfassende Erkenntnisse gesammelt, wie eine berufliche Bildung für Nachhaltigkeit gefördert werden kann (vgl. u. a. vgl. Schütt-Sayed u.a. 2021; Kastrup u. a. 2012; Melzig u. a. 2021). Das Ergebnis sind die folgenden 10 didaktischen Handlungsregeln, die das Berufsbildungspersonal dabei unterstützen, Lehr-/Lernprozesse zielgruppengerecht und angemessen zu gestalten. Diese insgesamt 10 Handlungsregeln lassen sich in vier Schritten zuordnen.
Schritt 1 – Richtig anfangen:
Identifizierung von Anknüpfungspunkten für BBNE
1) Ansatzpunkte: Fordern Sie die Verantwortung im eigenen Wirkungsraum heraus, ohne die Berufsschüler und Berufsschülerinnen mit „Megaproblemen“ zu überfordern!
2) Anknüpfungspunkte: Die Curricula sind Grundlage der Lehr-/Lernprozesse – es kommt darauf an, sie im Sinne der Nachhaltigkeit neu zu interpretieren!
3) Operationalisierung: Nachhaltigkeit ist kein „Extra- Thema“, sondern ein integraler Bestandteil des beruflichen Handelns!
Um nachhaltigkeitsorientierte Lehr-/Lernarrangements zu entwickeln, sind zunächst Anknüpfungspunkte für Nachhaltigkeit in den betrieblichen Abläufen zu identifizieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Ausbildungsordnungen und Lehrpläne die rechtliche Grundlage der beruflichen Bildung sind. Es gilt diese im Sinne der Nachhaltigkeit zu interpretieren, sofern nicht bereits konkrete Nachhaltigkeitsbezüge enthalten sind.
Wichtig ist dabei, dass Auszubildende nicht mit den „Megaproblemen“ unserer Zeit überfordert werden, sondern zur Verantwortung im eigenen Wirkungsraum herausgefordert werden – sowohl im Betrieb als auch im Privaten. Denn Auszubildende sind selbst Konsument/-innen, die durch eine angeleitete Reflexion des eigenen Konsumverhaltens die Gelegenheit erhalten, ihre „Wirkungsmacht“ im Rahmen ihrer beruflichen Tätigkeit in ihrer eigenen Branche zu verstehen.
Schritt 2 – Selbstwirksamkeit schaffen:
Eröffnung von Nachhaltigkeitsorientierten Perspektiven
4) Handlungsfolgen: Berufliches Handeln ist nie folgenlos: Machen Sie weitreichende und langfristige Wirkungen erkennbar!
5) Selbstwirksamkeit: Bleiben Sie nicht beim „business as usual“, sondern unterstützen Sie Schüler*innen dabei, Alternativen und Innovationen zu entdecken!
6) Zielkonflikte: Verstecken Sie Widersprüche nicht hinter vermeintlich einfachen Lösungen, sondern nutzen Sie sie als Lern- und Entwicklungschancen!!
7) Kompetenzen: Bildung für nachhaltige Entwicklung verbindet Wahrnehmen, Wissen, Werten und Wirken!
Im nächsten Schritt sind nachhaltigkeitsorientierte berufliche Perspektiven für die Auszubildenden zu eröffnen. Diese sollten an einer positiven Zukunftsvision und an Lösungen orientiert sein. Auszubildenden sind dabei die weitreichenden Wirkungen ihres Handelns vor Augen zu führen. Sie sollen verstehen können, warum ihr Handeln nicht folgenlos ist. Das bedeutet gleichzeitig, Auszubildenden die positiven Folgen eines nachhaltigen Handelns vor Augen zu führen. In diesem Zusammenhang ist die Selbstwirksamkeitserfahrung von großer Bedeutung. Sie ist eine der Voraussetzungen, um motiviert zu handeln. Auszubildende dabei zu unterstützen, Alternativen zum nicht-nachhaltigen Handeln zu erkennen und Innovationen für eine nachhaltige Entwicklung zu entdecken, sollte dabei für Lehrpersonen selbstverständlich sein. Dabei ist immer die individuelle Motivation der Auszubildenden entscheidend, denn zum nachhaltigen Handeln braucht es nicht nur Wissen (Kopf), sondern auch authentisches Wollen (Herz). Wesentlich ist hierbei die Gestaltung ganzheitlicher Lernprozesse, die sowohl den kognitiven als auch den affektiven und psychomotorischen Bereich einbeziehen (vgl. Költze, S.206).
Schritt 3 – Ganzheitlichkeit:
Gestaltung transformativer Lernprozesse
8) Lebendigkeit: Ermöglichen Sie lebendiges Lernen mit kreativen und erfahrungsbasierten Methoden!
9) Beispiele: Nutzen Sie motivierende Beispiele: Sprechen Sie über Erfolgsgeschichten, positive Zukunftsvisionen und inspirierende Vorbilder!
Aber wie können Lernsituationen in der Praxis so gestaltet werden, dass sie ganzheitlich aktivierend für die Auszubildenden sind? Es sollte ein lebendiges Lernen mit Hilfe kreativer, erfahrungsbasierter Methoden ermöglicht werden. Dies ist ein grundlegender (kein neuer) didaktischer Ansatz für die Förderung einer nachhaltigkeitsorientierten Handlungskompetenz. Im Kern bedeutet dies: Lernen mit Lebensweltbezug, welches ausgerichtet ist auf individuelle Lebensentwürfe und das eigene (auch künftige) berufliche Handlungsfeld, z. B. indem Recherchen im eigenen Unternehmen zu Möglichkeiten der Energieeinsparung durchgeführt werden. Lernen soll vor diesem Hintergrund vor allem unter Berücksichtigung der Sinne stattfinden, d. h. mit Körper und Geist erfahrbar sowie sinnlich-stimulierend sein. Die Auszubildenden sollen sich dabei zudem als Teil einer gestalterischen Erfahrungsgemeinschaft erleben. Dies kann durch gemeinsame Reflexionen über das eigene Verhalten und persönliche Erfahrungen gefördert werden, beispielsweise durch die Entwicklung und Verkostung eigener Lebensmittelkreationen unter Nachhaltigkeitsaspekten. Hierfür muss unbestritten immer auch der „Raum“ zur Verfügung stehen (siehe z.B. Hantke 2018 „‘Resonanzräume des Subpolitischen‘ als wirtschaftsdidaktische Antwort auf ökonomisierte (wirtschafts-)betriebliche Lebenssituationen“). Ebenso können motivierende Beispiele helfen – wie z. B. Erfolgsgeschichten und inspirierende Vorbilder.
Schritt 4 – Lernort Betrieb:
Entwicklung nachhaltiger Lernorte
10) Lernende Organisationen: Auch Organisationen können „Nachhaltigkeit lernen“: Entwickeln Sie Ihre Institution Schritt für Schritt zum nachhaltigen Lernort!
Schließlich geht es im vierten Schritt darum, den Lernort in den Blick zu nehmen und diesen als nachhaltigen Lernort zu gestalten. Den gesamten Betrieb nachhaltig auszurichten ist u. a. deshalb entscheidend, da andernfalls die an Nachhaltigkeit orientierten Inhalte der Ausbildung wenig glaubwürdig für Auszubildende sind. Der Betrieb als Institution sollte dafür an einem gemeinschaftlichen Leitbild ausgerichtet sein, welches neben den üblichen ökonomischen auch soziale und ökologische Ziele beinhaltet. So kann BBNE überzeugend in die Organisation integriert und vom betrieblichen Ausbildungspersonal umgesetzt werden.
BBNE für Beton- und Stahlbetonbauer*innen sowie Betonfertigteilbauer*innen
Die adressatengerechte Kommunikation von Vorschlägen zum nachhaltigen Handeln bespricht zentrale Aspekte, die zu einem Mehr an Nachhaltigkeit bei der Planung und Durchführung von Betonbauarbeiten führen. Im Kern lassen sich dabei zwei Zielgruppen unterscheiden. Zum einen sind es die mit der Planung und der Durchführung des Beton- und Stahlbetonbaus sowie des Betonfertigteilbaus beauftragten Unternehmen und deren Beschäftigte. Bei der kommunikativen Ansprache dieser Zielgruppe stehen die Verbreitung und die Anwendung von Wissen um nachhaltiges Handeln im Betonbau im Vordergrund.
Zum anderen ist es die vom Beton- und Stahlbetonbaus sowie des Betonfertigteilbaus betroffene lokale Bevölkerung. Bei deren Ansprache steht die prozessbegleitende Kommunikation während der Planung, der Vorbereitung und der Durchführung von Betonbauarbeiten im Vordergrund. Die kommunikativen Ziele sind dabei insbesondere die Erhöhung der Transparenz und Akzeptanz der Bauarbeiten sowie die Minimierung der Belästigung durch eine angemessene Teilhabe und Mitgestaltung bei der Planung und der Ausführung der Betonbauarbeiten.
Bildung ist heute mehr als nur die Vermittlung von Wissen. Wissen ist allerdings eine notwendige, wenn auch noch nicht hinreichende Voraussetzung zum nachhaltigen Handeln. Vielmehr sollte das rationale Wissen über Nachhaltigkeit idealerweise zu einer ethischen Einstellung zur Nachhaltigkeit führen und in nachhaltiges Handeln münden.
Bildung ist aber auch die Kompetenz, Wissen artikulieren zu können oder die richtigen Fragen stellen zu können. Es ist die Kompetenz, zu erfassen, was der Adressat meint und welche Fragen er hat. Und auf diese Fragen sinnvolle und erklärende Antworten zu geben. Folgende Aspekte wären im (Aus)Bildungskontext zu behandeln bzw. zu diskutieren, um mögliche Antworten zu suchen:
- Die Bevölkerung verfügt über ein hohes Umweltbewusstsein, denn 65 Prozent der Deutschen halten den Umwelt- und Klimaschutz für ein sehr wichtiges Thema – trotz Corona (Belz et al 2022). Besonders der Klimaschutz bleibt während der Pandemie für 70 Prozent weiterhin genauso wichtig, für 16 Prozent ist er sogar wichtiger geworden. Gut drei Viertel der Befragten sehen ausschließlich (14 %) oder vor allem (63 %) menschliches Handeln als Ursache für den Klimawandel an. Eine erfolgreiche Nachhaltigkeitskommunikation sollte daher dieses bereits vorhandene Umweltbewusstsein nutzen und auf eine sinnstiftende Ansprache achten, um die intrinsischen Motivationslagen zu stärken.
- Der Zusammenhang zwischen dem Klimaschutz und dem Tiefbau und damit auch mit dem Beton- und Stahlbetonbau sowie dem Betonfertigteilbaus ist offensichtlich. Denn der Baubereich mit seiner Herstellung von gebauter Umwelt und der Errichtung gebauter Infrastrukturen schafft maßgeblich die physischen Voraussetzungen für zentrale menschliche Aktivitäten wie das Wohnen, das Arbeiten und die Mobilität. Diese Tätigkeiten werden daher auch als bedeutsame Handlungsfelder einer umfassenden gesellschaftlichen, ökologischen und ökonomischen Transformation in Richtung Nachhaltigkeit adressiert. Für den Baubereich ist dem zur Folge nicht nur die Herstellung, sondern auch die Nutzung von Bauwerken und gebauter Infrastrukturen mit signifikanten Folgen für die Nachhaltigkeit verbunden. Entsprechend vielzählig sind die transformativen Ziele und Maßnahmen. Für die Herstellung lassen sich diesbezüglich im besonderen Maße benennen:
- Die Entkarbonisierung der im Baubereich eingesetzten Treibstoffe zum Betrieb von Fahrzeugen, Maschinen und Geräten. Insbesondere die Substitution von Dieseltreibstoff.
- Der verstärkte Einsatz nachwachsender und die Vermeidung fossiler Rohstoffe
- Die Bevorzugung regional erzeugter Baustoffe zur Vermeidung von energieintensiven Transportwegen
- Vermeidung energieintensiv hergestellte Baustoffe
- Die Wieder- und Weiterverwendung sowie die stoffliche Verwertung von Baurestmassen.
- Der Verzicht auf gesundheitlich oder ökologisch schädliche Produkte der Bauchemie
- Flächenversiegelung vermeiden
- Negative Folgen für den Wasserhaushalt und die Bodenökologie vermeiden.
Die Nachhaltigkeitskommunikation im Bereich Beton- und Stahlbetonbau sowie Betonfertigteilbau sollte daher die obigen Aspekte beinhalten.
- Bei der Bauausführung ist es von erheblicher Relevanz, mit der lokalen Bevölkerung in Kommunikation zu treten. Die Akzeptanz von Baumaßnahmen lässt sich durch eine gelungene Kommunikation erheblich erhöhen und damit auch rechtliche Schritte von betroffenen Anwohnern vermeiden, was wiederum einen kostensenkenden Effekt für die gesamte Bauausführung hat. Die Kommunikation der mit dem Baustellenbetrieb verbundenen Beeinträchtigungen wie Lärm, Schmutz und Baustellenverkehr, aber auch Absperrungen, verkehrliche Umleitungen und Einschränkungen sollten daher bereits bei der Planung berücksichtigt werden und während der gesamten Bauphase prozessbegleitend fortgeführt werden.
- Zur Kommunikation gehört auch das öffentlich sichtbare Erscheinungsbild der Baustelle. Dazu zählen eine klare Abgrenzung der Baustelle, eine einsichtige Verkehrsbeschilderung und das Anbringen großformatiger Informationstafeln die Auskunft über die Art und insbesondere die Dauer der Baumaßnahmen aber auch über die Bauausführenden und die auftraggebenden Stellen geben sollten. Mit der öffentlich sichtbaren Nennung der namentlichen Verantwortlichkeiten für die unterschiedlichen Gewerke und Bauaufgaben sowie den spezifisch zuständigen Ansprechpartnern wird der lokalen Bevölkerung die Möglichkeit der Teilhabe angeboten. Dies erhöht wiederum die Akzeptanz der Baumaßnahme und der damit verbundenen Einschränkungen erheblich.
- Eine weitere kommunikative Maßnahme zur Akzeptanzerhöhung ist die öffentliche Verfolgbarkeit des Baufortschritts. Dies lässt sich bereits mit einfachen Maßnahmen wie das Einlassen oder Aussparen von Sichtfenstern im Bauzaun bewerkstelligen. Fortschrittlicher und insbesondere für größere Bauvorhaben von längerer Dauer geeignet, ist eine begleitende Internetpräsenz, auf welcher der bisherige Baufortschritt und die folgenden Schritte der Baumaßnahme eingesehen werden können. Eine fortlaufende und kontinuierliche visuelle Übertragung der Baustellentätigkeiten mittels Kameras ist dabei eine besonders geeignete Kommunikationsmaßnahme, um die Transparenz der Bautätigkeiten und damit auch ihre Akzeptanz zu erhöhen. Ein solches kommunikatives Vorgehen beugt Konflikten vor und erhöht zudem die Kooperationsbereitschaft lokaler Anspruchsgruppen.
Weiterführende Bildungs- und Unterstützungsangebote
Für alle Berufsschulen und Unternehmen sowie, deren Mitarbeiter*innen und Auszubildenden gibt es viele Möglichkeiten, sich über die in diesem Dokument gegebenen Anregungen hinaus zu informieren und in Richtung einer nachhaltigen Entwicklung aktiv zu werden. Im Folgenden sind beispielhafte Beratungs- und Unterstützungsangebote aufgeführt, die motivieren und aufzeigen sollen, wie Unternehmen sich in eine nachhaltige Richtung entwickeln können. Entsprechende Beratungs- und Unterstützungsangebote gibt es auf unterschiedlichen Ebenen. So gibt es z. B.
- Unternehmensverbände wie B.A.U.M e. V., https://www.klima-allianz.de/, die sich für ein nachhaltiges Unternehmensmanagement einsetzen.
- Darüber hinaus gibt es in verschiedenen Bundesländern eigene Initiativen, die ihren Mitgliedsunternehmen Foren und Qualifizierungsangebote anbieten. Stellvertretend seien hier z.B. das Netzwerk Umweltunternehmen in Bremen https://www.umwelt-unternehmen.bremen.de/ oder die Transformationsberatung für kleine und mittlere Untrerenehmen (KMU) der Klimaschutz- und Energieagentur in Niedersachsen genannt https://www.klimaschutz-niedersachsen.de/zielgruppen/unternehmen/niedersachsen-allianz-fuer-nachhaltigkeit.php, die von einer Kooperation zwischen niedersächsischen Landesregierung, Wirtschaftsverbänden, Gewerkschaften und Kammern unterstützt wird.
- Auch die Handwerkskammern sowie Industrie- und Handelskammern bieten konkrete Maßnahmenkataloge für Unternehmen an, so z. B. die IHK Berlin mit konkreten Checklisten für eine Analyse des Unternehmens https://www.ihk.de/berlin/nachhaltige-wirtschaft/massnahmen/.
- Konkrete kostenpflichtige Beratungsangebote zur Begleitung von KMUs in Richtung Nachhaltigkeit gibt es z.B. von ÖKOPROFIT https://www.oekoprofit.info/ oder auch staatlich unterstützt wie in NRW mit der Transformationsberatung für KMU https://greendealnrw.de/transformationsberatung.
- Leitfäden und Broschüren helfen Unternehmen dabei, Strategien und Maßnahmen auf dem Weg hin zur Nachhaltigkeit zu entwickeln https://www.renn-netzwerk.de/fileadmin/user_upload/nord/docs/materialien/SDG_KMU_Leitfaden_Okt2018.pdf.
Die hier vorgestellten Tipps erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, mögen Sie als Leser*in jedoch anregen, sich eigenverantwortlich und im Sinne einer zukunftsfähigen Entwicklung eines Unternehmens auf den Weg zu machen. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg dabei!
Quellenverzeichnis
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit
Kastrup, Julia; Kuhlmeier, Werner; Nölle-Krug, Marie (2022): Aus- und Weiterbildung des betrieblichen Bildungspersonals zur Verankerung einer Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. In: MICHAELIS, Christian; BERDING, Florian (Hrsg.): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Umsetzungsbarrieren und interdisziplinäre Forschungsfragen. Bielefeld 2022, S. 173-189
Költze, Horst (1993): Lehrerbildung im Wandel. Vom technokratischen zum humanen Ausbildungskonzept. In Cohn, Ruth C.; Terfurth, Christina (Hrsg.): Lebendiges Lehren und Lernen. TZI macht Schule. Klett-Cotta. S. 192 – 212
Handke, Harald (2018): „Resonanzräume des Subpolitischen“ als wirtschaftsdidaktische Antwort auf ökonomisierte (wirtschafts-)betriebliche Lebenssituationen – eine Forschungsheuristik vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeitsidee. In bwp@Berufs- und Wirtschaftspädagogik – online (Nr. 35), 2018, S. 1-23.
Melzig, Christian; Kuhlmeyer, Werner; Kretschmer, Susanne (Hrsg. 2021): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Die Modellversuche 2015–2019 auf dem Weg vom Projekt zur Struktur. Bonn 2021. Online: https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/16974
Schütt-Sayed, Sören; Casper, Marc; Vollmer, Thomas (2021): Mitgestaltung lernbar machen – Didaktik der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. In: Melzig, Christian; Kuhlmeier, Werner; Kretschmer, Susanne (Hrsg.): Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung. Die Modellversuche 2015–2019 auf dem Weg vom Projekt zur Struktur. S. 200-227. Online: https://www.bibb.de/dienst/veroeffentlichungen/de/publication/show/16974
SDG 6 Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen
“Verfügbarkeit und nachhaltige Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle gewährleisten”
Im SDG 6 sind erstmals internationale Ziele zum Zugang zu Trinkwasser, zur Sanitärversorgung und Hygiene für alle Menschen vereinbart worden (6.1 und 6.2). Es werden auch Ziele für Abwassermanagement und Gewässerschutz (6.3), für die langfristige Wasserverfügbarkeit und für die effiziente Wassernutzung sowie für die Förderung von integriertem Wasserressourcenmanagement (6.4 und 6.5) benannt. Für den Betonbau von besonderer Relevanz sind (Destatis 2022):
6.1 Bis 2030 den allgemeinen und gerechten Zugang zu einwandfreiem und bezahlbarem Trinkwasser für alle erreichen
6.3 Bis 2030 die Wasserqualität durch Verringerung der Verschmutzung, Beendigung des Einbringens und Minimierung der Freisetzung gefährlicher Chemikalien und Stoffe, Halbierung des Anteils unbehandelten Abwassers und eine beträchtliche Steigerung der Wiederaufbereitung und gefahrlosen Wiederverwendung weltweit verbessern
6.4 Bis 2030 die Effizienz der Wassernutzung in allen Sektoren wesentlich steigern und eine nachhaltige Entnahme und Bereitstellung von Süßwasser gewährleisten, um der Wasserknappheit zu begegnen und die Zahl der unter Wasserknappheit leidenden Menschen erheblich zu verringern
6.5 Bis 2030 auf allen Ebenen eine integrierte Bewirtschaftung der Wasserressourcen umsetzen, gegebenenfalls auch mittels grenzüberschreitender Zusammenarbeit
6.6 Bis 2020 wasserverbundene Ökosysteme schützen und wiederherstellen, darunter Berge, Wälder, Feuchtgebiete, Flüsse, Grundwasserleiter und Seen
In Deutschland sind die Unterziele 6.1 (Zugang zu Trinkwasser) und 6.2 (Zugang zur Sanitärversorgung) weitgehend gewährleistet. Diese gilt es, durch nachhaltiges Planen und Handeln auch in Zukunft sicherzustellen.
Die Schnittmenge für das SDG 6 ergibt sich aus den Nummern a und b der Standardberufsbildposition (BMBF 2022):
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
Das SDG 6 ist insbesondere bei der Errichtung von konstruktiven Wasserbauwerken aus Beton wie Rückhaltebecken, Abschlußbauwerken oder Wasserförderungsanlagen von Relevanz. Für den Betonbau sind es desweiteren Tiefgründungen bei der Errichtung von Bauwerken und die damit einhergehenden Grundwasserabsenkungen, für die das SDG 6 von besonderer Bedeutung ist.
Voraus zu schicken ist, dass auch in Deutschland die Wasserqualität noch nicht den auf europäischer Ebene vereinbarten Güte-Kriterien entspricht. Auch die wasserverbundenen Ökosysteme hätten bis 2020 geschützt oder wiederhergestellt werden müssen. Für den Beton- und Stahlbetonbau sowie dem Betonfertigteilbaus ist daher zu beachten, dass die Auswirkungen von Baumaßnahmen die entsprechenden Ökosysteme nicht zusätzlich weiter belasten oder schädigen.
Für die Wasserversorgung, die sich häufig aus Uferfiltraten speist, ist die Qualität der Oberflächengewässer entscheidend für den Aufwand, der für die Wasseraufbereitung des Rohwassers zu Trinkwasser betrieben werden muss. Aber auch die Belastungen des Grundwassers mit z. B. Nitrat aus der Düngung bzw. Überdüngung von Ackerflächen steigern den Aufwand zur Wasseraufbereitung.
Um die Qualität der Oberflächengewässer sicherzustellen und damit die Versorgung mit sauberem Trinkwasser zu gewährleisten, nimmt die Abwasserreinigung eine entscheidende Stellung ein. Um den Eintrag anthropogener Spurenstoffe aus dem Abwasser in Oberflächengewässer zu verhindern kommen verschiedene oxidative, adsorptive und membranbasierte Verfahren im Einsatz. Diese Verfahren können direkt in den Abwasserreinigungsprozess integriert oder in nachgeschalteten Stufen eingesetzt werden. Für die Behandlung von unterschiedlichen Krankheitserregern im Abwasser (Viren, Bakterien, Protozoen, Pilze, Würmer) können Desinfektionsverfahren (UV-Bestrahlung, Membranfiltration, Ozonierung oder organische Peroxidverbindungen) eingesetzt werden, was z. B. an der oberen Isar und an der Spree erfolgt. (vgl. Pinnekamp, Schröder 2018)
In der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie (2021) wird betont, dass der Erhalt von Wasserkreisläufen und die dauerhafte Versorgung mit Wasser den Schutz aller Wasserressourcen vor Verschmutzung und Übernutzung erforderlich macht. “Dies umso mehr, weil durch die Auswirkungen des Klimawandels saisonale und/oder regionale Wasserknappheit zunimmt und verstärkt zu erwarten ist.“ „Das Wassermanagement in Deutschland beeinflusst damit weitere deutsche Nachhaltigkeitsziele direkt oder indirekt und besitzt eine sektorübergreifende Bedeutung für die nachhaltige Entwicklung in Deutschland” (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021, S. 198).
Der Beton- und Stahlbetonbau sowie der Betonfertigteilbau können aufgrund ihrer Eingriffe in die lokalen Wasserhaushalte, einen erheblichen Einfluss auf die Sicherstellung der Wasserqualität und der Wiederherstellung wasserverbundener Ökosysteme haben. Schlussendlich ist Beton ein Werkstoff, der mit Zement als hydraulisches Bindemittel Frischwasser verbraucht.
Die Bedeutung der Agenda 2030 für Deutschland
“In Deutschland ist das SDG 6 bezüglich der Sicherung der Trinkwasser- und Sanitärversorgung im Rahmen der öffentlichen Daseinsvorsorge jetzt und in Zukunft sichergestellt.”(Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021, S. 198).
“Es besteht jedoch Verbesserungsbedarf bei der Gewässer- bzw. Wasserqualität (6.3). Hier sind noch weitere Anstrengungen erforderlich. Mit der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) sind die Ziele für den guten Zustand für Oberflächengewässer und Grundwasser bereits auf europäischer Ebene festgelegt und national in das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und verschiedene Verordnungen überführt worden. Die Ziele müssen bis spätestens 2027 erreicht werden.” (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021, S. 198)
Im SDG 6 sind erstmals internationale Ziele zum Zugang zu Trinkwasser, zur Sanitärversorgung und Hygiene für alle Menschen vereinbart worden. (6.1 und 6.2) Es werden auch Ziele für Abwassermanagement und Gewässerschutz (6.3), für die langfristige Wasserverfügbarkeit und für die effiziente Wassernutzung sowie für die Förderung von integriertem Wasserressourcenmanagement (6.4 und 6.5) benannt. In der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie (2021) wird betont, dass der Erhalt von Wasserkreisläufen und die dauerhafte Versorgung mit Wasser den Schutz aller Wasserressourcen vor Verschmutzung und Übernutzung erforderlich macht. “Dies umso mehr, weil durch die Auswirkungen des Klimawandels saisonale und/oder regionale Wasserknappheit zunimmt und verstärkt zu erwarten ist. Das Wassermanagement in Deutschland beeinflusst damit weitere deutsche Nachhaltigkeitsziele direkt oder indirekt und besitzt eine sektorübergreifende Bedeutung für die nachhaltige Entwicklung in Deutschland.” (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021, S. 198).
Das Problem ist nur, dass der Gewässerschutz insgesamt nicht ausreichend ist, wie in der Nachhaltigkeitsstrategie deutlich festgestellt wird (ebd: 199):
“Trotz der erheblichen Fortschritte im Gewässerschutz haben alle der 9.900 Oberflächenwasserkörper und gut ein Drittel der 1.000 Grundwasserkörper in Deutschland den guten Zustand oder das gute Potenzial nach WRRL nicht erreicht. Hierfür sind hohe Nährstoffbelastungen, in Fließgewässern vor allem durch Phosphat, sowie die Belastung mit ubiquitär vorhandenen Stoffen wie Quecksilber, dessen Grenzwert in allen Gewässern überschritten wird, verantwortlich, die insgesamt zu einer flächendeckenden Verfehlung des guten chemischen Zustands führen. Hauptgründe dafür, dass die Oberflächengewässer den guten ökologischen Zustand nicht erreichen, sind Verbauung, Begradigung und die durch Querbauwerke unterbrochene Durchgängigkeit der Fließgewässer.” (ebda, S. 199)
Abwasserreinigung
In Kläranlagen wird das Abwasser bestmöglich aufbereitet. Dazu arbeiten üblicherweise mehrere Reinigungsstufen, wie das Beispiel der Jenaer Kläranlage zeigt (Jena Wasser o. J.).
- Mechanische Stufe – Zuhebewerke und Rechenanlage: Diese besteht aus einer Rechenanlage oder Siebanlage, die grobe Verschmutzungen abscheidet.
- Mechanische Stufe – Sand- und Fettfang: In einem Sandfang oder Absetzbecken werden weitere, aber schwere Verunreinigungen entfernt.
- Mechanische Stufe – Vorklärung: In einem Vorklärbecken wird die Strömungsgeschwindigkeit soweit herabgesetzt, dass sich ungelöste organische Stoffe (Fäkalien, Papier) absetzen.
- Biologische Stufe – Belebungsbecken: Im Belebungsbecken wird das Abwasser biologisch gereinigt. Mikroorganismen (Belebtschlamm) bauen mithilfe von eingeblasenem Sauerstoff (belüftete und unbelüftete Beckenzonen) schädliche Verbindungen aus Kohlenstoff und Stickstoff ab.
- Biologische Stufe – Anaerobbecken: Dieses Becken ist unbelüftet. Durch den fehlenden Sauerstoff können Mikroorganismen besser Phosphorverbindungen (aus Wasch- und Reinigungsmitteln) abbauen.
- Biologische Stufe – Nachklärbecken: Im Nachklärbecken wird der Belebtschlamm abgetrennt, indem er sich absetzt. Überschüssiger Schlamm wird abgesaugt und weiterbehandelt.
- Faulturm: Hier werden biologische Stoffe im Schlamm von Bakterien abgebaut. Das entstehende Faulgas aus Methan und Kohlendioxid wird als sogenanntes Klärgas in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Die Kläranlage kann so fast energieautark betrieben werden..
Nachhaltige Abwassertechnik
Abwasseraufbereitung und Wasserwiederverwendung
Gereinigtes kommunales Abwasser kann durch Kombination verschiedener Aufbereitungstechnologien (z. B. Ultrafiltration, Umkehrosmose, Aktivkohlefiltration, UV-Desinfektion) in unterschiedlichen Qualitäten für unterschiedliche Nutzungszwecke erzeugt werden. Mögliche Einsatzmöglichkeiten sind zum Beispiel als Wasch- oder Betriebswasser in der Industrie, zur Straßenreinigung, zur Grundwasseranreicherung sowie zu Bewässerungszwecken. Durch die Substitution von Trinkwasser durch Brauchwasser können die Grundwasserressourcen geschont werden (WAVE 2022).
Mit rund 1,3 Prozent (Stand 2016) ist der Anteil der landwirtschaftlichen Bewässerung an den Gesamt Wasserentnahmen in Deutschland noch sehr gering. Der Bewässerungsbedarf in der Landwirtschaft kann sich jedoch regional aufgrund des Klimawandels erhöhen und die Grundwasserneubildung übersteigen (UBA 2021c). Die Wiederverwendung von Wasser (Reuse) rückt daher stärker in den Fokus von Forschungsprojekten. Eine Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser für die landwirtschaftliche Bewässerung ist technisch möglich. Während Länder mit größerer Wasserknappheit wie Spanien, Frankreich und Zypern bereits aufbereitetes Abwasser erfolgreich zur Bewässerung nutzen, sind Bedarf und Umsetzung in Deutschland umstritten. Mit der Einrichtung einer weitergehenden Abwasserreinigung zur Entfernung von Arzneimittelrückständen steht dem Einsatz des gereinigten Abwasser kaum noch etwas im Wege. Im Mittelpunkt sollten jedoch ganzheitliche Wassernutzungskonzepte stehen, da weitere Nutzungsbedarfe bestehen, wie der Mindestabfluss der Gewässer oder die Grundwasserneubildung (Rose 2021).
Gewässer- und Wasserqualität in Deutschland
Das SDG 6 ist in Deutschland, bezogen auf die Trinkwasser- und Sanitärversorgung, sichergestellt. Im Bereich der Gewässer- bzw. Wasserqualität (6.3) sind jedoch noch weitere Anstrengungen erforderlich, um die Ziele für den guten Zustand von Oberflächengewässer und Grundwasser zu erreichen, wie sie mit der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) festgelegt sind. National wurde die EU-WRRL in das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und verschiedene Verordnungen überführt (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021). Im aktuellen Bewirtschaftungszeitraum (2022-2027) zur Umsetzung der EU-WRRL sollen bis 2027 möglichst viele Maßnahmen verwirklicht werden, um die Ziele der Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen (UBA 2021i).
Grundwasser
Die Grundwasserkörper in Deutschland befinden sich zu rund 95 Prozent in einem guten mengenmäßigen Zustand. Der chemische Zustand wird zu rund 67 Prozent als gut bewertet und zu rund 33 Prozent als schlecht (UBA 2021i, S. 63,64). Die Hauptursache für einen schlechten chemischen Zustand sind nach wie vor Belastungen des Grundwassers durch Nitratverbindungen (UBA 2021i).
Zur Verbesserung des Zustandes der Grundwasserkörper sind im Rahmen des Bewirtschaftungsplans zur Umsetzung der EU-WRRL verschiedene Maßnahmen bis 2027 vorgesehen (UBA 2021i:73):
- Reduzierung von Belastungen durch Wasserentnahmen
- Reduzierung der Belastungen aus Punktquellen – vorrangig im Bereich Altlasten und Altstandorte
- Reduzierung von Nähr- und Schadstoffen aus der Landwirtschaft
- Beratungen und Forschungsvorhaben
Oberflächengewässer
Gegenwärtig (2021) erreichen 9 Prozent der Oberflächengewässer in Deutschland einen guten oder sehr guten ökologischen Zustand bzw. Potenzial (UBA 2021i). Zentraler Faktor in der Bewertung des ökologischen Zustands der Wasserkörper (i. e. Fluss, Flussabschnitt, See, Speicherbecken oder Teil eines Kanals; BMUV 2017) ist die Gewässerbiologie. Hierbei wird der Zustand der biologischen Gruppen Fischfauna, Makrozoobenthos, Makrophyten und Phytobentos bewertet (gefundene Arten, Häufigkeit etc., UBA 2021i). Hauptgründe dafür, dass die überwiegende Anzahl der Oberflächengewässer den guten ökologischen Zustand nicht erreichen sind Verbauungen, Begradigungen sowie Querbauwerke, welche die Durchgängigkeit der Fließgewässer unterbrechen (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021). Da Fische zu bestimmten Zeiten verschiedene Lebensräume benötigen, reagieren sie besonders empfindlich auf Unterbrechungen im Flusslauf. Phytobenthos hingegen reagiert stark, wenn zu viele Nährstoffe ins Gewässer gelangen (UBA 2021i).
Der chemische Zustand aller Wasserkörper in Deutschland wird als nicht gut bewertet. Maßgeblich sind hier ubiquitäre Stoffe (ubiquitär = überall verbreitet) wie Quecksilber, Bromdiphenylether (BDE), Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Perfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) (insgesamt acht). So sind in Fischen überall die Umweltqualitätsnormen für bestimmte Flammschutzmittel sowie für Quecksilber überschritten (UBA 2021i). Werden die ubiquitären Stoffe bei der Bewertung des chemischen Zustands nicht berücksichtigt, sind 84 Prozent der Oberflächengewässer in einem guten Zustand (BMUV 2017).
Zur Verbesserung des Zustandes der Oberflächengewässer sind im Rahmen des Bewirtschaftungsplans zur Umsetzung der EU-WRRL verschiedene Maßnahmen bis 2027 vorgesehen (UBA 2021i:73):
- Reduzierung von Abflussregulierungen und morphologischen Veränderungen – durch Renaturierungen, Herstellung der Durchgängigkeit etc.
- Reduzierung von Belastungen durch Wasserentnahmen – in der Regel zur Garantie einer ökologische Mindestwasserführung
- Reduzierung der Belastungen aus Punktquellen (Eintrag von Nähr- und Schadstoffen) – u. a. durch Maßnahmen an kommunalen Kläranlagen und Behandlung von Misch- und Niederschlagswasser
- Reduzierung der Belastungen aus diffusen Quellen – durch Verminderung von Belastungen aus der Landwirtschaft
- Beratungen und Forschungsvorhaben
Verschmutzung und wassergefährdende Stoffe
Zum Thema “Schadstofffreie Umwelt” – ein Transformationsbereich in der Fortschreibung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie – wird festgestellt: “Ein hohes Schutzniveau für Mensch und Umwelt stärkt gesundheitliche ebenso wie gesellschaftliche und wirtschaftliche Resilienz. „Dies kann letztlich nur erreicht werden durch weitgehende Substitution schädlicher Stoffe bzw. durch Vermeidung der Absonderung schädlicher Stoffe in die Umwelt.” (Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021, S.59) Zur Umsetzung dieser Ziele soll die europäische Chemikalienverordnung REACH (EU-Chemikalienverordnung) dienen mit “ggf.entsprechenden Risikomanagementmaßnahmen” (ebda., S. 66).
Wassergefährdende Stoffe werden in vier Gefährdungsstufen eingeteilt: “allgemein wassergefährdend” (awg), “schwach wassergefährdend” (WGK 1), “deutlich wassergefährdend” (WGK 2) und “stark wassergefährdend” (WGK 3). (Verordnung über Anlagen mit wassergefährdenden Stoffen – AwSV, die die Fortschreibung der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe – VwVwS – ist (UBA 2019b).
Wenn Stoffe oder Gemische / Materialien als wassergefährdend erkannt werden, ist eine Prüfung von Ersatzstoffen angebracht, eine “Substitutionsprüfung”. Dabei soll für die gleiche Anwendung und Produktqualität ein Ersatz gefunden werden, um einen möglichst nicht gefährdenden Stoff etc. einsetzen zu können.
Die Feststellung der Gefährdung durch Stoffe oder Gemische ist kompliziert, weil es kein allgemein verbindliches System dafür gibt. Aber die Beurteilung von gefährdenden Stoffen ist sowohl für die Ökosysteme als auch für die Gesundheit der damit Arbeitenden und für die ggf. betroffenen Menschen in unmittelbarer Umgebung einer Baustelle von hoher Relevanz. Daher sollte möglichst frühzeitig im Planungsprozess von Baumaßnahmen über die Verwendung von Alternativstoffen beraten werden (weitere Informationen: UBA-Fachinformationsveranstaltung 2020; Rigoletto -Suchmaschine Stoffeinstufungen; Bundesanzeiger neue und geänderte Stoffeinstufungen).
Wichtige gesetzliche Grundlagen in Bezug auf die Vermeidung von Verschmutzung oder Verunreinigung von Wasser sind die folgenden:
- Wasserhaushaltsgesetz (WHG),
- Europäische Wasserrahmenrichtlinie (EU – WRRL),
- Grundwasserrichtlinie,
- Oberflächengewässerverordnung (OGewV),
- Bodenschutzgesetz (BBodSchG)
- Richtlinie über Umweltqualitätsnormen und
- Wassergesetze der Bundesländer.
Wesentliche betriebliche Maßnahmen zum Schutz vor Verunreinigungen und Verschmutzungen sind zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, zur Lagerung und zum Transport von Ölen und Treibstoffen, zum Einsatz von Chemikalien, Farben und Sondermüll zu treffen. Für den Umgang mit Antifoulingstoffen mit biozider Wirkung bei der Verarbeitung, beim Schleifen, Absanden und Reinigen ist darauf zu achten, dass anfallende Abschlämmungen aufgefangen und als Sondermüll entsorgt werden.
Zusätzlich zu diesen Vorgaben ist der Einsatz von nicht wassergefährdenden Stoffen zu prüfen. Damit ist der Einsatz von Verbrauchsstoffen, die biologisch abbaubar sowie lösungsmittelarm, schadstoffarm und emissionsarm sind, so oft wie möglich zu bevorzugen. Grundsätzlich sind Geräte, Werkstoffe, Arbeitsmaterialien und Baustoffe vorzuziehen, die gewässer- und umweltschonend hergestellt wurden. Bei der Auswahl von Produkten sollte auf Unternehmen zugegriffen werden, die über Zertifizierungen wie “Umwelt-Audit” verfügen oder die den DNK – Deutschen Nachhaltigkeitskodex anwenden (DNK o. J.). Bei Auftragsvergaben und Ausschreibungen ist auf nachhaltige Herstellung und Beschaffenheit der Produkte zu achten.
Mikroplastik
Mikroplastik spielt im Hinblick auf Wasser und Wäsche eine bedeutende Rolle. Es handelt sich hierbei um feste, unlösliche, partikuläre und nicht biologisch abbaubare synthetische Polymere in einem Größenbereich von weniger als 5 Millimetern bis 1.000 Nanometer (UBA 2020a, Quarks 2022). Mikroplastik wird unterschieden in primäres und sekundäres Mikroplastik. Als primäres Mikroplastik werden Partikel bezeichnet, die bei Eintritt in die Umwelt bereits im Größenbereich von Mikroplastik sind. Primäres Mikroplastik Typ A wird bereits in diesem Größenbereich eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise Partikel, die in der Kosmetik- und Körperpflege-Industrie eingesetzt werden. Primäres Mikroplastik Typ B entsteht während der Nutzungsphase. Hierzu gehören zum Beispiel der Abrieb von Autoreifen, oder Fasern aus synthetischen Textilien, die beim Waschen ins Abwasser gelangen. Sekundäres Mikroplastik entsteht bei dem Zerfall größerer Kunststoffteile im Verwitterungsprozess z. B. durch Wellenbewegung und Sonneneinstrahlung (vgl. Quarks 2022).
Mikroplastik in der Nahrungskette
Diese kleinsten Kunststoffteilchen werden vor allem mit der Kosmetik in Verbindung gebracht (z. B. in Peelings, Haarshampoo oder als Binde- und Füllmittel in flüssigen Waschmitteln). Auch Plastikflaschen mit (Mineral-)Wasser enthalten Mikroplastik (Schymanski 2018). Allerdings können sie auch in Putzlappen und Schwämmen verwendet werden (Quarks 2022). Über das Abwasser gelangen diese Stoffe ins Meer. Dort ziehen sie Gifte an, werden von Tieren aufgenommen und gelangen so in die Nahrungskette. Allerdings konnte bisher mit Relevanz für die Nahrungskette vor allem in Fischen Mikroplastik nachgewiesen werden, welches wir dann schlussendlich aufnehmen (Quarks 2022). Das Bundesamt für Risikobewertung (BfR) und auch die WHO sehen die Aufnahme (der bisherigen Mengen?) nicht als gesundheitsrelevant an. So sagt das BFR über die richtige Verwendung mit Kosmetikprodukten wie Cremes: “Bei dieser Partikelgröße ist bei vorhersehbarem Gebrauch der Produkte eine Aufnahme über die gesunde und intakte Haut nicht zu erwarten” (BfR zitiert nach Quarks 2022). Maria Neira von der WHO beschreibt das Risiko von Mikroplastik in Trinkwasser und in PET-Flaschen wie folgt: “Nach allen aktuell verfügbaren Informationen gehe von der derzeitigen Mikroplastik- Konzentration in Trinkwasser allerdings auch keine Gefahr aus”. Relevant aber unbeantwortet ist hierbei die Frage, wie es um die aerosolen Bestandteile des Mikroplastiks aus dem Reifenabrieb oder von Kunstrasenplätzen steht, die eine wesentliche Quelle für Mikroplastik sind (ADAC 2022, Fraunhofer Umsicht 2021). Alles in allem ist der Stand der Forschung zu den Risiken von Mikro- oder gar Nano-Plastik (kleinste Plastikteilchen) unbefriedigend, weshalb ein nachhaltiges Verhalten und ein nachhaltiger (Mikroplastik-freier) Einkauf angeraten sind.
Mikroplastik in urbanen Wasserkreisläufen
Verschiedene Forschungsprojekte beschäftigen sich mit Lösungsmöglichkeiten zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf. Spezielle Probenahme und Probenbehandlung zur Analyse von Mikroplastik befinden sich noch im Aufbaustadium, um in Zukunft fundiertere Aussagen über Mikroplastik in urbanen Wasserkreisläufen treffen zu können (TU Berlin 2017). In Pilotversuchen werden Filtermaterialien zum Rückhalt von Mikroplastik auf Kläranlagen sowie in Mischwasserüberläufen und Straßenabflüssen entwickelt und getestet (KWB o. J.; DECHEMA o.J.).
Mikroplastik in uns
Laut einer Studie der Medizinischen Universität Wien aus dem Jahr 2019 gelangen durchschnittlich pro Person und Woche 5 Gramm Plastik in den menschlichen Magen-Darm-Trakt (Schwab et al. 2019). Dieses Gewicht entspricht in etwa dem Gewicht einer Kreditkarte. In die Nahrungskette gelangen Mikro- und Nanoplastikpartikel (MNP) unter anderem aus Verpackungsabfall. In den Körper werden die Plastikteilchen nicht nur über Lebensmittel wie insbesondere Fisch und andere Meeresbewohner sowie über das Meersalz in den Körper geschleust. Auch Getränke in Plastikflaschen spielen eine Rolle. Deshalb empfiehlt es sich, auf Plastikflaschen zu verzichten. „Wer die empfohlenen 1,5 bis zwei Liter Wasser pro Tag aus Plastikflaschen trinkt, nimmt […] allein auf diese Weise rund 90.000 Plastikpartikel pro Jahr zu sich. Wer zu Leitungswasser greift, kann – je nach geografischer Lage – die Menge auf 40.000 reduzieren“ (DERSTANDARD 2022:1, Wright et al. 2019). Eine neue Studie hat erstmals Mikroplastik im menschlichen Blut nachgewiesen. Drei Viertel der Getesteten hatten laut der Studie der Freien Universität Amsterdam nachweislich Kunststoff im Blut. Die Untersuchung waren der erste Beweis dafür, dass Kunststoffpartikel in den menschlichen Blutkreislauf gelangen können. Die Gesamtkonzentration von Kunststoffpartikeln im Blut der 22 Probandinnen und Probanden betrug durchschnittlich 1,6 µg/ml, was einem Teelöffel Kunststoff in 1.000 Litern Wasser (zehn große Badewannen) entspricht. Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen und Polymere von Styrol waren die häufigsten Kunststoffarten, gefolgt von Poly(methylmethacrylat), die in den Blutproben gefunden wurden. Auch Polypropylen wurde analysiert, aber die Konzentrationen waren zu gering für eine genaue Messung (Leslie et al., 2022).
Quellenverzeichnis
ADAC (2022): Dem Mikroplastik auf der Spur: Weniger Reifenabrieb ist möglich. Online: https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/ausstattung-technik-zubehoer/reifen/reifenkauf/reifenabrieb-mikroplastik/
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung (2022): Digitalisierung und Nachhaltigkeit – was müssen alle Auszubildenden lernen? Online: www.bmbf.de/bmbf/de/bildung/berufliche-bildung/rahmenbedingungen-und-gesetzliche-grundlagen/gestaltung-von-aus-und-fortbildungsordnungen/digitalisierung-und-nachhaltigkeit/digitalisierung-und-nachhaltigkeit
BMUV Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (2017): Zustand der Oberflächengewässer. Online: https://www.bmuv.de/themen/wasser-ressourcen-abfall/binnengewaesser/fluesse-und-seen/zustand-der-oberflaechengewaesser
BMUV Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (2019): Ergebnisse der Phase 2 des Stakeholder-Dialogs “Spurenstoffstrategie des Bundes” zur Umsetzung von Maßnahmen für die Reduktion von Spurenstoffeinträgen in die Gewässer. Online: https://www.bmuv.de/download/ergebnisse-der-phase-2-des-stakeholder-dialogs-spurenstoffstrategie-des-bundes
BMUV und BMEL (2020): Nitratbericht 2020. Gemeinsamer Bericht der Bundesministerien für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit sowie für Ernährung und Landwirtschaft. Online: https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Binnengewaesser/nitratbericht_2020_bf.pdf
DECHEMA MachWas (o. J.): OEMP: Optimierte Materialien und Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf. Online: https://machwas-material.de/Verbundprojekte/Materialien+f%C3%BCr+weitere+Anwendungen+in+der+Wassertechnik/OEMP.html
DESTATIS-Statistisches Bundesamt (2022): Indikatoren der UN-Nachhaltigkeitsziele 2022. Online unter: http://sdg-indikatoren.de/
DNK Deutscher Nachhaltigkeitskodex (o. J.): Deutscher Nachhaltigkeitskodex (DNK). Online: https://www.deutscher-nachhaltigkeitskodex.de/
Deutsche Nachhaltigkeitsstategie DNS (2021): Weiterentwicklung 2021. online: https://www.bundesregierung.de/resource/blob/998194/1875176/3d3b15cd92d0261e7a0bcdc8f43b7839/deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-2021-langfassung-download-bpa-data.pdf
DERSTANDARD (2022): Ein Mensch isst pro Woche eine Kreditkarte. Diese Menge an Mikro- und Nanokunststoffpartikeln nehmen wir laut Med-Uni Wien im Magen-Darm-Trakt auf. Online:
Fraunhofer Umsicht (2021): Fraunhofer UMSICHT untersucht Nachhaltigkeit von Kunstrasenplätzen.Online:https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/pressemitteilungen/2021/systemanalyse-kunstrasenplaetze.html
Jena Wasser (o. J.): Die Funktionsweise einer Kläranlage. Online: https://www.jenawasser.de/fileadmin/inhalte/1_Zweckverband/Aqua-Agenten-Arbeitsblaetter/Arbeitsblatt_Abwasser_1-von-2_Funktion_einer_Kla__ranlage.pdf
KWB Kompetenzzentrum Wasser Berlin (o. J.): Entfernung von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf. Online: https://www.kompetenz-wasser.de/de/forschung/projekte/oemp
Leslie et al. (2022): Heather A. Leslie, Martin J.M.van Velzen, Sicco H.Brandsma, A. DickVethaak, Juan J.Garcia-Vallejo, Marja H.Lamoree: Discovery and quantification of plastic particle pollution in human blood. Environment International Volume 163, May 2022
Oberflächengewässerverordnung (OGewV): Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasserrecht/recht-der-oberflaechengewaesser
Quarks (2022): Wie gefährlich ist Mikroplastik? Online: www.quarks.de/umwelt/muell/fakten-zu-mikroplastik/
Rose, E. (2021): Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser – ein Weg für die Landwirtschaft? KWB Kompetenzzentrum Wasser Berlin. Online: https://www.kompetenz-wasser.de/de/newsroom/news/nl56-aktuelles
Schwab et al. (2019): Philipp Schwabl, Sebastian Köppel, Philipp Königshofer, Theresa Bucsics, Michael Trauner, Thomas Reiberger, and Bettina Liebmann: Detection of Various Microplastics in Human Stool. Annals of Internal Medicine. DOI: 10.7326/M19-0618i.
Schymanski, Dana (2018) / Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland-Emscher-Lippe: Untersuchung zu Mikroplastik in Lebensmitteln und Kosmetika. Zusammenfassung einer Studie der Universität Münster. Online: www.cvua-mel.de/index.php/aktuell/138-untersuchung-von-mikroplastik-in-lebensmitteln-und-kosmetika
TU Berlin (2017): Mikroplastik im Wasserkreislauf. Online: https://www.fona.de/de/mikroplastik-im-wasserkreislauf#nav–container
UBA Umweltbundesamt (2019b): Wassergefährdende Stoffe. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/wassergefaehrdende-stoffe
UBA Umweltbundesamt (2020a): Was ist Mikroplastik? Online: www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/was-ist-mikroplastik
UBA Umweltbundesamt (2021b): Arzneimittel in der Umwelt: Eintrag und Vorkommen. Online: www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/arzneimittel/humanarzneimittel/arzneimittel-umwelt
UBA Umweltbundesamt (2021b): Umweltdelikte 2019. Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/2021-12-28_texte_180-2021_umweltdelikte_2019.pdf
UBA Umweltbundesamt (2021c): Wasserwiederverwendung. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasser-bewirtschaften/wasserwiederverwendung#nutzung-aufbereiteten-wassers-zur-ressourcenschonung-in-der-europaischen-union
UBA Umweltbundesamt (2021i): Die Wasserrahmenrichtlinie. Gewässer in Deutschland 2021. Fortschritte und Herausforderungen. Online: https://gewaesser-bewertung.de/files/221010_uba_fb_wasserrichtlinie_bf.pdf
Amtsblatt der europäischen Gemeinschaften (2000): Richtlinie 2000/60/eg des europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik. Online: https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:5c835afb-2ec6-4577-bdf8-756d3d694eeb.0003.02/DOC_1&format=PDF
UBA Umweltbundesamt (o. J.): Chemikalien / REACH. Online: https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/reach-chemikalien-reach
Wasserhaushaltsgesetz vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S.2585), das zuletzt durch Artikel 2 des Gesetzes vom 4. Dezember 2018 (BGBl. I S.2254) geändert worden ist. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/whg_2009/
WavE BMBF-Fördermaßnahme “Zukunftsfähige Technologien und Konzepte zur Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch Wasserwiederverwendung und Entsalzung” (2022): Themenfeld Wasserwiederverwendung durch Nutzung von behandeltem kommunalen Abwasser. Online: https://bmbf-wave.de/Publikationen/WavE+Publikationen/_/WavE_Themenheft_Kommunal_ezl_Links.pdf
Wolf, M.; Londong, J. (2020): Transformation der Siedlungswasserwirtschaft – Steuerungsmechanismen im Diskurs ressourcenorientierter Systemansätze am Beispiel Thüringen. Raumforschung und Raumordnung, 2020, 78(4)1-15. Online: https://kommunen-innovativ.de/sites/default/files/18694179_-_raumforschung_und_raumordnung_spatial_research_and_planning_transformation_der_siedlungswasserwirtschaft_-_steuerungsmechanismen_im_diskurs_ressourcenorientierter_systemansaetze_am_beispiel.pdf
Wright S et al. (2019): Stephanie Wright, Ian Mudway The Ins and Outs of Microplastics. Editorial. Annals of Internal Medicine. DOI: 10.7326/M19-2474.
SDG 7 Bezahlbare und saubere Energie
“Zugang zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle sichern”
Das SDG 7 beinhaltet soziale und ökologische Anforderungen an den Klimaschutz, die sich aus der Erzeugung und der Nutzung von Energie ergeben. Für den Beton- und Stahlbetonbau sowie den Betonfertigteilbau sind daher vor allem drei Unterziele wichtig (Destatis 2022):
SDG 7.1 “Bis 2030 den allgemeinen Zugang zu bezahlbaren, verlässlichen und modernen Energiedienstleistungen sichern.”
SDG 7.2 “Bis 2030 den Anteil erneuerbarer Energie am globalen Energiemix deutlich erhöhen.”
SDG 7.3 “Bis 2030 die weltweite Steigerungsrate der Energieeffizienz verdoppeln.”
Beim SDG 7 “Bezahlbare und saubere Energie” geht es im wesentlichen um den “allgemeinen Zugang zu bezahlbaren, verlässlichen und modernen Energiedienstleistungen” sowie darum den “Anteil erneuerbarer Energie zu erhöhen”(Destatis 2022) , da ökologische und das Klima schützende Anforderungen schon durch andere SDGs (insbesondere 13, 14 und 15) abgedeckt werden.
“Saubere Energie”, wie dies in SDG 7 genannt wird, bedeutet heute für den Klimaschutz grundsätzlich der Umstieg auf erneuerbare Energien (EE) sowie eine höhere Energieeffizienz. Weitere Probleme der Energieerzeugung mit der Nachhaltigkeit betreffen
- Umweltschutz und Arbeitsbedingungen bei der Rohstoffgewinnung
- Ökologische und Gesundheitsfolgen der Energienutzung, insbesondere bei der Verbrennung
- Flächenkonkurrenzen bei dem Anbau von Energiepflanzen (Mais, Zuckerrohr u. a.)
Die Schnittmenge für das SDG 7 ergibt sich aus den Nummern a und b der Standardberufsbildposition (BIBB 2020):
c) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
d) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
Dieses Kapitel beschreibt die Grundlagen einer nachhaltigen Energiewende. Aufgezeigt werden die verschiedenen regenerativen Energieträger und die technischen Möglichkeiten der Erzeugung regenerativer Energie, deren stationären und mobilen Einsatzmöglichkeiten sowie Hinweise zur rationellen Energieverwendung. Ferner wird auf einige für die Bauwirtschaft relevante Aspekte zur energiebedingten Rohstoffgewinnung hingewiesen.
Die menschliche Entwicklung ist weltweit auf Energie angewiesen. Bisher wurde die Energie vor allem aus fossilen Energieträgern erzeugt, bei deren Verbrennung Treibhausgase in die Atmosphäre freigesetzt werden und dort den Klimawandel bewirken. Um weiteren erheblichen Schäden des Klimawandels mit enormer Zerstörungen und Kosten in weiten Teilen der Welt entgegenzuwirken, ist die Decarbonisierung der Wirtschaft und insbesondere des Energiesystems zwingend notwendig für das Überleben auf diesem Planeten.
Insgesamt belief sich die Energieverwendung im Baugewerbe im Jahr 2018 auf ca. 200.00 TJ. Mit fast der Hälfte davon war Diesel der überwiegend eingesetzte Energieträger. Es folgen mit gut einem Viertel sonstige Mineralölprodukte. Elektrischer Strom und Gase wurden zu je 7 Prozent eingesetzt; leichtes Heizöl zu 4,8 Prozent und Ottokraftstoffe zu 2,4 Prozent. Nur ein geringer Anteil von 2,4 Prozent wird aus erneuerbaren Energien in Form von Biokraftstoffen genutzt (UBA 2022b, Hauptverband der Deutschen Bauindustrie 2022).
Erneuerbare Energien
Die einfachste Maßnahme zum Umstieg auf erneuerbare Energien ist der Bezug von Ökostrom. Die Produktion erfolgt dabei in der Regel aus Wind, Sonne, Biomasse und Wasserkraft. Im ersten Halbjahr 2022 lag der Anteil der Erneuerbaren bei 51,6 Prozent. Da die Stromproduktion aus verschiedenen Quellen schwankend ist, zeigt erst die Jahresendbilanz, wie die Verteilung sein wird. In 2021 stammten 23 Prozent der gesamten Stromproduktion aus Windkraft, 9,8% aus der Photovoltaik, 8,8 Prozent aus Biomasse und 4 Prozent aus Wasserkraft. Braun- und Steinkohle lieferten 20,7 Prozent des Stroms, Erdgas 10,5 Prozent und die Kernenergie gut 13,3 Prozent (Stromreport 2022).
Wichtig sind hinsichtlich des Ziels “bezahlbarer Energie” vor allem die Kosten von Strom und Wärme. Die Stromgestehungskosten waren in 2021 wie folgt (ISE 2021, gerundet): Dachkleinanlagen 6-11 Cent/kWh, große Dachanlagen 5-10 Cent/kWh, Freiflächenanlagen 3-6 Cent/kWh. Die Stromgestehungskosten fossiler Stromerzeugung lagen in 2021 zwischen 8-13 Cent/kWh für Gas- und Dampfkraftwerke, zwischen 11-28 Cent/kWh bei Gaskraftwerken, 10-15 Cent/kWh Braunkohlekraftwerke sowie 11-20 Cent/kWh bei Steinkohlekraftwerken. Für Kernkraft, mit Rückbau und Endlagerung werden die Stromgestehungskosten auf 50 bis 100 Cent/kWh geschätzt (Siemens-Stiftung 2015). Die konkreten Stromgestehungskosten sind von einer Reihe von Faktoren abhängig. Dazu zählen der Standort (z. B. Entfernung zwischen Kraftwerk und Abbaugebiet), Größe und Alter der Anlagen, Subventionen, Wartung, Abschreibungen sowie die verbaute Erzeugungstechnologien.
Im Folgenden wird eine Übersicht über die wichtigsten Technologien zur Nutzung der Erneuerbaren Energien gegeben:
Solarenergie: Solarenergie mit Hilfe von Photovoltaik ist mit gut 21 Prozent der EE-Stromproduktion (Stromreport 2022) seit 2007 stark ausgebaut worden und damit die jüngste breit genutzte erneuerbare Stromquelle (vgl. die Graphik auf Wikimedia 2020). Ab 2013 stagnierte der Zuwachs von Solarenergie, weil die Konditionen der Einspeisung verschlechtert wurden. Insbesondere die Energiekrise im Zuge des Ukraine Krieges zeigt, dass der Ausbau jetzt stark beschleunigt werden muss.
Solarthermie: Es stehen jährlich 1.050 KWh/m2 Solarstrahlung für die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme zur freien Verfügung. Hiermit lassen sich Strom sowie Wärme für Heizung und Warmwasser erzeugen. In Deutschland wird Solarthermie dennoch nur in weniger als 10 Prozent (co2online 2021) der Heizanlagen für Häuser und Wohnungen genutzt.
Windenergie: 50 Prozent des EE-Stromes in Deutschland wurden 2021 aus Windenergie erzeugt (Stromreport 2022). Der Ausbau hat wesentlich in den Jahren von 2000 bis 2017 stattgefunden. Seitdem ist der Zuwachs geringer, weil sich lokal viele Menschen gegen Windkraftanlagen wehren. Seit Ausbruch des Ukraine-Krieges und dem damit verbundenen Gaslieferstopp Rußlands, sowie seit den deutlichen Auswirkungen der Klimakrise (Waldbrände, Flut), werden wieder höhere Ausbauziele der Windenergie genannt.
Wärmeerzeugung: Zur Wärmeerzeugung können Bioenergie (insbesondere Festbrennstoffe wie Holz) sowie die Umgebungs- bzw. bodennahe Erdwärme eingesetzt werden. Wie bei der Stromerzeugung aus Wasserkraft gibt es für die Verbrennung von Biomasse kein Wachstumspotenzial mehr, sondern muss auf “ein naturverträgliches Maß begrenzt” werden (UBA 2021b). Im Gegensatz dazu setzt die Bundesregierung auf den Ausbau der Nutzung von Umgebungswärme, wozu auch die bodennahe Erdwärme gehört (Tagesschau 2022).
Photovoltaik
Solarthermie erzeugt warmes oder heißes Wasser, zusammen mit einem Wärmespeicher kann dann insbesondere in den Sommermonaten ein erheblicher Teil des Wärmebedarfs mit Solarenergie CO2-frei bereitgestellt werden. Das Prinzip ist ganz einfach: Das Sonnenlicht erwärmt die Solarflüssigkeit (Wasser-Glykol-Gemisch) und über einen Wärmtauscher erwärmt die heiße Solarflüssigkeit Wasser. Im folgenden werden die beiden wichtigsten Kollektortypen sowie die Wärmespeicherung und die Einbindung der Solarwärme vorgestellt:
Flachkollektoren: Bei Flachkollektoren ist der metallische Solarabsorber zwischen einer transparenten Abdeckung und einer Wärmedämmung eingefasst. Dies minimiert die Wärmeverluste des Kollektors, wodurch in Abhängigkeit der Bauart Nutztemperaturen bis 100 °C effizient bereitgestellt werden können. Das Spektrum reicht von kompakten Kollektormodulen mit ca. 2 m² bis hin zu Großflächenkollektoren mit 10 bis 12 m²
Vakuumröhrenkollektoren: Bei Vakuumröhrenkollektoren können die Wärmeverluste durch Konvektion und Wärmeleitung deutlich reduziert und somit mehr Wärme erzeugt werden. Der sinnvolle Einsatzbereich dieser Kollektoren bei 80 bis 130 °C, der höhere Wert wird mit Spiegeln auf der Rückseite erzeugt.
Speicherung: In der Regel ist ein Pufferspeicher zentraler Bestandteil einer solaren Prozesswärmeanlage, da das Solarangebot nicht immer mit dem Wärmebedarf der zu versorgenden Verbrauchsstellen zeitlich übereinstimmt. Zur Einbindung des Speichers gibt es mehrere Möglichkeiten: Typischerweise wird der mit einem Wasser-Glykol-Gemisch betriebene Solarkreis durch einen Wärmeübertrager vom Speicherkreis getrennt.
Einbindung von Solarwärme: Bei der Einbindung von Solarwärme lässt sich grundsätzlich die Versorgungs- von der Prozessebene unterscheiden. Viele Industrie- oder Gewerbebetriebe haben ein zentrales Kesselhaus zur Erzeugung von Wärme und ein Rohrnetz zur Verteilung der Wärme an die Verbrauchsstellen. Je nach Nutztemperatur wird die Wärme über Dampf (140-200 °C), Heißwasser (90-160 °C) oder Warmwasser (<100 °C) verteilt und direkt oder indirekt über einen Wärmeüberträger an die Wärmesenke abgegeben.
Bioenergie
Unter Bioenergie wird die energetische Nutzung biogener Energieträger verstanden. Biogene Energieträger sind pflanzlicher oder tierischer Herkunft. Zu den typischen biogenen Energieträgern zählen Holz und Stroh sowie ihre Derivate wie Holzschnitzel- oder -pellets. Aber auch Biogas aus der Vergärung von Bioabfällen, Ernterückständen oder von tierischen Abfällen wie Mist und Gülle-Exkremente. Obwohl bei der Verbrennung von Biomasse oder Biogas Kohlendioxid freigesetzt wird, wird die Erzeugung und Nutzung von Bioenergie als klimaneutral angesehen, denn das freigesetzte CO2 wurde während des Pflanzenwachstums der Atmosphäre entzogen. Allerdings verursacht die Verbrennung von Biomasse weitere Luftschadstoffe wie NOX und insbesondere Feinstaub (Kamine im Eigenheimbereich).
Der typische Einsatz von Biogas zur Energieerzeugung erfolgt über Blockheizkraftwerke (BHKW), die sowohl Wärme als auch Strom erzeugen. Problematisch ist der Anbau von Energiepflanzen wie z. B. Mais, Raps, Futterrüben, Hanf, Chinaschilf, schnellwachsende Bäume (Pappeln, Weiden), Zuckerrohr und Algen. In der Regel erfolgt deren Anbau in schnell wachsenden Monokulturen und haben damit einen erheblichen Einfluss auf Landschaft und Boden. Zudem kann der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zum Verlust von Biodiversität, die Düngung zur Belastung des Grundwassers und der Verbrauch von Trinkwasser zur regionalen Verknappung führen (vgl. BUND o. J. sowie UBA 2021a). Des Weiteren ist der energetische Wirkungsgrad der Biomassenproduktion mit 0,5 – 1,5 Prozent (Pflanzenforschung 2020) wesentlich geringer als der von Photovoltaik , der in der Regel 15 – 22 Prozent beträgt (Eigensonne o. J.). Zudem gibt es eine Flächenkonkurrenz – anstelle von Energiepflanzen könnten auch Feldfrüchte oder Getreide angebaut werden – im Sinne des SDG 1 “Kein Hunger”.
Erd- und Umgebungswärme
Eine Möglichkeit der Wärmeerzeugung ist die Nutzung von Temperaturunterschieden zwischen Gebäuden und ihrer Umgebung oder dem Erdreich mit Wärmepumpen. Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank oder eine Klimaanlage (Tagesschau 2022). Die Pumpe entzieht der Umgebung (z. B. dem Erdreich) mit einem Kältemittel Wärme und kühlt sie dabei ab. Ein Kompressor verdichtet das Kältemittel und erhöht dabei dessen Temperatur, die dann zur Raumheizung genutzt wird. Das Kältemittel kondensiert und gibt die Wärme frei. In einem Ventil verdampft das Kühlmittel wieder, kühlt sich dabei stark ab und kann aufs Neue der Umgebung Wärme entziehen. Zum Antrieb einer Wärmepumpe wird elektrischer Strom benötigt, der allerdings aus erneuerbaren Quellen stammen sollte. Bei der Nutzung von Erdwärme wird zwischen Tiefengeothermie und oberflächennaher Geothermie unterschieden.
Die oberflächennahe Geothermie nutzt den Untergrund bis zu einer Tiefe von ca. 400 m und Temperaturen von bis zu 25 °C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Hierzu wird die Wärme oder Kühlenergie aus den oberen Erd- und Gesteinsschichten oder aus dem Grundwasser gewonnen. Als Tiefengeothermie bezeichnet man die Nutzung der Erdwärme in Tiefen zwischen 400 und 5.000 Metern. Im Vergleich zur oberflächennahen Geothermie sind dort die Temperaturen weitaus höher. Der Vorteil der Geothermie ist ihre ständige Verfügbarkeit. Die geothermische Stromerzeugung in Deutschland steht noch am Anfang und ist noch ausbaufähig
Thermische Bauteilaktivierung
Unter einer thermischen Bauteilaktivierung wird die Nutzung massiver Bauteile zur Temperierung von Gebäuden verstanden. Synonyme Begriffe sind Baukernaktivierung, Betonkernaktivierung, Bauteilheizung bzw. -kühlung. Auch eine Fußbodenheizung lässt sich unter diesen Begriffen subsumieren (Baunetz o. J.). In der Regel handelt es sich bei der thermischen Bauteilaktivierung um massive Bauteile aus Beton wie Betondecken oder -boden, aber auch Stützpfeiler oder Bodenpfähle aus Beton lassen sich thermisch aktivieren. Die thermische Aktivierung erfolgt durch das Verlegen und Einbetonieren von Rohren, durch die in der Regel Wasser als Kühlmittel bzw. Wärmeträger fließt und so ein Temperaturunterschied zwischen Bauteil und Umgebung hergestellt wird. Als Rohre kommen meist robuste Leitungen aus hochdruckvernetztem Polyethylen (PE-Xa) zum Einsatz (Rosenkranz 2021).
Je nachdem, ob das thermisch aktivierte Bauteil Wärme von der Umgebung aufnehmen (Kühlfall) oder an die Umgebung abgeben (Heizfall) soll, wird abgekühltes oder angewärmtes Wasser durch die Rohre geleitet. Mit Vorlauftemperaturen von 22 bis 28 °C im Heizfall und 16 bis 18 °C im Kühlfall, arbeitet die thermische Bauteilaktivierung nur mit niedrigen Systemtemperaturen (Glück 1999). Gleichwohl verwandelt die thermische Bauteilaktivierung massive Boden- und Deckenplatten aus Beton in große Heiz- und Kühlflächen. Die mit ca. 30 Watt pro Quadratmeter vergleichsweise geringe Heizleistung verlangt jedoch häufig ein weiteres Heizsystem. Daher ist es üblich, die thermische Bauteilaktivierung mit einer Fußboden- oder Deckenheizung zu kombinieren, die ebenfalls mit relativ geringen Vorlauftemperaturen arbeiten. Dabei hält das thermisch aktivierte Bauteil das Gebäude fortwährend auf einer Grundtemperatur, während das zusätzliche Heizsystem in der Heizperiode für eine höhere Leistung und eine bessere Regelbarkeit sorgt (Rosenkranz 2021). Ein besonderer ökologischer Vorteil ist die gute Kombinierbarkeit der thermischen Bauteilaktivierung mit regenerativen Energiesystemen wie Wärmepumpen und thermischen Solaranlagen. Bei der Kombination mit Wärmepumpen können höhere Umgebungstemperaturen genutzt werden, was den nötigen Temperaturhub und den damit einhergehenden Strombedarf verringert. Solarthermische Systeme können insbesondere während der Übergangszeit und den dann verringerten Systemtemperaturen aufgrund der Vortemperierung durch die erwärmten Bauteile länger und effektiver für die Gebäudeheizung genutzt werden (Glück 1999).
Zudem wirken die massiven Betonbauteile wie große Speicher, die Wärme bevorraten und zeitversetzt abgeben können. Zwar ist die hohe Wärmespeicherfähigkeit der massiven Bauteile vorteilhaft und erlaubt auch saisonale Speicherung, allerdings geht die hohe Speichermasse auch mit einer enormen Trägheit einher. Dies führt zu schwerfälligen Regelungen und es dauert lange, bis geänderte Temperaturanforderungen tatsächlich im Raum spürbar sind (Bundesverband Geothermie 2020).
Ursprünglich wurde die thermische Bauteilaktivierung in Industrie- und Bürogebäuden eingesetzt, die oftmals geringere Temperaturanforderungen und Raumwärmebedarfe besitzen. In Einfamilienhäusern hingegen ist die thermisch Bauteilaktivierung aufgrund der höheren Kosten in Folge des zusätzlichen Planungs- und Montageaufwands noch wenig verbreitet (Rosenkranz 2021).
Ein weiterer Vorteil der thermischen Bauteilaktivierung ist die unsichtbare Integration der Heiz- und Kühlflächen in das Gebäude. Des Weiteren kann die thermische Bauteilaktivierung in Niedrigsenergiegebäuden den Wärmebedarf weitgehend vollständig alleine abdecken. Allerdings erfordert dies eine dichte Bauweise und setzt einen hohen Gebäudewärmeschutz voraus. Zudem gleicht die hohe Speicherfähigkeit der Betondecken Schwankungen im Energieangebot aus und sorgt für eine gleichmäßige und behagliche Wärmeverteilung. Nachteilig hingegen sind die höheren Kosten bei der Installation, die fehlende Nachrüstbarkeit sowie die schlechte Programmierbarkeit beispielsweise einer Nachtabsenkung (Rosenkranz 2021).
Beleuchtung
Beleuchtung ist in allen Berufen ein Handlungsfeld, bei dem viel Energie eingespart werden kann. Der Standard für Energieeffizienz in der Beleuchtung sind LED-Lampen und LED-Röhren. In 2009 wurde die “Glühbirne” aus Initiative der EU vom Markt genommen, anstelle dessen wurde im breiten Umfange die Energiesparlampe bzw. Leuchtstofflampe (Fachbegriff:Kompaktleuchtstofflampen) verwendet, die bei gleiche Lichtstärke wie eine 75 Watt Glühbirne nur rund 10 Watt verbrauchte. Die technische Entwicklung ging jedoch weiter hin zu LED-Lampen, die wiederum im Vergleich zur Glühbirne rund 70 Prozent bis 90 Prozent der Energie einsparen (enterga o. J., energieexperten o. J.). In Haushalten und kleinen Gewerbebetrieben ohne eigene Produktion fallen rund 10% des Stromverbrauchs für die Beleuchtung an – dies sind zwischen 350 und 600 kWh/a.
Die Bedeutung des technischen Wandel weg von der Glühbirne (und auch der Halogenbirne) hin zu LED-Technik lässt sich im Rückblick zeigen. In 2003 wurden ca. 71 TWh/a (Terawattstunden pro Jahr) Strom für die Beleuchtung verwendet. Dies waren 71.000 Gigawattstunden. Ein Atomkraftwerk erzeugt zwischen 9.000 und 13.000 GWh Strom, rein rechnerisch mussten fast 9 Atomkraftwerke nur die Beleuchtung laufen (in 2003, stromrechner.com o. J.).
Für Gewerbetreibende mit Büro und Werkstatt sind die LED-Leuchtstoffröhren besonders interessant, da bisher immer Leuchtstofflampen installiert wurden. Heutzutage gibt es LED-Röhren, die ohne Umbau in die vorhandenen Lichtkästen eingebaut werden können. Nur das Vorschaltgerät muss ggf. ausgewechselt werden. Die Einsparung liegt bei 50 Prozent des bisher genutzten Stroms (LEDONLINE o. J.). Die Vorteile neben der Energieeinsparung sind offensichtlich: Die Röhren zerbrechen nicht, sie enthalten kein Quecksilber, sie flimmern nicht und haben einen hohen Leistungsfaktor (ebd.)
Eine weitere mögliche Stellschraube bei der Beleuchtung ist die Verwendung von Strom aus regenerativen Energiequellen. Eine eigene PV-Anlage auf dem Bürogebäude oder auf dem Betriebsgelände in Verbindung mit einem Batteriespeicher kann erheblich Strom aus Sonnenlicht bereitstellen. Allerdings ist die Solarstrahlung in den Wintermonaten – gerade dann, wenn die Anzucht stattfindet, nur gering. In diesem Falle sollte zumindest der Strom aus erneuerbaren Energien – im Winter fast ausschließlich aus Windenergie – bezogen werden.
Rationelle Energienutzung und Energiesparen
Neben dem Einsatz erneuerbarer Energien zählt auch die rationelle Energienutzung zu den Maßnahmen, um das Energiesystem in Richtung Nachhaltigkeit zu transformieren. Typische Handlungsfelder der rationellen Energienutzung sind die Energieeffizienz und das Energiesparen, die beide eng miteinander verknüpft sind.
Energieeffizienz: Bei der Energieeffizienz geht es darum, Geräte und Maschinen zu nutzen, die bei gleicher Funktionserfüllung einen geringeren Energiebedarf haben. Effizienz ist dabei eine relationale Größe, die sich auf mindestens zwei vergleichbare Arten bezieht, Energie zu nutzen. Durch optimierte Prozesse sollen die quantitativen und qualitativen Verluste, die im Einzelnen bei der Umwandlung, dem Transport und der Speicherung von Energie entstehen, minimiert werden, um einen vorgegebenen (energetischen) Nutzen bei sinkendem Primär- bzw. Endenergieeinsatz zu erreichen.
Energieeffizienzkennzeichnung: In der EU gibt die Energieeffizienzkennzeichnung gemäß Verordnung (EU) 2017/1369 Auskunft über die Energieeffizienz von Elektrogeräten und weiteren Energieverbrauchern. Die Kennzeichnung erfolgt für verschiedene Gerätegruppen in Form von Etiketten auf den Geräten und in Werbematerialien. Ab dem Jahr 2021 erfolgt die Kennzeichnung der Energieeffizienz in Form von Effizienzklassen. Deren Skala reicht von „A“ bis „G“, wobei Geräte mit der höchsten Effizienz mit der Kennzeichnung “A” ausgezeichnet werden. Daneben gibt es zahlreiche weitere Kennzeichen. Bekannt ist der amerikanische Energy Star für energiesparende Geräte, Baustoffe, öffentliche/gewerbliche Gebäude oder Wohnbauten. Der Energy Star bescheinigt die jeweiligen Stromsparkriterien der US-Umweltschutzbehörde EPA und des US-Energieministeriums (www.energystar.gov). Auch nationale Umweltzeichen wie der Blaue Engel können, je nach ausgezeichnetem Produkt, aufgrund vergleichsweise hoher Energieeffizienz vergeben werden (www.blauer-engel.de). Für PKW’s gibt es ein eigenes Kennzeichen, welches die Bewertung und Kennzeichnung der Energieeffizienz neuer Personenkraftwagen hinsichtlich Kraftstoff- und Stromverbrauch regelt (Pkw-EnVKV 2020).
Stromsparen: Die Abgrenzung des Energiesparens zur Energieeffizienz ist allerdings nicht immer eindeutig, denn die Nutzung eines energieeffizienten Gerätes stellt immer auch eine Energieeinsparung gegenüber einem weniger effizienten Gerät dar. Die wichtigsten Stromsparmaßnahmen im Haushalt sind energieeffiziente Geräte (Kühl- und Gefriergeräte, Flachbildschirme u.a. m.) sowie LED-Beleuchtung. Eine Vielzahl von Energiespartipps sind z. B. bei CO2-Online zu finden (ebd. o. J.). Selbst kleine Maßnahmen wie Reduzierung des Standby-Verbrauchs summieren sich im Großen (UBA 2015). EU-weit werden die Leerlaufverluste auf jährlich 51 Mrd. Kilowattstunden geschätzt. Dies entspricht einer Energiemenge, die etwa 14 Großkraftwerke mit jeweils 800 Megawatt Leistung pro Jahr erzeugt und dabei etwa 20 Mio. t CO2 in die Atmosphäre emittieren (ebd.).
Mobilität und Logistik
Im Rahmen der sogenannten Verkehrswende spielt die Dekarbonisierung der Antriebe eine zentrale Rolle, denn die Treibhausgasemissionen der Mobilität sind, mit rund 149 Mio. t CO2-Äq bzw. fast 20% aller CO2-Emissionen allein in Deutschland im Jahr 2021, maßgeblich für den Klimawandel verantwortlich (UBA 2022). Differenziert nach verschiedenen Verkehrsarten zeigt sich, dass der Straßengüterverkehr 2020 rund 46 Mio. t CO2-Äq bzw. 30 Prozent der Verkehrsemissionen verursacht (ebd.) hat. Es sind somit zwei Trends wirksam: Zum einen eine Minderung der Emissionen (insbesondere der Schadstoffe), die aber bei LKWs deutlich größer sind (-32%) als bei PKWs (-5%). Zum anderen stieg für beide die Zahl der gefahrenen Kilometer – die PKW-Fahrleistung hat sich seit 1995 verdoppelt, die des Güterverkehrs per LKW ist um 74 Prozent gestiegen (ebd.).
In den Unternehmen wird es daher zunehmend wichtig, bei der Wahl der Verkehrs- und Transportmittel auf deren Verbräuche und Emissionen zu achten. Dies betrifft sowohl den Bereich Transport und Logistik, wie auch den Individualverkehr (z. B. Weg zur Arbeit) und Geschäftsreisen.
Geschäftsreisen
Alternative Verkehrsmittel im Individualverkehr und bei Geschäftsreisen (Bus und Bahn statt Auto oder Flugzeug) führen ebenso zur Entlastung der Umwelt wie die Wahl alternativer Transportträger in der Logistik (Bahn und Schiff statt LKW mit Verbrennungsmotoren oder Flugzeugen).
Bei Geschäftsreisen besteht vielfach die Wahl zwischen Bahn und Pkw-Nutzung, wobei die PKW-Nutzung im Mittel zum Vier- bis Fünffachen an CO2-Emissionen führt (Mein Klimaschutz o. J.). Bei innerdeutschen Flügen ist man oder Frau aufgrund der langen Check-In-Zeiten im Prinzip kaum schneller als mit der Bahn. Hier kann der UmweltMobilCheck der Deutschen Bahn eine Orientierung geben (Deutsche Bahn o. J.). Eine Fahrt von Berlin nach Hamburg führt bei PKW-Nutzung zu etwa 54 kg CO2-Äq, bei Bahnnutzung zu 0,03 kg CO2-Äq.
Sollten Geschäftsreisen mit dem Flugzeug gelegentlich unvermeidbar sein, bieten sich Kompensationsmodelle zum Ausgleich der Klimawirkung an, bei denen eine Klimakompensation erfolgt. Hierbei wird ein Geldbetrag entsprechend der verursachten Emissionen überwiesen und dieser wird in Klimaschutzprojekte investiert z. B. in den Moorschutz oder Wiederaufforstung (vgl. atmosfair o. J.). Bei einem Hin-und Rückflug von Berlin nach Shanghai entstehen ca. 4.800 kg CO2 Emissionen. Diese können durch 111 € Ausgleichszahlung kompensiert werden.
Fuhrpark für den motorisierten Individualverkehr
Der motorisierte Individualverkehr (MIV) wird mit PKW ́s durchgeführt. Alle Unternehmen besitzen zumindest ein Fahrzeug für den Geschäftsführer, größere Unternehmen stellen Dienstfahrzeuge, große Unternehmen haben ganze Fahrzeugflotten. Laut Statista gab es 2020 mehr als 5 Millionen PKWs mit einem gewerblichen Fahrzeughalter (ca. 11% des Fahrzeugbestandes, Statista 2022). Um die Emissionen im Verkehr deutlich zu reduzieren – dies ist unbedingt notwendig, um die international vereinbarten Klimaziele zu erreichen – muss der Fuhrpark auf emissionsarme Fahrzeuge umgestellt werden. Bei der Umstellung des betrieblichen Fuhrparks von Fahrzeugen mit (fossilen) Verbrennungsmotoren auf alternative Antriebskonzepte stehen derzeit Elektrofahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten, Wasserstofffahrzeuge mit Brennstoffzellen sowie die Nutzung biogener Kraftstoffe in der Diskussion:
Hybrid-Fahrzeuge: Es gibt verschiedene Typen wie Mild-Hybrid, Voll-Hybrid, Plug-in-Hybrid oder Range Extender, die einen mehr oder weniger starken Verbrenner mit einem Elektroantrieb kombinieren. Solange die Reichweite reiner E-Autos noch begrenzt ist, wird es auch diese Fahrzeuge geben.
Elektroauto mit Batterie: Ein vollelektrisches Fahrzeug (BEV) wird ausschließlich von einem batteriebetriebenen Elektromotor angetrieben. Der wird über das Stromnetz aufgeladen, das heißt: er benötigt keinen fossilen Kraftstoff. Dadurch fährt das Fahrzeug zu 100 Prozent emissionsfrei. Allerdings ist hier der Strommix von Bedeutung: Der Anteil von Gas und Kohle führt zu Emissionen bei der Stromerzeugung. Schon heute verursacht ein Elektrofahrzeug der Kompaktklasse über den gesamten Lebensweg bis zu 30 Prozent weniger Treibhausgase als ein vergleichbares Benzin- oder Dieselfahrzeug (Bundesregierung o. J. b). Beispielsweise verbraucht ein Midi-SUV, wie der Hyundai Kona, elektrisch ca. 14 kWh elektrische Energie und emittiert ca. 64 g CO2-Äq pro km (eigenes Fahrzeug des Autors). Der vergleichbare Benziner verbraucht etwas mehr als 6 Liter Benzin pro 100 km und emittiert 141 g CO2-Äq pro km. Der Diesel-Kona verbraucht knapp 5 Liter Diesel und emittiert 127 g CO2-Äq pro km.
Elektroauto mit Brennstoffzelle: Ein Brennstoffzellenauto (FCEV) wird ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben. Der Strom wird in einer Wasserstoff-Brennstoffzelle erzeugt. Bei der Nutzung von Wasserstoff in Fahrzeugen ist von entscheidender Bedeutung, dass dieser mit elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird, ein sogenannter grüner Wasserstoff – denn nur dann ist sein Einsatz in Fahrzeugen CO2-frei und damit klimaneutral. Die Herstellung von grünem Wasserstoff erfolgt mittels Elektrolyse von Wasser. Das Umweltbundesamt hält den Einsatz von Wasserstoff im Straßenverkehr nur in den Bereichen für sinnvoll, “in denen eine direkte Nutzung von erneuerbarem Strom nicht möglich ist”, etwa aufgrund eines hohen Energiebedarfs oder großer Reichweiten, wie beispielsweise im Seeverkehr, im internationalen Flugverkehr oder unter bestimmten Umständen im Straßengüterfernverkehr (Umweltbundesamt 2022h).
Biogene Kraftstoffe: Hier wird der Kraftstoff aus Pflanzen erzeugt. Dies können Öl-Pflanzen wie Raps sein, aus denen Biodiesel, oder Zuckerrohr, aus dem Ethanol erzeugt wird. Letzteres ist z. B. in Brasilien eine wichtige Kraftstoffquelle. Die Antriebstechnik ist vergleichbar mit konventionellen Verbrennungsmotoren mit der Ausnahme, dass das bei der Verbrennung entstehende CO2 klimaneutral ist, denn die bei der Verbrennung freigesetzte CO2-Menge entspricht in etwa derjenigen Menge, die die Pflanze während ihres Wachstums mittels Photosynthese der Atmosphäre entzogen hatte. Das Problem der biogenen Kraftstoffe zeigte sich schon Anfang der 2000er-Jahre, als Raps zur Erzeugung von Biodiesel angebaut wurde. Zentral ist der Zielkonflikt zwischen Ernährung und Mobilität: Auf einer Ackerfläche können nur Nahrungsmittel oder Treibstoffe angebaut werden – für beides reicht der Platz nicht (Deutschlandfunk 2012). Wie sich die biogenen Treibstoffe für den Verkehrssektor entwickeln werden und ob sie eine Zukunft haben, ist politisch auch 10 Jahre später noch nicht entschieden (vgl. Deutscher Bundestag 2022). Inzwischen steht auch die Nutzung von Alkohol im E95-Benzin (5% Anteil nachwachsende Treibstoffe) auf dem Prüfstand. Das Bundesumweltministerium und das Landwirtschaftsministerium beabsichtigen, Biokraftstoffe zu verbieten und arbeiten seit 2022 an einem Gesetzentwurf (autobild 2023, Tagesschau 2023). Die Ministerien argumentieren hierbei mit der essentiellen Nutzung von Getreide für die Ernährung, so dass der Verkehrssektor ab 2030 nicht mehr in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion steht. Biokraftstoffe aus Palmöl (Biodiesel) werden seit Anfang 2023 zudem nicht mehr gefördert. Dies wird damit begründet, dass Palmöl in Ostasien vor allem in Plantagen und durch Rodung von Urwäldern und Trockenlegung von Mooren gewonnen wurde. Dies führte zu erheblichen Treibhausgasemissionen, da die Naturflächen diese über Jahrzehnte emittieren (vgl. National Geographic / Voss 2022)
Synthetische Kraftstoffe: Diese werden durch chemische Verfahren hergestellt. Bei ihnen wird nicht Mineralöl als Rohstoffquelle genutzt, sondern andere Energieträger (Umweltbundesamt 2022i). Bei den sogenannten E-Fuels wird zur Herstellung Strom eingesetzt, mit dem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. In einem Folgeschritt kann der gewonnene Wasserstoff in Verbindung mit anderen Komponenten – hier vor allem Kohlenstoffdioxid – zu sogenannten Power-to-X-Kraftstoffen verarbeitet werden (entweder in Form von Gas als Power-to-Gas (=PtG) oder in Form von flüssigen Kraftstoffen als Power to Liquid (=PtL) . PtL-Kraftstoffe können wie Benzin oder Diesel in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Das Umweltbundesamt sieht den Einsatz dieser Kraftstoff nur dort als sinnvoll an, wo Strom nicht direkt als Antrieb genutzt werden kann, etwa im Flugverkehr (Umweltbundesamt 2022 j).
Nutzfahrzeuge: Elektrisch oder mit Brennstoffzellen?
In der gewerblichen Wirtschaft sind die mit fossilen Treibstoffen wie Diesel betriebenen Verbrennungsmotoren ab 3,5 t bis hin zu den üblichen 40 Tonnen und auch die schweren Nutzfahrzeuge (z. B. Bagger, Raupen, Schwertransporter, Fahrmischer) von besonderer Relevanz. Maßgeblich angeschoben wird die Verkehrswende im Schwerlastverkehr durch die EU-Klimaziele, den CO2-Ausstoß von neuen Pkw’s bis 2030 um 37,5 Prozent zu senken und dies bereits in fünf Jahren auch auf schwere Nutzfahrzeuge auszudehnen. Während es im PKW-Bereich fast ausschließlich batteriebetriebene Konzepte sind, kommen im Bereich der Nutzfahrzeuge möglicherweise neben Batterie-angetriebenen Fahrzeugen auch Brennstoffzellen in Betracht. Wie sich dies entwickeln wird, ist noch nicht klar.
Batteriefahrzeuge haben zwei Nachteile. Zum einen den schweren und teils voluminösen Elektrostrang. Zum anderen fehlt bisher weitgehend eine Ladeinfrastruktur für Elektro-LKW’s, so dass diese Langstreckenfahrzeuge nur zwischen zwei definierten Stationen pendeln können, um z. B. beim Abladen erneut geladen zu werden. Alternativ sind jedoch die kleineren Modelle (“7,5-Tonner”), die besonders gut für den innerstädtischen Lieferverkehr geeignet sind. Volvo z. B. bietet seit Mitte 2022 Elektro-LKWs unterschiedlicher Größe an (vgl. Volvo o. J.). Die Volvo-Modelle sind alle für den regionalen Verkehr konstruiert. Der FM Electric hat ein Gesamtzuggewicht von 44 t, eine Leistung von 490 kW, eine Batterieleistung von bis zu 540 kWh (zum Vergleich: Der Hyundai Kona / Midi-SUV hat eine Leistung von 64 kWh) und eine Reichweite von bis zu 390 km (im Sommer). Die Zuladung des Volvo-LKWs beträgt 23 t. Die Vorteile sind der niedrige Geräuschpegel (Anlieferung auch in Nachtstunden) und die Emissionsfreiheit (keine Fahreinschränkungen in städtischen Gebieten mit Emissionsbeschränkungen). Bei Gleichstromladung mit 250 kW ist eine Vollladung in 2,5 h möglich.
Alternativ zum E-LKW gibt es viele Hersteller von Nutzfahrzeugen mit Brennstoffzellen. Um bis zum Jahr 2025 bei schweren Nutzfahrzeugen 15 Prozent CO2-Emissionen und bis 2030 sogar 30 Prozent einzusparen, erscheint die Brennstoffzellentechnologie daher besonders vielversprechend. Denn einerseits sind konventionelle Lkw-Antriebsstränge mit Dieselaggregaten bereits in hohem Maße optimiert und bieten daher nur noch wenig Einsparpotenzial. Andererseits lassen sich bestehende Lösungen zum batterieelektrischen Antrieb von PKW nicht direkt von PKW´s auf LKW´s übertragen, da die benötigte Batterie zu schwer und die Ladezeiten zu lang wären.
Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind leiser, wartungsärmer und – bei Herstellung des Wasserstoffs aus regenerativen Quellen – CO2-neutral. Umweltzonen und emissionsbedingte Durchfahrtsverbote stellen keine Probleme mehr dar. Zwar sind erste Fahrzeuge bereits auf dem Markt verfügbar, jedoch muss die Brennstoffzellenentwicklung bei einer Einführung bis 2025 deutlich beschleunigt werden (KIT 2020).
Gleichwohl ist die Entwicklung von Lkw-Antrieben auf Wasserstoffbasis branchenweit auf einem nie dagewesenen Höchststand. Etablierte Unternehmen, darunter Hersteller wie Hyundai oder Daimler Trucks, aber auch völlig neue Anbieter wie die US-amerikanische Firma Nikola, die in Kooperation mit IVECO und Bosch an der Marktreife von Brennstoffzellen-Lkws feilt, überbieten sich im Rennen um Effizienz, Reichweite und Fortschrittlichkeit. Verwunderlich ist diese Entwicklung angesichts der Vorteile von grünem Wasserstoff nicht: Große Tanks ermöglichen hohe Reichweiten mit einer Tankfüllung. Verschiedene Hersteller arbeiten mit Konzepten, die Reichweiten zwischen 400 und über 1000 Kilometern versprechen. Der Tankprozess ähnelt dabei dem bisherigen Ablauf. Ein Umstellen ganzer Prozesse auf längere Lade- und Standzeiten ist daher nicht nötig. Und Innenstädte, die lärm- und feinstaubbelastet sind, können schon in wenigen Jahren deutlich entlastet werden.
Zwischen Pkw und schweren Nutzfahrzeugen liegen leichte Nutzfahrzeuge bis 3,5 t. Genau die nehmen immer mehr Hersteller als Versuchsballon für den Wasserstoffantrieb mit Brennstoffzelle, meist in Verbindung mit einer Plug-in-Ladelösung. So lässt Stellantis, der Mutterkonzern von Opel, Peugeot und Citroën, in den kommenden zwei Jahren in Rüsselsheim eine Kleinflotte von 2000 Fahrzeugen von Elektro auf Wasserstoff, jeweils mit einer Reichweite von 400 Kilometern (bfp 2022) umrüsten. Die Brennstoffzellentechnologie wird sich vermutlich nicht im PKW-Segment durchsetzen. Eine Studie des österreichischen Umweltbundesamtes kam schon 2014 mit einer Ökobilanz zum Schluss, dass Elektroantriebe die klimafreundlichsten Antriebe noch vor der Brennstoffzellentechnologie sind (Umweltbundesamt 2014). Neuere Untersuchungen zeigen aber, dass die Brennstoffzellentechnologie mit zunehmender Verbesserung der Herstellung von Wasserstoff sich durchaus im Lastverkehr durchsetzen könnte (Reichweite, Tankzeiten, Temperaturstabilität u. a., vgl. Unwerth/VDI 2020).
Transport, Logistik, Produkte und Umweltschutz
Im Zuge der Globalisierung erfolgt ein weltweit wachsender Güteraustausch. Dadurch werden Zulieferketten länger und der Güterverkehrsektor hat einen immensen Einfluss auf das Klima. Logistik und Transport verursachen gemäß WEF-Studien derzeit mehr als 5,5 Prozent aller CO2-Emissionen weltweit, Tendenz steigend (Fraunhofer IML o. J.).
“Auch der Anteil der Logistik an den Emissionen des Lebenszyklus von Produkten ist mit 5-15 Prozent nicht vernachlässigbar und bietet folglich hohes Potential. Dies betrifft Beschaffungswege für Rohstoffe und Komponenten. Auch in der Distribution von Fertigwaren zum Kunden lassen sich Klimaschutz-Potenziale heben” (ebd.).
Betriebe als Einkäufer haben bei der Wahl der Transportmittel für ihre Rohstoffe, Materialien und Produkte unmittelbaren Einfluss auf die Treibhausgasemissionen, wie folgende Tabelle belegt (EcoTransIT o. J. , UBA 2021, FIS 2012, carboncare o. J):
Transportmittel | Gramm je Tonnenkilometer |
Frachtschiff | 17 |
LKW | 68-113 |
Binnenschiff | 30 |
Güterzug | 17-32 |
Quellenverzeichnis
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bfp (2022): Online: Der Nutzfahrzeugbereich wird hydrogen. www.fuhrpark.de/der-nutzfahrzeugbereich-wird-hydrogen
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Blauer Engel – Gut für mich. Gut für die Umwelt. Online: https://www.blauer-engel.de/de/blauer-engel/unser-zeichen-fuer-die-umwelt
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SDG 8 Menschenwürdige Arbeit
“Dauerhaftes, inklusives und nachhaltiges Wirtschaftswachstum, produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle fördern”
In der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie wird zum SDG 8 auf das Leitbild „Soziale Marktwirtschaft“ verwiesen (Bundesregierung 2021: 2214):
„Soziales Ziel ist es, unternehmerische Freiheit und funktionierenden Wettbewerb mit sozialem Ausgleich und sozialer Sicherheit zu verbinden. Mit Hilfe der Prinzipien der Sozialen Marktwirtschaft, wie fairer Wettbewerb, Unternehmerverantwortung, Sozialpartnerschaft, Mitbestimmung und gerechte Verteilung des erwirtschafteten Wohlstands, werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass wir auch in Zukunft noch Wachstum, Wohlstand und Beschäftigung haben.“
Hinsichtlich des SDG 8 sind zwei Ebenen zu betrachten: Eine nationale Ebene und die globale Ebene.
Auf der nationalen Ebene steht Deutschland laut der „European Working Survey” hinsichtlich der Arbeitsbedingungen sehr gut da, denn 89 Prozent der Befragten geben an, mit ihrem Job zufrieden zu sein und 91 Prozent bestätigen einen fairen Umgang mit ihnen als Arbeitnehmer*innen (Eurofond 2021). Jedoch zeigt der Index “Gute Arbeit” des Deutschen Gewerkschaftsbundes (DGB 2022) detailliert, dass es in manchen Branchen, wie dem Gesundheitssektor und bei Beschäftigten in Leiharbeitsverhältnissen noch große Defizite gibt (DGB 2022). Besonders negativ sind hierbei die Kriterien “Arbeitsintensität” und “Einkommen” aufgefallen, die notwendigen Handlungsbedarf in Berufsbildern aufzeigen.
Auch wenn Kinderarbeit und Sklaverei in Deutschland keine Rolle spielen, so ist die Umsetzung der verschiedenen Unterziele des SDG 8 eine dauerhafte Aufgabe im Sinne einer kontinuierlichen Verbesserung der Arbeitsbedingungen. Noch ein zweites gilt: Aufgrund der komplexen Lieferketten müssen Unternehmen Verantwortung für ihre Produkte auch in den Ländern, wo diese hergestellt werden, übernehmen. An dieser Stelle lassen sich folgende Unterziele betrachten:
8.5 Bis 2030 produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle Frauen und Männer, einschließlich junger Menschen und Menschen mit Behinderungen, sowie gleiches Entgelt für gleichwertige Arbeit erreichen
8.6 Bis 2020 den Anteil junger Menschen, die ohne Beschäftigung sind und keine Schul- oder Berufsausbildung durchlaufen, erheblich verringern
8.b Bis 2020 eine globale Strategie für Jugendbeschäftigung erarbeiten und auf den Weg bringen und den “Globalen Beschäftigungspakt der internationalen Arbeitsorganisation”umsetzen (ILO o. J.; Destatis o. J.)
8.7 Sofortige und wirksame Maßnahmen ergreifen, um Zwangsarbeit abzuschaffen, moderne Sklaverei und Menschenhandel zu beenden und das Verbot und die Beseitigung der schlimmsten Formen der Kinderarbeit, einschließlich der Einziehung und des Einsatzes von Kindersoldaten, sicherstellen und bis 2025 jede Form von Kinderarbeit ein Ende setzen
8.8 Die Arbeitsrechte schützen und sichere Arbeitsumgebungen für alle Arbeitnehmer, einschließlich der Wanderarbeitnehmer, insbesondere der Wanderarbeitnehmerinnen, und der Menschen in prekären Beschäftigungsverhältnissen, fördern.
Die Schnittstellen zur neuen Standardberufsbildposition „Umweltschutz und Nachhaltigkeit“ ergibt sich über die Beachtung der gesellschaftlichen Folgen des beruflichen sowie der zu entwickelnden Beiträge für ein nachhaltiges Handeln (BMBF 2022)
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
Menschenwürdige Arbeit
Menschenwürdige Arbeit in Deutschland bedeutet vor allem Arbeit, die sich zumindest an internationalen Standards orientiert. Formuliert sind diese in der allgemeinen Erklärung der Menschenrechte (Vereinte Nationen 1948; UN-Charta, Artikel 23 und 24). Als “menschenunwürdige Arbeit” werden Kinderarbeit, Sklavenarbeit und teilweise Leiharbeit bezeichnet sowie Merkmale bei den Beschäftigungsverhältnissen, die sich nicht an den o. g. Regelwerken orientieren, wie “fehlende soziale Sicherheit”, “mangelnder Arbeitsschutz”, “Ausnutzung von Scheinselbstständigen” und “Ungleichbehandlung von Frauen”.
Saisonarbeit
Alle bei einem in Deutschland ansässigen Unternehmen befristet angestellte Arbeitnehmer: innen aus anderen Ländern werden als Saisonarbeiter bezeichnet. Laut Definition in den relevanten Vorschriften üben sie eine Tätigkeit aus die “aufgrund eines immer wiederkehrenden saisonbedingten Ereignisses oder einer immer wiederkehrenden Abfolge saisonbedingter Ereignisse an eine Jahreszeit gebunden sind, während der Bedarf an Arbeitskräften den für gewöhnlich durchgeführte Tätigkeiten erforderlichen Bedarf in erheblichem Maße übersteigt” (Zoll 2022). Folgende Bereiche setzen Saisonarbeitskräfte ein:
- Tourismus: Gaststätten, Hotels für Kellner: innen, Küchenpersonal, Zimmerservice und in Betrieben, die nicht ganzjährig geöffnet sind, wie Biergärten und Skihütten, oder auch zur Abdeckung von Arbeitsspitzen in Ausflugslokalen.
- Schaustellergewerbe auf Volksfesten, Jahrmärkten etc.
- In der Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau (Erntehilfen in Sonderkulturbetrieben wie Obst-, Gemüse- oder Weinbau).
DGB Index Gute Arbeit
Die Qualität von Arbeitsbedingungen wird seit 2012 aufgrund von 42 standardisierten Fragen in einer bundesweiten repräsentativen Erhebung ermittelt (DGB 2022). Elf Kriterien der Arbeitsqualität werden abgefragt. Im November 2022 wurde der DGB-Index Gute Arbeit 2022 veröffentlicht. Wie schon in den vorangegangenen Jahren gibt es zu den Kriterien „Arbeitsintensität“ und „Einkommen“ erheblich kritische Bewertungen.
Der Index 2022 zeigt z. B. für die Branchen „Metallerzeugung und –bearbeitung“ (64), „Ver- und Entsorgung“ (69), „Baugewerbe“ (66), „Gastgewerbe“ (62), „Information und Kommunikation“ (69), „Finanz- und Versicherungsdienstleistungen“ (68) und „Gesundheitswesen“ (62) auf, dass die Arbeitsbedingungen noch weit entfernt sind vom Anspruch „Gute Arbeit“.
In der ausführlichen Debatte über die Detailergebnisse für 2022 sticht hervor, dass Beschäftigte in Leiharbeitsverhältnissen ihre Situation auffällig schlecht bewerten (ebd.).
„Auf Branchenebene kommen Beschäftigte aus dem Gastgewerbe und dem Gesundheitswesen auf die niedrigsten Indexwerte (jeweils 62 Punkte). In der Informations- und Kommunikationsbranche (IuK) liegt der Wert dagegen bei 69 Punkten. Auch in den Branchen treten auf Ebene der Teilindizes zum Teil sehr große Unterschiede zutage. Beim Teilindex „Ressourcen“ kommen IuK-Beschäftigte auf 75 Indexpunkte, Arbeitnehmer*innen aus der Metallerzeugung und -bearbeitung dagegen lediglich auf 68 Punkte. Die höchsten Belastungen finden sich im Bereich Erziehung und Unterricht (54 Punkte) sowie im Gesundheitswesen (56 Punkte), wo häufig sowohl physische als auch psychische Belastungsfaktoren auftreten. Die größte Diskrepanz auf Branchenebene zeigt sich bei der Bewertung von „Einkommen und Sicherheit“. Hier liegen die Befragten aus dem Gastgewerbe mit 54 Punkten um 16 Punkte unter dem Wert der Beschäftigten aus der öffentlichen Verwaltung (70 Punkte).“ (a.a.O., S. 13)
Darüber hinaus zeigt der Blick in einzelne Branchen und Berufsgruppen, dass noch immer körperliche Belastungen in vielen Bereichen sehr verbreitet sind (ebd.:S. 19).
Einen wesentlichen Einfluss auf die Bewertung der eigenen Arbeitsbedingungen haben die Einfluss- und Gestaltungsmöglichkeiten im Arbeitskontext. Im Zusammenhang mit nachhaltiger Entwicklung ist das Kriterium „Sinn der Arbeit“ eine wesentliche Ressource zur Beurteilung der eigenen Arbeitsbedingungen. Dazu führt der Bericht „Index Gute Arbeit 2022“ aus: „Der Sinngehalt von Arbeit ist eine Ressource, die sich aus unterschiedlichen Quellen speisen kann. Dazu gehört, dass die Produkte bzw. Dienstleistungen, die produziert oder erbracht werden, als nützlich erachtet werden. Häufig ist dies mit der Einschätzung verbunden, ob die Arbeit einen gesellschaftlichen Mehrwert erzeugt. Sinnhaftigkeit kann dadurch entstehen, dass die Arbeit einen Nutzen für Andere hat. Und wichtig für Sinnempfinden ist auch, dass die eigenen, ganz konkreten Arbeitsaufgaben und -merkmale nicht sinnlos erscheinen. Wird Arbeit als sinnvoll empfunden, wirkt sich das positiv auf die Motivation und das Wohlbefinden der Beschäftigten aus. Dauerhaft einer als sinnlos erachteten Arbeit nachzugehen, stellt dagegen eine mögliche psychische Belastung und damit ein gesundheitliches Risiko dar.
BDA - Die Arbeitgeber
Die Arbeitgeber argumentieren mit positiven Statistiken, dass die Arbeitsbedingungen in Deutschland sehr gut sind (BDA 2020). So sind laut der European Working survey 89 Prozent der in Deutschland Beschäftigten mit ihrem Job zufrieden, 74 Prozent gaben in der Befragung an, dass ihnen ihr Job Spaß macht und 91 Prozent bestätigen einen fairen Umgang am Arbeitsplatz (Eurofond 2021, BDA 2020). Auch hinsichtlich der Arbeitssicherheit ist die Entwicklung positiv: Sowohl die Arbeitsunfälle, als auch die Unfallquote hat sich seit 1991 halbiert (BDA 2020). Diese befinden sich seit 2004 unter 1 Mio. und bewegen sich seitdem zwischen 954.000 und 760.000 gemeldeten Fällen (Statista 2021).
Außerdem wird auf die Prävention und den Gesundheitsschutz hingewiesen, für den 2016 ca. 5 Mrd. € ausgegeben wurden, was 40 Prozent der gesamten Ausgaben von 11,7 Mrd. € ausmacht (BDA 2020). Die betriebliche Gesundheitsförderung, wie Stressmanagement, gesundheitsgerechte Mitarbeiterführung oder Reduktion der körperlichen Belastung kommt dabei sowohl den Beschäftigten als auch den Arbeitgebern zugute. Zuletzt wird noch auf die Eigenverantwortung hingewiesen, die aus selbstverantwortlichen Entscheidungen und flexibleren Arbeitszeiten resultiert.
Prekäre Beschäftigungsverhältnisse
Menschen arbeiten auch in Deutschland teilweise in prekären Beschäftigungsverhältnissen und die “Bedeutung des sogenannten Normalarbeitsverhältnisses nimmt ab, während atypische Formen von Arbeit an Bedeutung zunehmen” (Jakob 2016). Dazu zählen befristete Arbeitsverträge, geringfügige Beschäftigung, Zeitarbeit, (Ketten-)Werkverträge und verschiedene Formen der (Schein-)Selbstständigkeit oder auch Praktika. Durch die Agenda 2010 wurde das Sicherungsniveau für von Arbeitslosigkeit Betroffene deutlich gesenkt (Arbeitslosengeld I in der Regel nur für ein Jahr, danach Arbeitslosengeld II). Menschen sehen sich eher gezwungen, “jede Arbeit zu fast jedem Preis und zu jeder Bedingung anzunehmen. Das hat dazu geführt, dass die Löhne im unteren Einkommensbereich stark gesunken sind” (Jakob 2016). 2015 wurde mit der Einführung des Mindestlohns dagegen gesteuert.
Das Thema betrifft auch das SDG 10 “Ungleichheit”, denn jeder Mensch hat das Recht auf faire und gute Arbeitsverhältnisse, dies ist vielen Menschen jedoch verwehrt. Prekäre Beschäftigung widerspricht dem Leitbild von ”Guter Arbeit“, verbaut Entwicklungsmöglichkeiten von Beschäftigten und verstärkt nachweislich den Trend zu psychischen Belastungen und Erkrankungen sowie deren Folgewirkungen (Jakob 2016) (siehe auch SDG “Gesundheit”) .
Arbeitsschutz, Gesundheit und Gute Arbeit
Im Bereich “Gesundheit” und “Gute Arbeit” sind durch die Folgen des Klimawandels wesentliche neue Herausforderungen sowohl für die Arbeitskräfte als auch für die Gesellschaft festzustellen. Bei Bauarbeiten im Freien sind alle Arbeitenden durch Extremwetterereignisse wie hohe Temperaturen und lang anhaltende Hitzewellen, oder auch Starkregenereignisse, mit diesen neuen Herausforderungen direkt konfrontiert.
Gender Pay Gap
Unterschiedliche Entlohnung für vergleichbare Tätigkeiten und Qualifikation für Frauen und Männer lassen sich durch die statistischen Erhebungen des Statistischen Bundesamtes aufzeigen. In einer Pressemitteilung vom März 2022 wird betont, dass Frauen pro Stunde noch immer 18 Prozent weniger verdienen als Männer: „Frauen haben im Jahr 2021 in Deutschland pro Stunde durchschnittlich 18 Prozent weniger verdient als Männer”. Damit blieb der Verdienstunterschied zwischen Frauen und Männern – der unbereinigte Gender Pay Gap– im Vergleich zum Vorjahr unverändert. Wie das Statistische Bundesamt (Destatis) anlässlich des Equal Pay Day am 7. März 2022 weiter mitteilte, erhielten Frauen mit durchschnittlich 19,12 Euro einen um 4,08 Euro geringeren Bruttostundenverdienst als Männer (23,20 Euro).
Allerdings vergleicht der unbereinigte Gender Pay Gap lediglich den Durchschnittsverdienst aller Arbeitnehmer beziehungsweise Arbeitnehmerinnen allgemein miteinander. Somit wird auch der Teil des Verdienstunterschiedes erfasst, der beispielsweise durch unterschiedliche Berufe oder Karrierestufen verursacht wird. Dagegen misst der bereinigte Gender Pay Gap den Verdienstunterschied zwischen Männern und Frauen mit vergleichbaren Qualifikationen, Tätigkeiten und Erwerbsbiografien. Strukturbedingte Faktoren sind hier also weitgehend herausgerechnet. Ca. 71 Prozent des Verdienstabstands lassen sich durch derartige strukturbedingte Faktoren wie z.B. dass Frauen häufiger in Branchen und Berufen arbeiten, in denen schlechter bezahlt wird und sie seltener Führungspositionen erreichen, erklären. Die verbleibenden 29 Prozent des Verdienstunterschiedes entsprechen dem bereinigten Gender Pay Gap. Hier kann der Verdienstabstand nicht durch strukturbedingte Faktoren erklärt werden. Demnach verdienten Arbeitnehmerinnen im Durchschnitt auch bei vergleichbarer Tätigkeit und Qualifikation im Jahr 2018 pro Stunde 6 Prozent weniger als Männer. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die Unterschiede geringer ausfallen würden, wenn weitere Informationen über lohnrelevante Einflussfaktoren für die Analysen zur Verfügung stünden (zum Beispiel Angaben zu Erwerbsunterbrechungen aufgrund von Schwangerschaft, Geburt von Kindern oder Pflege von Angehörigen). Der bereinigte Gender Pay Gap ist daher als Obergrenze für Verdienstdiskriminierung zu verstehen (Destatis 2022).
Deutsches Sorgfaltspflichtengesetz
Um ihrer Verantwortung zum Schutz der Menschenrechte gerecht zu werden, setzt die Bundesregierung die Leitprinzipien für Wirtschaft und Menschenrechte der Vereinten Nationen mit dem Nationalen Aktionsplan für Wirtschaft und Menschenrechte von 2016 (Nationaler Aktionsplan, Bundesregierung 2017; 2021; 2022) in der Bundesrepublik Deutschland mit einem Gesetz um. Das Gesetz über die unternehmerischen Sorgfaltspflichten zur Vermeidung von Menschenrechtsverletzungen in Lieferketten ist besser unter dem Namen Lieferkettengesetz oder auch Sorgfaltspflichtengesetz bekannt (BMAS 2022, o. a. “Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz”). Dort ist die Erwartung an Unternehmen formuliert, mit Bezug auf ihre Größe, Branche und Position in der Lieferkette in angemessener Weise die menschenrechtlichen Risiken in ihren Liefer- und Wertschöpfungsketten zu ermitteln, ihnen zu begegnen, darüber zu berichten und Beschwerdeverfahren zu ermöglichen.
Das Lieferkettengesetz tritt 2023 in Kraft und gilt dann zunächst für Unternehmen mit mehr als 3.000, ab 2024 mit mehr als 1.000 Angestellten. Es verpflichtet die Unternehmen, in ihren Lieferketten menschenrechtliche und umweltbezogene Sorgfaltspflichten in angemessener Weise zu beachten. Kleine und mittlere Unternehmen werden nicht direkt belastet. Allerdings können diese dann betroffen sein, wenn sie Teil der Lieferkette großer Unternehmen sind.
Unabhängig ob betroffen oder nicht: Es lohnt sich auch für kleinere Unternehmen, sich mit dem Gesetz adressierten Nachhaltigkeitsthemen auseinanderzusetzen, um das eigene Handeln entlang dieser Leitplanken zu überprüfen. Der Nachhaltigkeitsbezug ist unter anderem durch den Nationalen Aktionsplan Wirtschaft und Menschenrechte (NAP) gegeben, er gab einen wichtigen Impuls für das Gesetz. Der NAP wurde gemeinsam von Politik und Unternehmen verabschiedet, um zu einer sozial gerechteren Globalisierung beizutragen (Bundesregierung 2017). Ergebnisse einer 2020 im Rahmen des Nationalen Aktionsplans durchgeführten repräsentativen Untersuchungen zeigten jedoch, dass lediglich zwischen 13 und 17 Prozent der befragten Unternehmen die Anforderungen des Nationalen Aktionsplans erfüllen (VENRO 2021). Der gesetzgeberische Impuls war also erforderlich, um die Einhaltung der Menschenrechte zu fördern und damit auch zu einem fairen Wettbewerb zwischen konkurrierenden Unternehmen beizutragen.
Das Lieferkettengesetz rückt internationale Menschenrechtsabkommen und lieferkettentypische Risiken in den Blick: Dazu zählen bspw. das Verbot von Kinderarbeit, der Schutz vor Sklaverei und Zwangsarbeit, die Vorenthaltung eines gerechten Lohns, der Schutz vor widerrechtlichem Landentzug oder der Arbeitsschutz und damit zusammenhängende Gesundheitsgefahren. Es werden zudem internationale Umweltabkommen benannt. Sie adressieren die Problembereiche Quecksilber, persistente organische Schadstoffe und die grenzüberschreitende Verbringung gefährlicher Abfälle und ihre Entsorgung. Zu den jetzt gesetzlich geregelten Sorgfaltspflichten der Unternehmen gehören Aufgaben wie die Durchführung einer Risikoanalyse, die Verankerung von Präventionsmaßnahmen und das sofortige Ergreifen von Abhilfemaßnahmen bei festgestellten Rechtsverstößen. Die neuen Pflichten der Unternehmen sind nach den tatsächlichen Einflussmöglichkeiten abgestuft, je nachdem, ob es sich um den eigenen Geschäftsbereich, einen direkten Vertragspartner oder einen mittelbaren Zulieferer handelt. Bei Verstößen kann die zuständige Aufsichtsbehörde Bußgelder verhängen. Unternehmen können von öffentlichen Ausschreibungen ausgeschlossen werden.
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SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur
“Eine widerstandsfähige Infrastruktur aufbauen, inklusive und nachhaltige Industrialisierung fördern und Innovationen unterstützen”
SDG 9, zielt im Kern darauf ab, für alle Menschen einen gleichberechtigten Zugang zu einer hochwertigen und verlässlichen Infrastruktur zu gewährleisten. Für den Beton- und Stahlbetonbau sowie Betonfertigteilbau sind vor allem die folgenden Unterziele von Relevanz (Destatis 2022):
SDG 9.1 “Eine hochwertige, verlässliche, nachhaltige und widerstandsfähige Infrastruktur aufbauen, einschließlich regionaler und grenzüberschreitender Infrastruktur, um die wirtschaftliche Entwicklung und das menschliche Wohlergehen zu unterstützen, und dabei den Schwerpunkt auf einen erschwinglichen und gleichberechtigten Zugang für alle legen”
SDG 9.4 “Bis 2030 die Infrastruktur modernisieren und die Industrien nachrüsten, um sie nachhaltig zu machen, mit effizienteren Ressourceneinsatz und unter vermehrter Nutzung sauberer und umweltverträglicher Technologien und Industrieprozesse, wobei alle Länder Maßnahmen entsprechend ihren jeweiligen Kapazitäten ergreifen”
Bei den im Beton- und Stahlbetonbau sowie dem Betonfertigteilbau erstellten Bauwerken handelt es sich oftmals um langlebige bauliche Infrastrukturen. Entsprechend sind die Investitionskosten, aber auch die Planungs- und Genehmigungszeiten erheblich. Im Mittelpunkt steht daher meist ein günstiges Nutzen-Kosten-Verhältnis. Weitere Funktionen wie die raumordnerische Bedeutung der Bebauung, die städtebauliche Bewertung sowie Umweltrisiken insbesondere bezüglich der Bodenökologie und dem Wasserhaushalt rücken dann in den Hintergrund.
Dabei können gebaute Infrastrukturen sowohl beim Bau, aber eben auch während der Nutzung erhebliche Schäden an der Umwelt und der menschlichen Gesundheit verursachen . Die Nutzung von Gebäuden z. B. durch Raumheizung und Klimatisierung setzt Luftschadstoffe frei, die zum Einen direkte Schäden an Pflanzen und Tieren bewirken, zum anderen können sie nach ihrer Ablagerung aber auch abiotische Umweltfaktoren verändern. Bestimmte Arten und Lebensgemeinschaften werden dadurch verdrängt. Durch die Freisetzung von CO2 wird zusätzlich das Klima geschädigt.
Sowohl der Beton- und Stahlbetonbau als auch der Betonfertigteilbau sind oftmals mit Eingriffen in den lokalen Wasserhaushalt z. B. durch Absenkung des Grundwassers verbunden. Dies kann zu erheblichen Schäden nicht nur an aquatischen Ökosystemen führen, sondern auch die Bodenökologie sowie den Oberflächenbewuchs schädigen und dadurch wichtige Ökosystemdienstleistungen einschränken.
Umweltverträglichkeitsprüfung baulicher Infrastrukturen
Boden und Flächeninanspruchnahme
Für Menschen, Tiere und Pflanzen ist der Boden eine unverzichtbare Lebensgrundlage. Böden liefern Nahrungsmittel und Rohstoffe, speichern und filtern Wasser und können Schadstoffe abbauen. Sie stellen für den Menschen Flächen zur Besiedelung, und Flächen für den Verkehr und für die Freizeit zur Verfügung. Natur- und kulturgeschichtlich sind Böden zudem ein planetarisches Archiv für die historische Entwicklung. Eine für das Klimageschehen zunehmend bedeutsame Funktion des Bodens ist seine Fähigkeit, große Mengen an Kohlenstoff zu speichern.
Böden haben daher eine Vielzahl von Funktionen, die in Konkurrenz zueinander stehen. Daher können nicht alle Funktionen gleichzeitig erfüllt werden. Zudem sind manche dieser Funktionen durch Verunreinigungen, Erosion, Humusrückgang und Verdichtung vielfältig bedroht oder bereits eingeschränkt. Aufgrund der langsamen physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse sind bereits eingetretene Schäden kurzfristig kaum zu beheben, denn fruchtbarer Boden benötigt zur Neubildung von einem Zentimeter 200 bis 300 Jahre. Der Verlust von Humus und Nährstoffen stellen daher zusammen mit Bodenerosion, Versalzung und Versauerung sowie Schadstoffbelastungen schwerwiegende Probleme für die Menschen und die Umwelt dar (BMUV 2022).
Deutlich erkennbar ist, dass durch die Nutzung der Böden für Siedlung und Verkehr insbesondere die biologischen Bodenfunktionen immer weiter zurückgedrängt werden. In Deutschland werden in jeder Sekunde fast elf Quadratmeter Fläche für Siedlungs- und Verkehrszwecke neu in Anspruch genommen. Davon wird knapp die Hälfte versiegelt und verliert dadurch seine natürlichen Bodenfunktionen wie Wasserdurchlässigkeit oder –speicherfähigkeit. Die Folgen sind der Verlust von Bodenfruchtbarkeit sowie der Verlust von Lebensraum für Organismen (BMUV 2022).
Ein nachhaltiger Umgang mit den Böden zielt darauf ab, die begrenzte Ressource Boden so zu erhalten, dass die vielfältigen Funktionen des Bodens auch künftigen Generationen im gleichen Umfang zur Verfügung stehen. Dazu muss insbesondere die Menge an organischer Bodensubstanz erhalten werden (BMUV 2022). Aktiver Bodenschutz kann bereits kleinteilig zum Erfolg führen. Möglichkeiten sind der Verzicht auf Pflanzenschutzmittel, das Schaffen von Versickerungsflächen und das Zulassen von Bewuchs, um so den Boden als Lebensraum für viele Kleinorganismen zu sichern.
Die nationale Nachhaltigkeitsstrategie Deutschlands sieht vor bis zum Jahr 2030 die Inanspruchnahme von Flächen für Siedlungs- und Verkehrszwecke von circa 54 Hektar pro Tag im Jahr 2020 auf unter 30 Hektar pro Tag zu reduziert (Bundesregierung 2021). Um dieses Ziel zu erreichen bietet sich eine Kreislaufwirtschaft für Flächen an, die Umwandlung und Recycling einschließt. Dabei wird ein Neuverbrauch von Flächen Inanspruchnahme weitgehend vermieden indem vermehrt bestehende Brachflächen für Siedlungszwecke genutzt werden. Doch auch die Renaturierung von bisher städtebaulich genutzten Flächen, die Entsiegelung sowie die Verdichtung sind Maßnahmen zur Kreislaufwirtschaft von Flächen (BBR 2007).
Eine umweltökonomische Möglichkeit, die Flächeninanspruchnahme zu reduzieren, ist der Zertifikathandel mit Flächen. Dabei müssen, ähnlich wie beim Emissionshandel, für jede Flächeninanspruchnahme durch Siedlung und Verkehr handelbare Nutzungszertifikate erworben werden. Durch eine zunehmende Verringerung der zur Verfügung gestellten Menge an Zertifikaten lässt sich das Reduktionsziel den Neuverbrauch von Flächen auf 30 Hektar pro Tag zu begrenzen zielsicher erreichen (UBA 2012)
Wasserdurchlässige Pflasterflächen
Um der Flächenversiegelung entgegenzuwirken, bieten sich wasserdurchlässige Pflasterflächen an. Denn dann kann Regenwasser dort, wo es niederfällt, direkt in den Erdboden versickern und damit am biologischen Wasserkreislauf teilnehmen. Zudem tragen entsiegelte Flächen mit einer hohen Versickerungsleistung dazu bei, bei Starkregenereignissen Überflutungen zu vermeiden. Wasserschäden bleiben überschaubar und die öffentliche Kanalisation wird geschont. Langfristig sind versickerungsfähige Pflasterflächen allerdings nicht an jedem Ort ökologisch. Auf stark belasteten Verkehrsflächen, wo das Regenwasser viele Schadstoffe aufnimmt, wäre es sogar umweltschädlich, wenn die verschmutzten Niederschläge einfach so ins Erdreich versickern würden. In solchen Fällen ist daher nicht das Versickern, sondern das Ableiten und Reinigen des Regenwassers empfehlenswert. Versickerungsfähige Pflastersteine eignen sich auch aufgrund ihrer geringeren Belastbarkeit nicht für Straßen oder sonstige stark belastete Flächen. Sie sind aber eine gute Wahl für Fuß- und Radwege, für gepflasterte Hofflächen und PKW-Parkplätze. Nicht zuletzt sind sie für den heimischen Garten und die Terrasse eine gute Alternative zu Waschbetonplatten.
Da Pflasterbeläge aus vielen Einzelsteinen bestehen, lässt sich ein gewisses Ausmaß an Wasserdurchlässigkeit ganz einfach über die Fugen sicherstellen. Schon bei 1 cm breiten Fugen, die mit losem Sand und Splitt gefüllt sind, werden gute Versickerungsergebnisse erzielt. Um die Einhaltung der Fugenbreite dauerhaft zu garantieren, kommen bei vielen künstlichen Steinsystemen spezielle Abstandhalter zum Einsatz. Wenn die Flächen ansonsten aus stabilen Betonsteinen oder Natursteinen bestehen, sind sie trotz breiter Fugen sehr belastbar und können zum Beispiel auch mit Wohnmobilen befahren werden.
Damit die Versickerung funktioniert, ist es jedoch erforderlich, die Fugen in ungebundener Bauweise auszuführen, denn bei gebundener Bauweise, bei der das Fugenmaterial aus Mörtel besteht, ist eine Versickerung kaum möglich. Ungebundene Fugen sind allerdings anfällig für unerwünschten Pflanzenwuchs. Sehr breite Fugen optimieren zwar die Versickerung, bergen aber das Risiko, dass die Fugen ausgeschwemmt werden und dadurch die Stabilität des Pflasterbelags verloren geht.
Die Versickerungsleistung einer Pflasterfläche ließe sich weiter erhöhen, wenn nicht nur die Fugen, sondern auch die Pflastersteine wasserdurchlässig ausgeführt sind. Um das zu erreichen, werden Pflastersteine mit haufwerksporiger Struktur wie zum Beispiel Leicht- oder Dränbeton verwendet (Grimm 2018).
Natursteine
Aus ökologischer und sozialer Sicht sind Naturwerksteine aus lokaler Produktion der ideale Baustoff. Im Vergleich zu anderen Baustoffen ist der Abbau von Naturstein energie- und ressourcenschonend, denn nicht mehr benötigte Steine lassen sich gefahrlos in den natürlichen Stoffkreislauf zurückführen. Zudem ist die Lebensdauer von Naturstein mit bis zu mehreren hundert Jahren deutlich länger als Beton mit ca. 30 Jahren. In Deutschland werden bedeutend weniger Natursteine abgebaut als verbraucht, denn der Großteil des in Deutschland verwendeten Natursteins wird als Rohmaterial oder verarbeitetes Produkt importiert. Im Jahr 2017 lag in Deutschland der Verbrauch an Rohmaterial bei ca. 0,9 Mio. t. Davon wurden lediglich 0,75 Mio. t heimisch produziert, 0,3 Mio. t wieder exportiert und 0,4 Mio. t importiert. Für Fertigwaren lag der nationale Verbrauch im selben Jahr bei ca. 1,9 Mio. t. Davon wurden lediglich 0,5 Mio. heimisch produziert, 0,2 Mio. t wieder exportiert und 1,6 Mio. t importiert. Damit liegt die Importquote des heimischen Verbrauchs für Rohmaterialien bei ca. 47% und für Fertigware bei 84 Prozent (Markt Naturstein 2019, Montani 2021)
Herstellungsbedingungen in Lieferländern
Hintergrund ist eine starke Öffnung für den Import von Natursteinen aus Asien in den 2000er Jahren aufgrund der im Vergleich zur heimischen Produktion geringeren Preise für Importware. Allerdings liegen die Arbeitsrechts-, Sicherheits- und Umweltstandards in den Steinbrüchen und steinverarbeitenden Betrieben der Importländer häufig weit unterhalb derer in Deutschland. Zudem sind mit dem Transport negative Umweltauswirkungen verbunden.
Zwar verfügt Deutschland über große Mengen und eine reiche Vielfalt abbaufähiger Natursteine. Gleichwohl wird ein Großteil des Bedarfs aber aufgrund des günstigen Preises mit Natursteinen aus Niedriglohnländern gedeckt.
Pflastersteine, Terrassensteine oder auch Grabsteine, die in Deutschland zum Einsatz kommen, stammen zu mehr als 50 % aus China. Jedoch wird die Rückverfolgbarkeit der Steine aufgrund von Dreieckshandel, zwischen Rohstoffgewinnung, Weiterverarbeitung und Endnutzung erschwert. China exportiert vorwiegend bearbeitete Werksteine. Das Rohmaterial bezieht China aber zu einem nicht unerheblichen Teil aus Drittländern wie Indien und der Türkei. Im Straßen- und Tiefbau, aber auch im Garten- und Landschaftsbau wird chinesischer Granit in der Regel als Massenware aus chinesischen Steinbrüchen angeboten. Es ist aber davon auszugehen, dass für bearbeitete Werksteine wie Grabsteine oder höherwertige Produkte wie Küchenarbeitsplatten China überwiegend Rohmaterial aus Indien eingesetzt wird.
Die Natursteingewinnung und -verarbeitung erfolgt zunehmend in industrieller Fertigung und die Handarbeit nimmt ab. Dadurch sinkt auch die Kinderarbeit in Steinbrüchen. Sowohl China als auch Indien verfügen inzwischen über Steinbrüche, die vom Arbeitsstandard mit deutschen oder europäischen Steinbrüchen vergleichbar sind. Allerdings gibt es von Steinbruch zu Steinbruch sowie zwischen den Verarbeitungsbetrieben große Unterschiede. Vor allem für Steine aus Indien ist Kinderarbeit nicht völlig auszuschließen, aber häufig sind Familien auf ein zusätzliches Einkommen der Kinder angewiesen. Daher ist auch die Modernisierung von Betrieben kein Garant für die Beendigung von Kinderarbeit. Denn für Kinder werden neue Arbeitsgebiete geschaffen wie die Weiterverwertung der Blockabfälle, die Herstellung kleiner Blöcke oder das Polieren von Steinen. Aber auch die Arbeitsbedingungen für erwachsene Arbeiter*innen sind alles andere als akzeptabel: niedrige Löhne unterhalb des gesetzlichen Mindestlohns, unsichere und ungesunde Arbeitsbedingungen durch hohe Staubbelastung, fehlende Sicherheitsmaßnahmen, extreme Temperaturen und ein Mangel an Trinkwasser. In Indien ist zudem moderne Sklaverei durch Schuldknechtschaft verbreitet, die auch auf Kinder übertragen wird.
Die Situation in China, dem größten Anbieter auf dem deutschen Markt, ist vielfach besser. Trotzdem gibt es auch in vielen chinesischen Unternehmen erhebliche Missstände, die denen in Indien ähneln. Schwere körperliche Arbeiten werden auch hier meist ohne angemessene Schutzkleidung ausgeübt und die Lebenserwartung der Arbeiter liegt aufgrund der tödlich verlaufenden Lungenkrankheit Silikose, die durch eine kontinuierlich hohe Staubbelastung ausgelöst wird, bei nur 40 Jahren.
Seit einigen Jahren geht die chinesische Regierung massiv gegen Steinbrüche und Verarbeitungsbetriebe vor, die nicht den chinesischen Gesetzen entsprechen und gegen Umwelt- und Sozialauflagen verstoßen. Ganze Steinbrüche werden geschlossen. Von daher ist von einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen in China auszugehen. Bezüglich Kinderarbeit gehen wissenschaftliche Studien davon aus, dass auch wenn es keine aktuellen, substanziell belegten Berichte über Kinderarbeit im Natursteinsektor in China gibt, auch Verstöße im Natursteinsektor wahrscheinlich sind. Denn in anderen Sektoren ist belegt, dass es vielfache und schwere Kinderarbeit (einschließlich staatlich organisierter Zwangsarbeit, z. B. für straffällige Jugendliche) gibt (WEED 2019).
Zertifizierung von Natursteinen
Vor diesem Hintergrund gibt es für die Gewinnung und Weiterverarbeitung von Natursteinen Zertifizierungssysteme, die insbesondere die Einhaltung von Arbeits-, Sozial- und Umweltstandards sicherstellen sollen. Die bekanntesten sind:
Fair Stone: Das Siegel wird von Fair Stone e. V. vergeben. Der zugrundeliegende Standard wurde 2007 von der WiN=WiN GmbH in Zusammenarbeit mit einem deutschen Natursteinhändler, sowie Expert:innen der ISSA (International Social Security Association) und internationalen Arbeitsrechts- und Sozialexpert:innen im Rahmen eines ko-finanzierten DeveloPPP-Projekts entwickelt. Zielsetzung und Schwerpunkt des Siegels sind die Überprüfung und Verbesserung der Arbeitsbedingungen in Steinbrüchen und steinverarbeitenden Betrieben in Entwicklungs- und Schwellenländern. Fair Stone ist seit 2018 bei der Deutschen Gesellschaft Nachhaltiges Bauen DGNB akkreditiert. Importeure von Natursteinen erhalten das Siegel erst, nachdem die Einhaltung von Mindestkriterien in der Lieferkette durch unabhängige Auditor:innen überprüft wurde. Jährliche Audits, mit steigenden Anforderungen, bereiten die Lieferant:innen auf eine umfangreiche Prüfung der Fair Stone Standardinhalte nach einer Phase von maximal 36 Monaten vor. Die Abgabe einer Selbstverpflichtung oder Eigenbestätigung durch die Lieferant:innen ist nicht ausreichend für die Siegel-Nutzung (vgl. http://fairstone.org)
XertifiX ist eine NGO, die als Verein ihren Sitz in Hannover hat. Sie setzte sich für bessere Arbeitsbedingungen und Umweltschutz im asiatischen Steinsektor ein. Für die so genannten „Third-Party-Audits“ beauftragt XertifiX in Indien, China und Vietnam Auditor:innen mit den Kontrollen der Lieferketten. Dabei werden regelmäßig Fabriken und Steinbrüche in Indien, China und Vietnam überprüft, um sicherzustellen, dass die Standardkriterien erfüllt werden: Der Standard umfasst die IAO-Kernarbeitsabkommen, darunter das Verbot von Kinderarbeit und Sklaverei, einen besseren Schutz der Gesundheit und Sicherheit von erwachsenen Arbeitnehmer:innen, gerechte Löhne und Arbeitszeiten, Umweltschutz und Rechtmäßigkeit. Neben der Bekämpfung von Kinder- und Sklavenarbeit werden schulische und berufliche Bildung gefördert und die deutsche Öffentlichkeit für sozialverträglich hergestellte Produkte aus Naturstein sensibilisiert. XertifiX versteht seine Audits nicht nur als Prüfinstrument, sondern als langfristig angelegte Bausteine zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und des Umweltschutzes (vgl. http://www.xertifix.de)
IGEP: Das Siegel wird von der IGEP Consult Pvt. Ltd. vergeben. IGEP steht ursprünglich für Indo German Export Promotion, ein gemeinsames Projekt der deutschen und indischen Regierung, welches bis 2005 von der GIZ (ehemals GTZ) durchgeführt wurde. Seit 2005 wird IGEP unabhängig von privaten Beratungsunternehmen fortgeführt. IGEP setzt sich unverändert für die Förderung der wirtschaftlichen Zusammenarbeit zwischen indischen und deutschen Unternehmen ein. Ziel des Siegels ist es, Kinderarbeit in der Natursteinindustrie in Indien und China zu verhindern und die Eignung für den europäischen Markt sicherzustellen. Dies geschieht durch den ISES 2020-Standard, der zusätzlich zu Kinderarbeit Managementsysteme, Zwangsarbeit, Gesundheit und Sicherheit an Arbeitsplatz, Vereinigungsfreiheit und Recht auf Kollektivverhandlungen, Diskriminierung, Disziplinarpraktiken, Arbeitszeiten, Vergütung, Zulieferer und Umweltaspekte umfasst. Die Gebühr für die IGEP-Zertifizierung fließt nicht nur in die Organisation selbst, sondern wird auch für die Finanzierung sozialer Aktivitäten, wie Ausbildungsinitiativen und Gesundheitsversorgung an Schulen, in ganz Indien verwendet (vgl. http://www.igep.org/)
Nachhaltiger Zement
Beton ist das zentrale Konstruktionsmaterial der deutschen Bauwirtschaft. Er prägt wie kein anderer Baustoff unsere gebaute Umwelt. Mit mehr als 10 Mrd. m³ weltweiter Jahresproduktion ist Beton weltweit der häufigste Baustoff (BFT International 2015). Dafür wurden im Jahr 2021 weltweit geschätzte 4,4 Milliarden Tonnen Zement produziert. Im Vergleich zum Jahr 1995 entspricht dies einer Produktionssteigerung von knapp drei Milliarden Tonnen oder einer Vervierfachung (Statista 2022b). Zement ist der Kleber im Beton, das hydraulische Bindemittel, das Sand, Wasser und Kies zusammenhält. Um ihn herzustellen, braucht es Zementklinker, der aus Kalkstein, Sand und Ton bei ca. 1.450 Grad gebrannt wird. Genau bei diesem Prozess entsteht allerdings jede Menge klimaschädliches CO2. Unterschieden wird zwischen prozessbedingten und energiebedingten CO2-Emissionen. Die prozessbedingten Emissionen machen ca. 2/3 der Gesamtemissionen aus. Sie stammen aus dem eingesetzten Kalkstein und betragen 530 kg pro produzierte Tonne Zementklinker (NIR 2022). Insgesamt bedeutet 1 t Portlandzement circa 1 t CO2 (BFT International 2018).
Die energiebedingten CO2. Emissionen entstehen aus der Verbrennung fossiler Energieträger wie Stein- oder Braunkohle, um den Drehofen auf mehr als 1.400°C zu erhitzen. Aufgrund der hohen Temperaturen im Drehofen werden die Kohlen oft durch sogenannte Ersatzbrennstoffe wie Tiermehl, Klärschlamm, Altreifen, Altöl oder Siedlungsabfälle ersetzt, die in ganz unterschiedlicher Höhe CO2-Emissionen freisetzen. Weltweit fallen durch die Herstellung von Zement ca. 2,8 Milliarden Tonnen CO2 an. Das sind fast acht Prozent der weltweiten Emissionen und damit mehr als Flugverkehr und Rechenzentren zusammen ausstoßen. Und angesichts der steigenden Nachfrage in Schwellenländern wie Indien, Asien und Afrika dürfte dieser Wert in den nächsten Jahren sogar noch steigen. Auch in Deutschland wäre eine Bauwirtschaft ohne Beton natürlich undenkbar. Hierzulande wurden 2019 immerhin 34 Millionen Tonnen verbaut – und 20 Millionen Tonnen CO2 emittiert (Handelsblatt 2022).
Weil ein Großteil der CO2 Emissionen aus dem Zement selber stammt, steht der Beton als Baustoff grundsätzlich in Frage. Im Gebäudebereich spielen zwar Holz und Lehm als klimafreundlicher Betonersatz eine zunehmende Rolle, doch eine wirkliche Alternative zu Beton ist noch nicht in Sicht. Eine Möglichkeit die eingesetzte Betonmenge zu reduzieren stellt der sogenannte Carbonbeton dar, bei dem als Bewehrung der Stahl durch Kohlenstofffasern ersetzt wird und sich aufgrund dessen größere Zugfestigkeit (ca. 3000 N/mm² statt der ca. 550 N/mm² des üblichen Bewehrungsstahls) dadurch die Betonmenge reduzieren lässt (Schneider et al 2017).
Eine weitere Möglichkeit, um die rohstoffbedingten CO2-Emissionen bei der Zementherstellung zu senken, ist die Substitution des gebrannten Portlandzementklinkers durch Kompositmaterialien. Dabei geht es darum, die klimaschädliche Umwandlung von Calciumcarbonat – zu verringern. Dazu bieten sich neben den traditionellen Materialien wie Hüttensand und Flugasche, deren nutzbare Mengen zukünftig zurückgehen werden, bieten sich insbesondere calcinierte Tone, Gesteinsmehl, Vulkanasche aber auch modifizierte Stahlwerksschlacken an (BFT International 2018).
Möglichkeiten werden auch in neuen CO2-armen Bindersystemen gesehen, die nicht auf klassischem Portlandzementklinker basieren. Viele dieser alternativen Binder weisen allerdings nicht das Potenzial für einen Massenbaustoff auf. Große Potenziale bieten jedoch alternative, hochreaktive Belitzemente (LTBB), die bei deutlich niedrigeren Brenntemperaturen und verbesserter Leistungsfähigkeit eine wesentlich bessere CO2-Bilanz als Portlandzemente aufweisen (BFT International 2018).
Für die deutsche Zementindustrie wird die CO2-Abscheidung im Zementwerk und dessen anschließende Nutzung bzw. Speicherung (CCUS) bei der Dekarbonisierung von Zement und Beton eine entscheidende Rolle spielen. Für eine klimaneutrale Zementindustrie wird es dabei erforderlich sein, nach Ausschöpfung aller übrigen Potenziale ab 2050 jährlich rund 10 Mio. Tonnen CO2 abzuscheiden. Für die Nutzung oder Speicherung des abgeschiedenen CO2 bedarf es jedoch einer entsprechenden CO2-Infrastruktur, die insbesondere in Gestalt von Pipeline Systemen und anderen Transportkapazitäten wie Tankwagen, Kesselwagen oder Schiffe erst noch aufzubauen ist. Allerdings wird sich der Strombedarf der Klinkerherstellung bei einem breiten Einsatz von Technologien zur CO2-Abscheidung mehr als verdoppeln, was eine hinreichende Verfügbarkeit von regenerativ erzeugtem Strom und entsprechender elektrischer Übertragungsnetze erfordert (VDZ 2020).
Betonstraßen
Bei der Wiederherstellung von Verkehrsflächen kommt oftmals Beton als Deckschicht zum Einsatz. Dabei stehen die Ziele Lärmminderung, Verbesserung des Fahrkomforts und Nachhaltigkeit der Konstruktion im Hinblick auf Planung, Bauausführung und Erhaltung im Mittelpunkt. Sowohl die Nutzenden als auch die Eigentümer:innen erwarten von Verkehrsflächen aus Beton hohe Dauerhaftigkeit bei geringem Wartungsaufwand sowie gute Oberflächeneigenschaften (Wolf 2022). Für die Oberfläche hat sich die sogenannte Grinding-Struktur, die durch eingefräste Rillen erzeugt wird, als eine erfolgversprechende Variante herausgestellt. Vorteilhaft ist nicht nur die Lärmminderung von bis zu 5 dB(A) gegenüber der üblichen Waschbetonstruktur sondern auch Griffigkeit, Herstellung, Verfügbarkeit der Gesteinskörnung und Fahrkomfort stellen weitere Vorteile dar. Doch auch die Dauerhaftigkeit ist verbessert. Gemäß geltender Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 12) ist der Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 12) auf eine Nutzungsdauer von 30 Jahren ausgelegt. Rechnerisch können Betondecken jedoch auf deutlich längere Lebensdauern dimensioniert werden, zumal bereits eine geringe Erhöhung der Betondicke der Decke um zwei Zentimeter die Dauerhaftigkeit um zehn und mehr Jahre verlängern kann. Bei der Waschbetonbauweise ist bereits heute die Verfügbarkeit von Rohstoffen problematisch. Die betrifft insbesondere die Verfügbarkeit von Gesteinen mit einem hohen Widerstand gegen schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion. Betonoberflächen mit Grinding-Struktur hingegen ermöglicht die Anwendung neuer Materialien wie zum Beispiel grobe Rundkiese und Splitte und können damit dem Rohstoffmangel entgegenwirken (Wolf 20122).
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Handelsblatt (2022) 25.11.2022 Katrin Witsch: Klimakiller Beton: So will die deutsche Zementindustrie CO2-neutral werden. Online: https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/klimaschutz-klimakiller-beton-so-will-die-deutsche-zementindustrie-co2-neutral-werden-/26652040.html
Kompass Nachhaltigkeit (2022). ENGAGEMENT GLOBAL – Service für Entwicklungsinitiativen (Hrsg.). In Zusammenarbeit mit Deutsche Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit (GIZ): Kompass Nachhaltigkeit. Bonn/Eschborn 2022. Online: https://www.kompass-nachhaltigkeit.de/
KSG (2021) Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG). Bundes-Klimaschutzgesetz vom 12. Dezember 2019 (BGBl. I S. 2513), das durch Artikel 1 des Gesetzes vom 18. August 2021 (BGBl. I S. 3905) geändert worden ist. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/ksg/BJNR251310019.html
Markt Naturstein (2019) Die Naturstein-Fachzeitschrift des Ebner Verlags (Hrsg.) (2019): Markt Naturstein Stand: Februar 2019. Online: https://www.ebnermedia.de/fileadmin/user_upload/naturstein/Markt_Naturstein_Ebner_Verlag_Stand_2019.pdf
Montani (2021): Montani, Carlo (2021): XXXII World Marble and Stone Report 2021 Carrara, Italy 2021.Online: https://www.worldstonereport.com/
Schneider et al (2017) Schneider, K.; Butler, M.; Mechtcherine, V.: Carbon Concrete Composites C³ – Nachhaltige Bindemittel und Betone für die Zukunft. In: Beton- und Stahlbetonbau. Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, 2017.
Statista (2022b): Statista Research Department (2022b): Weltweite Produktion von Zement im Zeitraum von 1995 bis 2021Statista Research Department, 19.07.2022. Online: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1320914/umfrage/weltweite-produktion-von-zement/
UBA (2012) Umweltbundesamt (Hrsg.) (2012). Kilian Bizer, Jana Bovet, Ralph Henger, Nils Jansen, Stefan Klug, Katrin Ostertag, Joachim Schleich, Stefan Siedentop, Anna Kunath und Carla Schönfelder (2012): Projekt FORUM: Handel mit Flächenzertifikaten Fachliche Vorbereitung eines überregionalen Modellversuchs. UBA-Texte 60/2012. Dessau-Roßlau, Dezember 2012. Online https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/4388.pdf
VDZ (2020) VDZ – Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Hrsg.) (2020) Martin Schneider: Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien Eine CO2 – Roadmap für die deutsche Zementindustrie. Düsseldorf November 2020. Online: https://www.vdz-online.de/fileadmin/wissensportal/publikationen/zementindustrie/VDZ-Studie_Dekarbonisierung_von_Zement_und_Beton.pdf
VPG (2021) Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG).Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung in der Fassung der Bekanntmachung vom 18. März 2021 (BGBl. I S. 540), das durch Artikel 14 des Gesetzes vom 10. September 2021 (BGBl. I S. 4147) geändert worden ist. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/uvpg/BJNR102050990.html
WEED (2019) WEED – Weltwirtschaft, Ökologie & Entwicklung e.V. (Hrsg.) (2019) Juliane Kühnrich: Handbuch: Sozial verantwortliche Beschaffung am Beispiel von Natursteinen und IT-Produkten. Berlin 2019. Online: https://www2.weed-online.org/uploads/weed_handbuch_sozial_verantwortliche_beschaffung_mobil.pdf
Wolf (2022) Wolf, Thomas (2022): Betonstraßen von heute und morgen. Nachhaltiger Straßenbau. In: Bauingenieur, 2022, Volume 97, Issue 6, pp 24-8. Springer-VDI-Verlag. Online: https://trid.trb.org/view/1998949
SDG 11 Nachhaltige Städte und Gemeinden
“Städte und Siedlungen inklusiv, sicher, widerstandsfähig und nachhaltig gestalten”
Das SDG 11 zielt darauf ab, Städte und Siedlungen inklusiv, sicher, widerstandsfähig und nachhaltig zu gestalten.
Für den Bausektor sind dazu die folgenden Unterziele von besonderer Relevanz:
SDG 11.1 “Bis 2030 den Zugang zu angemessenen, sicherem und bezahlbarem Wohnraum und zur Grundversorgung für alle sicherstellen (und Slums sanieren)”
SDG 11.1 “11.2 Bis 2030 den Zugang zu sicheren, bezahlbaren, zugänglichen und nachhaltigen Verkehrssystemen für alle ermöglichen und die Sicherheit im Straßenverkehr verbessern, insbesondere durch den Ausbau des öffentlichen Verkehrs, mit besonderem Augenmerk auf den Bedürfnissen von Menschen in prekären Situationen, Frauen, Kindern, Menschen mit Behinderungen und älteren Menschen”
SDG 11.1 “11.3 Bis 2030 die Verstädterung inklusiver und nachhaltiger gestalten und die Kapazitäten für eine partizipatorische, integrierte und nachhaltige Siedlungsplanung und -steuerung in allen Ländern verstärken”
SDG 11.1 “11.6 Bis 2030 die von den Städten ausgehende Umweltbelastung pro Kopf senken, unter anderem mit besonderer Aufmerksamkeit auf der Luftqualität und der kommunalen und sonstigen Abfallbehandlung”
Die Schnittmenge von SDG 11 mit der Standardberufsbildposition ergibt sich aus den Nummern b,d,e und f der Standardberufsbildposition (BIBB 2020):
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
Nachhaltige Baustelle
Die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) hat 2021 ein Zertifizierungssystem für nachhaltige Baustellen entwickelt. Es versteht sich als Planungs- und Management Tool und die Zertifizierung soll bei der Qualitätssicherung und Risikominimierung auf der Baustelle helfen. Zertifiziert werden Ressourcenschutz, Gesundheit und Soziales sowie die Kommunikation mit der lokalen Öffentlichkeit. Einsetzbar ist das Zertifikat für Hoch- und Tiefbauprojekten. Es wird prozessbegleitend während der gesamten Baustellenabwicklung angewandt (DGNB 2021).
Über fünf Kriterien werden die wesentlichen Indikatoren abgebildet, die zu einer möglichst hohen Nachhaltigkeitsqualität einer Baustelle beitragen (DGNB 2021):
- Das Kriterium „Baustellenorganisation“ definiert Vorgaben zur Baustellenplanung sowie zum Sicherheits- und Gesundheitsschutz. Hinzu kommen Maßnahmen zur Vermeidung der Belastung der lokalen Umwelt. Dabei geht es um Konzepte für eine lärm-, staub- und abfallarme Baustelle, den Boden- und Grundwasserschutz sowie eine umwelt- und anwohnerorientierte Logistik.
- Das Kriterium „Ressourcenschutz“ bezieht sich auf die Ressourceneinsparung und Emissionsminderung in Bezug auf die genutzte Energie. Insbesondere zum Einsatz erneuerbarer Energie und umweltgerechte Transportmittel. Ferner werden die Wiederverwendung und -verwertung von Baumaterialien, die aktive Beeinflussung der Verwertungs- und Entsorgungswege sowie der Wasserverbrauch adressiert.
- Im Kriterium „Gesundheit und Soziales“ steht die Gesundheitsprävention arbeitender Personen auf der Baustelle im Mittelpunkt. Ein Arbeits- und Sicherheitsplan für die Bauhauptgewerke sowie eine Gefährdungsbeurteilung durch die beauftragten Unternehmen sind weitere Indikatoren. Hinzu kommen Aspekte wie die Arbeitsplatzqualität oder die Absicherung der Sozialleistungen für alle Beteiligten.
- Das Kriterium „Kommunikation mit der lokalen Öffentlichkeit“ beurteilt die prozessbegleitende Kommunikation und das Erscheinungsbild der Baustelle für die Öffentlichkeit.
- Im Kriterium „Qualität der Bauausführung“ werden Planverwaltungsmanagement, eine Schnittstellenkoordination oder ein Verbesserungsmanagement positiv bewertet. Auch der Einsatz intelligenter Maschinensteuerung fließen in das Zertifizierungsergebnis ein.
Baumaschinen RAL-UZ 53
Arbeitsgeräusche von Baustellen werden häufig als sehr laut und störend empfunden. Zum Schutz von Arbeitern und Anwohnern ist es wichtig, lärmarme Baumaschinen zu betreiben. Daher werden mit dem Blauen Engel Grenzwerte für den zulässigen Schallpegel von mobilen Geräten und Maschinen festgelegt, die einen lärmarmen Baustellenbetrieb ermöglichen. Durch die Vergabe des Umweltzeichens für lärmarme und emissionsarme Baumaschinen soll eine Reduzierung der Geräusch-, Abgas- und Partikelemissionen erreicht werden. Die meisten Baumaschinen werden durch Verbrennungsmotoren betrieben, die dabei in erheblichem Maße Geräusche, Abgase und Partikel erzeugen. Besonders in städtischen Gebieten werden dadurch die lokale Luftqualität sowie die Gesundheit betroffener Personen stark beeinträchtigt.
Mit dem Blauen Engel RAL UZ 53 können Baumaschinen ausgezeichnet werden, die gemäß Anhang I der Richtlinie 2000/14/EG (EU 2000/14/EG) definiert und dort in Tabelle 1 erfasst sind. Grundsätzlich wird unterschieden zwischen Maschinen kleiner 19 kW und alle anderen Baumaschinen. Für Baumaschinen kleiner 19 kW müssen Grenzwerte für Betriebsgeräusche eingehalten werden. Baumaschinen mit mehr als 19 kW installierter Nutzleistung müssen zusätzlich Grenzwerte bei der Emission von CO, NOX, HC (flüchtige organische Substanzen) und Feinstaub einhalten.
Der maximale Prüfwert für den garantierten Schallleistungspegel darf 104 dB nicht überschreiten. In Abhängigkeit von Baumaschinentypen und deren installierter Nutzleistung gelten unterschiedliche maximale Schallleistungspegel zwischen 87 und 103 dB (RAL-UZ 53 2015).
Quellenverzeichnis
BIBB Bundesinstitut für Berufsbildung (2020): Empfehlung des Hauptausschusses des Bundesinstituts für Berufsbildung vom 17. November 2020 zur „Anwendung der Standardberufsbildpositionen in der Ausbildungspraxis“. BANZ AT 22.12.2020 S4. Online: https://www.bibb.de/dokumente/pdf/HA172.pdf
DGNB (2021) Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen – DGNB e.V.(2021): Zertifizierung für nachhaltige Baustellen. Stuttgart, 10.06.2021. Online: https://www.dgnb.de/de/aktuell/pressemitteilungen/2021/zertifizierung-nachhaltige-baustellen
(EU 2000/14/EG) Richtlinie 2000/14/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 8. Mai 2000 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über umweltbelastende Geräuschemissionen von zur Verwendung im Freien vorgesehenen Geräte und Maschinen. Online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=LEGISSUM:l28048
RAL-UZ 53 (2015) RAL gGmbH (2015): Vergabegrundlage für Umweltzeichen Baumaschinen RAL-UZ 53. Sankt Augustin, Februar 2015. Online: https://produktinfo.blauer-engel.de/uploads/criteriafile/de/DE-UZ%20053-201502-de-Kriterien-V5.pdf
SDG 12 Nachhaltige/r Konsum und Produktion
“Nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster sicherstellen”
Das SDG 12 “Nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster sicherstellen”, fordert im Kern zu nachhaltigem Konsum und nachhaltigen Produktionsmustern auf („Ensure sustainable consumption and production patterns“). Die Entwicklung einer funktionierenden Abfall- und Kreislaufwirtschaft leistet zudem einen positiven Beitrag zu weiteren Zielen, beispielsweise Gesundheit (SDG 3), menschenwürdige Beschäftigung (SDG 8) und Klimaschutz (SDG 13). Darüber hinaus kann die Kreislaufwirtschaft auch noch zu weiteren Nachhaltigkeitszielen, wie sauberes Wasser (SDG 6), Industrie, Innovation und Infrastruktur (SDG 9, Leben an Land (SDG 15) sowie nachhaltige Städte und Gemeinden (SDG11) führen. (BMZ o.J.) SDG 12 wird daher auch als Querschnittsziel bezeichnet. Mit Blick auf die Abfall- und Kreislaufwirtschaft sind folgende Unterziele von SDG 12 von besonderer Relevanz (Destatis o.J:
SDG 12.2 “Bis 2030 die nachhaltige Bewirtschaftung und effiziente Nutzung der natürlichen Ressourcen erreichen.”
SDG 12.4 „Bis 2020 einen umweltverträglichen Umgang mit Chemikalien und allen Abfällen während ihres gesamten Lebenszyklus in Übereinstimmung mit den vereinbarten internationalen Rahmenregelungen erreichen und ihre Freisetzung in Luft, Wasser und Boden erheblich verringern, um ihre nachteiligen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt auf ein Mindestmaß zu beschränken.“
SDG 12.5 „Bis 2030 das Abfallaufkommen durch Vermeidung, Verminderung, Wiederverwertung und Wiederverwendung deutlich verringern.“
SDG 12.7 “In der öffentlichen Beschaffung nachhaltige Verfahren fördern, im Einklang mit den nationalen Politiken und Prioritäten”
Darüber hinaus sind erwähnenswert:
SDG 12.1 “Die Umsetzung des Zehnjahresprogramms für nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster der UNO.”
SDG 12.3 “Bis 2030 die weltweite Nahrungsmittelverschwendung pro Kopf auf Einzelhandels- und Verbraucherebene halbieren.”
SDG 12.6 “Unternehmen zu einer nachhaltigen Unternehmensführung ermutigen.”
“Abfall” ist aber auch eine eigene Position 3d in der Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit”:
d) Abfälle vermeiden sowie Stoffe und Materialien einer umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung zuführen
SDG 12 zielt im Kern auf die nachhaltige und effiziente Nutzung der Ressourcen ab. Ressourcen sind alle Stoffe der Natur (Mineralien und Metalle, biotische Ressourcen wie Holz oder Baumwolle), aber auch Luft, Wasser und Boden (vgl. ProgRess 2016). Abfälle sollen vermieden oder recycelt und gefährliche Abfälle sicher entsorgt werden. Die Nahrungsmittelverschwendung soll verringert werden (s. u.). Weitere Themen sind die nachhaltige Entwicklung von Unternehmen, eine bessere Verbraucher*innen-Bildung, nachhaltige Beschaffung und der umweltverträgliche Umgang mit Chemikalien. Das SDG 12 betrifft daher im Prinzip alle Fähigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten der Standardberufsbildposition. Weitere Verbindungen zwischen den SDG und der Standardberufsbildposition werden bei den jeweiligen SDG beschrieben.
Ressourcenverbrauch
Gegenwärtig steigen sowohl der weltweite Ressourcenverbrauch als auch das globale Abfallaufkommen unvermindert an. Die Gewinnung und Verarbeitung von Ressourcen führen dabei zu hohen Treibhausgasemissionen sowie zu enormen Umweltbelastungen und Biodiversitätsverlusten. Laut Schätzungen des International Ressource Panels der Vereinten Nationen gehen etwa 50 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen direkt oder indirekt auf die Gewinnung und Verarbeitung von fossilen Rohstoffen, Biomasse, Erzen und Mineralien zurück. Deshalb ist es dringend geboten, den Ressourcenverbrauch auf ein zukunftsverträgliches Ausmaß zu reduzieren und das Wirtschaftswachstum mit der Begrenztheit der Ressourcen in Einklang zu bringen. Das erfordert eine Abkehr vom derzeit dominierenden linearen hin zu einem zirkulären Wirtschaftssystem. Auch Deutschland muss sich dieser Herausforderung stellen und den entsprechenden Transformationsprozess durchlaufen (Global Resources Outlook 2019).
Ziel der Transformation ist es, durch Innovation, Technologie und die Betrachtung des gesamten Systems die Basis für eine zirkuläre Wirtschaftsweise bereitzustellen. Das erfordert die Entwicklung neuer und die Verbesserung bestehender Technologien, Systeme und Prozesse. Im Fokus stehen dabei die Beschaffung und Nutzung recycelbarer, unbedenklicher und möglichst biobasierter Materialien, sämtliche Aspekte des Designs (Materialauswahl, Zerlegbarkeit, Reparierbarkeit, Re-Use) sowie die ressourceneffiziente und emissionsarme Herstellung wiederverwendbarer Produkte (Circular Futures o. J.).
Weitere zentrale Handlungsfelder sind die Rohstoffrückgewinnung (Aufbereitung) und sämtliche Aspekte des Recyclings. Überlegungen zu einem entsprechend angepassten Verhalten der Verbraucher und Verbraucherinnen wie Leasing, Sharing, Re-Use, Refurbishment und Repair sind dabei ebenso von entscheidender Bedeutung wie eine durchgängige Erfassung, Nutzung und Bereitstellung von Daten über den gesamten Lebenszyklus (BMWK 2022).
Baurestmassen
Ein besonders hohes Verwertungspotential besitzen Baurestmassen, denn sie machen über die Hälfte des gesamten Abfallaufkommens aus (DESTATIS 2022b). Jährlich sind es über 80 Millionen Tonnen, die einer Verwertung oder einer Beseitigung zugeführt werden müssen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Bauschutt, Straßenaufbruch, Baustellenabfällen sowie die Fraktion Boden und Steine. Dabei sind größere Mengen an Aushubmaterial, wie Boden und Steine, typisch für bauvorbereitende Handlungen im Hoch- und Tiefbau. Abbruchabfälle hingegen sind inhomogene Gemische, die aus einer Vielzahl von Materialien, wie Boden, Sand, Natursteinen, Betonstücken, Keramik, Ziegel, Fliesen, behandelten und unbehandelten Hölzern, Metallteilen oder Asphalt zusammengesetzt sein können. Auch Installationselemente aus dem Elektrobereich wie beispielsweise Kabel und Geräte sowie Isolationsmaterialien und Rohrleitungen gehören dazu (bbs 2021b).
Die Verwertungsmöglichkeiten für Bau- und Abbruchabfälle und daraus gewonnene Materialien sind vielfältig. Bei guter und gesicherter Qualität können Gesteinskörnungen aus Beton- und Mauerwerksbruch für die Herstellung von Betonen im Hochbau eingesetzt werden. Ansonsten stellen landschaftsbauliche Maßnahmen, Unterbau- und Tragschichtherstellung im Straßen- und Wegebau sowie der Bau von Sicht- und Lärmschutzanlagen gängige Verwertungswege dar. Auch im Deponiebau besteht eine signifikante Nachfrage nach aufbereiteten Baureststoffen (bbs 2021b).
Trotz dieser guten Verwertungsmöglichkeiten wird eine hochwertige Kreislaufführung unter Weiternutzung der stofflichen-technischen Eigenschaften für die mineralischen Fraktionen noch zu selten praktiziert. Denn nur ein Bruchteil wird wieder als hochwertiger Betonzuschlagstoff eingesetzt. Der überwiegende Teil wird weniger hochwertig bodennah eingesetzt, wie beispielsweise im Landschafts- und Wegebau, als Ausgleichsmaterial, als Verfüllungsmaterial von Aushebungen oder im stillgelegten Bergbau. Der Einsatz von Recycling-Gesteinskörnungen mit definierten technischen Eigenschaften in Anwendungen, die keine besonderen Anforderungen an das Material stellen, entspricht jedoch einem Downcycling (UBA 2010).
Eine hochwertige Verwertung von Baurestmassen in anspruchsvollen Anwendungen erfordert allerdings entsprechende Verfahren zur Gewinnung und Herstellung hochwertiger und gütegesicherter mineralischer Rezyklate. Denn die späteren Verwertungsmöglichkeiten werden maßgeblich von den bautechnischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials und der Zusammensetzung des Bauschutts bestimmt. Daher sind selektive Rückbau- und Abbruchverfahren, bei denen die Baustofffraktionen bereits an der Abbruchstelle sorgfältig getrennt und Schadstoffe frühzeitig ausgeschleust werden, von zentraler Bedeutung. Denn sortenreine mineralische Bauabfälle lassen sich durch Zerkleinern, Sieben und Klassieren zu Recycling-Baustoffen aufbereiten und können dann im konstruktiven Bau als gleichwertiger Betonzuschlag eingesetzt werden und auf diese Weise dazu beitragen wertvolle Rohstoffvorkommen zu schonen.
Mittelfristig ist es wichtig, die große Abhängigkeit vom Straßen(neu)bau bei der Entsorgung von Abbruchabfällen zu reduzieren, denn der materialintensive Neubau von Straßen wird, vor allem in strukturell benachteiligten Regionen, abnehmen. In Regionen mit eher geringem Neubau von Straßen liegen daher die ökologischen Vorteile, Gesteinskörnungen im Hochbau zu verwerten, auf der Hand (UBA 2010).
Betonrecycling
Beton ist ein Baustoff, der im gesamten Baubereich vielfältig und in großer Menge zum Einsatz kommt. Er kommt besonders dann zum Einsatz, wenn hohe Belastungen zu erwarten sind. Typische Anwendungsfälle sind daher z. B. LKW-Fahrspuren auf Autobahnen, Parkflächen auf LKW-Rastplätzen oder Rangierflächen. Zudem sind Betonstraßen deutlich langlebiger als Asphaltstraßen (Baunetzwerk 2019). Allerdings ist der Einbau von Beton deutlich komplizierter als der von Asphalt, denn mit dem Einbau der ersten Lage wird auch direkt die Oberfläche hergestellt, welche beim Asphalt aus als sogenannte Verschleißdecke erst als letzte Schicht hergestellt wird. Des Weiteren sind Sanierungen aufwändiger und die Zeit zwischen dem Baubeginn und der Nutzung ist erheblich länger als bei asphaltierten Oberflächen (Baunetzwerk 2019).
Im Jahr 2021 wurden in Deutschland etwa 54 Mio. m3 Transportbeton produziert. In den letzten Jahren ist die produzierte Betonmenge kontinuierlich gestiegen. Lag die Produktionsmenge im Jahr 2012 noch bei 46 Mio. m3, kletterte sie im Jahr 2019 bereits auf 53 Mio. m3 (Statista 2022c).
Zum Schutz der natürlichen Rohstoffe werden bereits seit geraumer Zeit als Zuschlagstoffe für Betone sogenannte rezyklierte Gesteinskörnungen anstelle von Kies oder Splitt, die aus natürlichen Lagerstätten gewonnen werden, eingesetzt (IZB o. J.). Beim Betonrecycling wird zwischen dem Recycling von Frischbeton und von Festbeton unterschieden.
Das Recycling von Frischbeton erfolgt in der Regel bereits im Betonmischwerk, wo überzähliger Frischbeton und das sogenannte Restwasser aus der Betonherstellung aufbereitet und fast vollständig der Produktion des Betons wieder zugeführt werden. Frischbeton, der entweder auf der Baustelle zu viel bestellt wurde oder bei der Fertigteilherstellung nicht benötigt wurde, landet in der Recyclinganlage des Betonwerks. Dort werden flüssige und feste Bestandteile effizient getrennt. Die festen Bestandteile werden anschließend den Lagerbeständen der Gesteinskörnungen für die weitere Betonherstellung zugeführt. Das sogenannte Restwasser fällt nicht nur beim Frischbetonrecycling an, sondern auch beim Reinigen des Betonmischers, der Fahrmischertrommel oder der Betonpumpe. Die Verwendung von Restwasser als Zugabewasser für Betone regelt DIN EN 1008.
Beim Recycling von Festbeton werden Betonbauteile am Ende ihrer Lebensdauer zerkleinert und nahezu vollständig als Baustoff wiederverwertet, sei es im Straßenbau oder als rezyklierte Gesteinskörnung bei der Betonherstellung. Die notwendigen technischen Regelwerke für das Betonrecycling liegen vor und sind bauordnungsrechtlich eingeführt (Zementmerkblatt (2021). Doch auch eine Wieder- oder Weiterverwendung nach dem Prinzip „Produktrecycling vor Materialrecycling“ lässt sich bei Betonfertigteilen und Betonwaren oft sehr gut realisieren. Tragende Bauteile aus Beton können im Ganzen demontiert und in anderen Bauwerken wiederverwendet werden. Aufgenommene Wegebefestigungen aus Betonsteinpflaster oder Betonplatten werden z. B. beim Bau von Deichen, ÖPNV-Haltestellen wieder eingesetzt. Andere Betonbauteile werden nach dem Abbruch eines Bauwerks in Brechanlagen zerkleinert und anschließend zu hochwertiger Gesteinskörnung aufbereitet. Allerdings sind ein sorgsamer Abbruch und Rückbau mit getrennter Erfassung der Restbaumassen eine zentrale Voraussetzung für das Recycling von Festbeton (IZB o. J.).
Der Festbeton, der mit rezykliertem Material hergestellt und meist als ressourcenschonender oder R-Beton bezeichnet wird, besitzt praktisch dieselben Festigkeiten wie ein Beton, der vollständig mit natürlichen Gesteinskörnungen hergestellt wurde. Die Herstellung und Verwendbarkeit von Beton mit rezyklierter Gesteinskörnung ist in der DAfStb-Richtlinie „„Beton mit rezyklierter Gesteinskörnung – R-Beton“ geregelt (DAfStb-RiLi B30 2021). Sie legt z. B. Grenzwerte für den Anteil der rezyklierten Gesteinskörnungen im Beton fest, um u. a. die Dauerhaftigkeit des Betons zu gewährleisten. Doch auch die Herstellung von Beton mit bis zu 100 % rezyklierter Gesteinskörnung ist möglich. Dazu muss allerdings die Produkteigenschaft durch bauaufsichtliche Zulassung oder eine Zustimmung als Einzelfall nachgewiesen werden.
Recycling-Baustoffe decken in Deutschland bereits heute fast 13 Prozent des Bedarfs an Gesteinskörnung und ersetzen damit Rohstoffe, die sonst natürlichen Lagerstätten entnommen werden müssten. Angesichts der erschwerten Erschließung weiterer Lagerstätten natürlicher Gesteinskörnungen und Möglichkeiten, Bauschutt zu deponieren, wird das Recycling von Baustoffen in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen (IZB o. J.).
Urban Mining
Die Bauindustrie zählt zu den materialintensivsten Wirtschaftsbereichen. So werden jährlich 560 Millionen Tonnen, also rund 90 Prozent aller in Deutschland verwendeter mineralischer Rohstoffe für die Produktion von Baustoffen verwendet. Insgesamt wurden damit in Deutschland rund 50 Milliarden Tonnen mineralischer Rohstoffe wie Kalk, Gipsstein, Kies, Sand oder Ton für die Errichtung, den Ausbau und die Modernisierung vom Gebäudebestand verwendet. Allein im Jahr 2020 wurden in Deutschland 35,5 Mio. Tonnen Zement produziert. Dafür waren 51,0 Mio. Tonnen Rohstoffe und etwa 30 Terawattstunden Energie notwendig. Von diesen 35,5 Mio. Tonnen Zement wurden wiederum 30,1 Mio. Tonnen für die Herstellung von Mörtel und Beton verbraucht (VDZ 2021). Das entspricht in etwa 55,3 Mio. Kubikmeter an Transportbeton. Um den Materialbedarf zu decken, wurden in Deutschland im Jahr 2018 rund 485 Mio. Tonnen Natursteine, Kiese und Sande gewonnen. Nur 12,5 Prozent des nationalen Gesamtbedarfs an Gesteinskörnungen konnten mit Recycling-Baustoffen und weitere 4,9 Prozent durch industrielle Nebenprodukte gedeckt werden (bbs 2021). Darüber hinaus produziert Deutschland – im Vergleich zu anderen EU-Ländern – mit jährlich etwa 40 Mio. Tonnen die größte Menge an Rohstahl (Wirtschaftsvereinigung Stahl 2022). Die eingesetzte Stahlmenge in der Bauindustrie machten damit ca. 35 Prozent des gesamten deutschen Stahlbedarfs im Jahr 2019 aus (Statista 2022d).
Jährlich fallen etwa 230 Mio. Tonnen an Bau- und Abbruchabfällen an. Damit dominiert die Bauwirtschaft mit über 54 Prozent maßgeblich das gesamte Abfallaufkommen (BBSR 2020).
Der hohe Ressourcenbedarf des Bauwesens birgt jedoch auch große Einsparpotenziale, weshalb dem Bauwesen eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung von Ressourceneffizienz zukommt. Denn der enorme Materialeinsatz hat zur Folge, dass sich Rohstoffe in der gebauten Umwelt (sog. anthropogenes Lager) ansammeln. So fassen deutsche Wohn- und Nichtwohngebäude beispielsweise aktuell etwa 28,4 Milliarden Tonnen Baumaterial. Darin enthalten sind vor allem mineralische Materialien, gefolgt von Stahl, Holz und Kunststoffen (UBA 2022).
Zwar wird bereits heute ein hoher Anteil der Bau- und Abrissabfälle wiederverwertet, doch häufig ausschließlich im sogenannten Downcycling. Dabei wird der beim Gebäudeabriss gewonnene Schutt lediglich als minderwertiges Füllmaterial im Straßen- und Erdbau sowie für Baugruben verwendet. Ressourceneffizienz Potenziale und Herausforderungen bestehen somit darin, diese Materialmengen auch für höherwertigere Zwecke einzusetzen bzw. Abfälle zu vermeiden (bbs 2021).
Dazu ist es jedoch unerlässlich, beim Rückbau und dem Abriss mit höchstmöglicher Selektivität vorzugehen, um die verschiedenen Baumaterialien möglichst sortenrein zu erfassen. Denn nur so ist eine höherwertige Weiternutzung möglich. Mineralische und biogene Baustoffe sind dabei strikt getrennt zu halten sowie Kunststoffe und Metalle auszusortieren. Eine fortschrittliche Materialtrennung unterscheidet zudem Metall- und Kunststoffsorten und differenziert die mineralische Fraktion nach Korngröße und Bestandteilen.
Während der aktiven Nutzung von Gebäuden und Straßen sind die verbauten Materialien nicht für eine Weiternutzung verfügbar. Jedoch gibt es am Lebenszyklus Ende durch die Verwertung der verbauten Materialien große Potenziale für mehr Ressourceneffizienz. Denn Städte und Siedlungen mit ihren Ver- und Entsorgungssystemen und ihren Verkehrswegen stellen riesige Rohstofflager dar. Angesichts der Verknappung wichtiger Rohstoffe liegt die Erschließung und Nutzung dieser Rohstofflager auf der Hand. Diese Rohstoffe finden sich in Konsumgütern wie Autos oder elektronischen Geräten, auf Mülldeponien und in Produkten, die wir länger nutzen, wie Häuser und andere Immobilien. Der größte Teil dieser Materialien sind Steine, Beton, Asphalt und Erde. Alleine in Deutschland finden sich über 50 Milliarden Tonnen Material, die nach dem Rückbau von Gebäuden wieder neu eingesetzt werden könnten. Doch in großen Teilen landet dieses Material nach dem Abriss auf Deponien oder sie werden “recycelt” und für minderwertige Funktionen eingesetzt. Die systematische Nutzung dieser verbauten Materialien als Rohstoffquelle wird Urban Mining genannt, was so viel wie “Bergbau im städtischen Bereich” bedeutet. Doch Urban Mining beschränkt sich nicht nur auf städtische Lager, sondern umfasst den gesamten Bestand langlebiger Güter. Ziel des Urban Mining ist also eine Kreislaufwirtschaft, die dadurch erreicht werden soll, dass urbane Umgebungen als Rohstofflager begriffen werden, in denen wertvolle Materialien lagern, die abgebaut und genutzt werden können, wie bei einem Bergwerk.
Zudem lassen sich durch den Ausbau und die direkte Wiederverwendung von Betonteilen die Kosten für die Entsorgung sowie für die Neuproduktion einsparen. Im Plattenbau werden die Kosteneinsparungen bei einer direkten Wiederverwendung von Betonplatten auf bis zu 50 Prozent geschätzt (Garus 2022).
Ökologischer Vergleich von Oberbaukonstruktionen
Um die Oberbaukonstruktion im Straßen- und Wegebau ökologisch zu vergleichen, wurden Ökobilanzen nach DIN ISO 14040 (DIN ISO 14040:2021-02:) durchgeführt. Beauftragt vom SLG – Betonverband Straße, Landschaft, Garten wurden die Umweltwirkungen von:
- Oberbaukonstruktionen von repräsentative Verkehrsfläche der Bauklasse VI (RStO1- Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen)
- Oberbaukonstruktionen von Gehwegen
Verglichen wurden dabei Oberbaukonstruktionen als Asphaltdecke, Betonpflaster-, Klinkerpflaster- und Natursteinpflaster. Im Rahmen der Wirkungsabschätzung wurden die in der Sachbilanz ermittelten Emissionen in Luft, Wasser und Boden ermittelt und zu den Wirkungskategorien Treibhauspotenzial (GWP), Ozonabbaupotenzial (ODP), photochemisches Ozonbildungspotential (POCP), Versauerungspotential (AP) sowie Eutrophierungspotential (EP) aggregiert.
Insgesamt zeigen die Ökobilanzen, dass die Umweltwirkungen vor allem durch Abbau, Herstellung, Transport, Einbau und End-of-Life der Baustoffe für die Oberbaukonstruktionen beeinflusst werden (Kittelberger 2015). Zudem zeigt sich, dass insbesondere bei Straßen die Umweltwirkung während der Nutzung im Vergleich zur Herstellung deutlich überwiegen. Bei Natursteinpflaster ist es insbesondere der Transport von Exportware die maßgeblich die Umweltwirkungen beeinflussen. Insofern sind importierte Natursteine aus Übersee für den Straßen- und Wegebau aus ökobilanzieller Sicht stark zu kritisieren. Bei der Asphalt Variante sind es indes die Emissionen durch die Straßenbelagsarbeiten, welche in der Wirkungskategorie Sommersmog Potenzial besonders hohe Umweltwirkungen erzeugen. In den Wirkkategorien Versauerungspotenzial und Nährstoffeintrag Potenzial wurden die günstigsten Werte von der Asphalt- und der Betonpflastervariante erreicht. In der Wirkkategorie Ozonabbaupotenzial hingegen verursachen die Natursteinvarianten im Vergleich zur Asphalt- und Betonsteinvariante geringere Umweltwirkungen. Insgesamt zeigt sich, dass für Gehwege das Betonpflaster die geringsten Umweltwirkungen hat (Ulonska 2011).
Der ökobilanzielle Vergleich für die Herstellung und Nutzung eines Autobahnabschnitts durchgeführt von Centrum Baustoffe und Materialprüfung der Technische Universität München und gefördert vom BetonMarketing Deutschland zeigt hingegen, dass die größten Umweltwirkungen in der Herstellung, von den in den oberen Schichten verbauten Baustoffen Asphalt bzw. Beton stammen. Allerdings ist das Eutopierungspotential bei den Betonbauweisen am geringsten. Jedoch liefert Beton den größten Beitrag zum Treibhauspotential, der größtenteils aus der Zementherstellung stammt. Asphalt liefert den größten Anteil am Ozonabbaupotential und weist zudem ein hohes Treibhauspotential auf. Die größten Umweltwirkungen entstehen jedoch während der Nutzung. Die Umweltwirkungen der verkehrlichen Nutzung der Autobahn liegen um den Faktor 100 über denen aus Erhaltung und Herstellung zusammen, so dass hier das größte Einsparpotenzial vorliegt. Eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs um lediglich 0,5 Prozent, würde bei einer angenommenen Nutzungsdauer von 30 Jahren zu einer Einsparung von über 1.150 t CO2-Äqu. führen. Eine Reduzierung des Treibstoffverbrauches um 2 Prozent, führt beim Treibhauspotential bereits zu Einsparung um den Faktor 1,3 (Kompositbauweise) bis 1,8 (Gussasphaltbauweise) gegenüber den gesamten Umweltwirkungen aus Herstellung und Erhaltung der Straßenbaukonstruktion. Eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs beim Schwerlastverkehr um 10 Prozent, wäre eine Einsparung von knapp 10.760 t CO2-Äqu. Eine treibstoffsparende Nutzung kommt demnach eine deutlich größere Bedeutung als eine Bauweise mit geringen Umweltwirkungen während der Herstellung (Milachowski et al. 2010) zu.
Quellenverzeichnis
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SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz
“Umgehend Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen ergreifen”
Das SDG 13, gehört zu den besonders zentralen Nachhaltigkeitszielen und zielt darauf ab den Klimawandel als globale Bedrohung, die bereits heute jedes Land auf allen Kontinenten betrifft und sich negativ auf die Volkswirtschaften und das Leben jedes Einzelnen auswirkt, zu begrenzen.
Für den Beton- und Stahlbetonbau sowie Betonfertigteilbau sind insbesondere die folgenden Unterziele von Relevanz (Destatis 2022):
13.1 “Die Widerstandskraft und die Anpassungsfähigkeit gegenüber klimabedingten Gefahren und Naturkatastrophen in allen Ländern stärken”
SDG 13.2 “Klimaschutzmaßnahmen in die nationalen Politiken, Strategien und Planungen einbeziehen”
SDG 13.3 “Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern”
Die Schnittmengen mit der Standardberufsbildposition liegen vor allem in der Reduzierung der direkten und indirekten Emissionen von Treibhausgasen sowie der Dekarbonisierung der Energieerzeugung (vg.:BIBB 2020):
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
Die Auswirkungen des Klimawandels sind bereits heute Realität: Die Wetterverhältnisse ändern sich, der Meeresspiegel steigt, die Wetterereignisse werden immer extremer und die Treibhausgasemissionen erreichen heute die höchsten Werte in der Geschichte. Ohne entsprechende Maßnahmen dürfte die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Welt in diesem Jahrhundert 3 Grad Celsius überschreiten. Am stärksten betroffen sind die Ärmsten und die Schwächsten. Doch erschwingliche und ausbaufähige Lösungen sind bereits jetzt verfügbar, denn immer mehr Menschen greifen auf erneuerbare Energien und eine Reihe anderer Maßnahmen zurück, welche die Emissionen von Treibhausgasen reduzieren und die Anpassung an den Klimawandel stärken. Der Klimawandel ist jedoch eine globale Herausforderung, die keine nationalen Grenzen kennt. Für die Lösung dieses globalen Problems ist daher eine Koordination auf internationaler Ebene unverzichtbar (UNRIC o. J.)
Der Klimawandel wird durch die Emission von Treibhausgase verursacht. Zahlreiche Gase sind verantwortlich für den Klimawandel. Ihnen gemeinsam ist ihre Undurchlässigkeit für die (Infrarot-)Wärmestrahlung der Erde. Dies führt bekanntlichermaßen zum Klimawandel. Jedes dieser Gase trägt in unterschiedlichem Maße zum Klimawandel bei. Die Stoffe bleiben zudem unterschiedlich lange in der Atmosphäre, weshalb sie unterschiedlich zum Treibhauseffekt beitragen. Das IPCC (International Panel for Climate Change) definiert deshalb ein GWP Global Warming Potential (Erwärmungswirkung für den Klimawandel) eines Stoffes in hundert Jahren im Vergleich zu Kohlendioxid CCO2 wie folgt (vgl. My Climate (o. J.):
- Kohlendioxid CO2: 1 (Bezugswert)
- Methan CH4: 28
- Stickstoffdioxid N2O: 265
- FCKW (verboten) > 12.000
Beitrag des Bausektors zum Klimawandel
Das Bauwesen ist einer der größten Treiber des Klimawandels. Im Jahr 2014 entfielen auf den Bausektor rund 40 Prozent der nationalen THG-Emissionen. In ähnlicher Größenordnung gilt dies auch für den weltweiten THG-Ausstoß. Insgesamt entstehen bei der Errichtung und Nutzung von Gebäuden ca. 75 Prozent der THG-Emissionen während der Nutzung und durch den Gebäudebetrieb. Der restliche Anteil entfällt auf die Emissionen der Baustoffindustrie und von weiteren zuliefernden Unternehmen. Diese sogenannten grauen Emissionen entstehen überwiegend durch energieintensive Prozesse in der Herstellung von bei der Herstellung und beim Transport der Baumaterialien wie Beton, Stahl, Zement, Kalk und Gips sowie die Verwendung von Kohle zur Stromproduktion. Auch Rückbau und Entsorgung der Materialien fallen darunter (BBSR 2020).
THG-Emissionen aus dem bauwirtschaftlichen Verkehr
Der gemäß Klimarahmenkonvention der UN (UNFCCC 1992) und Kyoto-Protokoll (UNFCCC 1997) erstellte nationale Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar (NIR 2022) beziffert die emittierte Menge an CO2-Äquivalenten aus Fahrzeugen und mobilen Maschinen der Bauwirtschaft für das Jahr 2021 auf 3,8 Millionen Tonnen. Bezogen auf die nationale Emissionsmenge desselben Jahres von 762 Mio.t. CO2-Äquivalenten (UBA 2022c), entspricht diese Menge einem Anteil von 0,5 Prozent.
In der Systematik der nationalen THG-Emissionen werden die Emissionen aus dem Bau von Straßen in der Kategorie 1.A.2.g vii “Bauwirtschaftlicher Verkehr” erfasst und umfassen Fahrzeuge und mobile Maschinen der Bauwirtschaft (NIR 2022). Kategorisch ist der bauwirtschaftliche Verkehr damit zwar der Kategorie Energie (CRF 1) und der Verbrennung von Brennstoffen (CRF 1.A), nicht aber dem Verkehr (CRF 1 A 3) sondern dem verarbeitenden Gewerbe (CRF 1.A.2) und dort der sonstigen Energieerzeugung (CRF 1.A.2.g) zugeordnet (Harthan et al 2017). Kategorie 1.A.2.g Verarbeitendes Gewerbe – Sonstige Energieerzeugung ist für CO2 eine Hauptkategorie nach der Emissionshöhe und dem Trend (NIR 2022: 198).
Als Aktivitätsraten für die Emissionsberechnung wird der Verbrauch von Benzin und Diesel herangezogen. Allerdings wird dabei auf die Energiebilanz zurückgegriffen, die den Treibstoffverbrauch für den gesamten Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistungen und übrige Verbraucher auf einem höheren Aggregationsniveau berücksichtigt. Daher werden jährlich erzeugte Verteilschlüssel genutzt, die den Gesamtverbrauch auf die verschiedenen Sub-Sektoren wie z. B. mobile Quellen in CRF 1.A.4.a ii, land- (1.A.4.c ii) und forstwirtschaftlicher Verkehr – (1.A.4.c ii) und eben bauwirtschaftlichen Verkehr (1.A.2.g vii) verteilt (NIR 2022:242).
Vor diesem methodischen Hintergrund betrugen die THG-Emissionen aus Fahrzeugen und mobilen Maschinen der Bauwirtschaft für das Jahr 2019 ca. 3.500 kt CO2 äq. Lagen sie im Jahr 2010 noch bei ca. 3.000 kt, stiegen sie im Jahr 2017 auf 3.750 kt, um bereits im Jahren 2018 wieder auf ca. 3.500 kt zurückfallen NIR (2022:206).
Allerdings sind die CO2-Emissionen aus den zunehmend eingesetzten Biokraftstoffen wie Bioethanol und Biodiesel dabei nicht berücksichtigt. Der THG-relevante fossile CO2-Anteil der Biokraftstoffe bei Verkehr und Maschinen der Bauwirtschaft betrug im Jahr 2019 zusätzliche 230 kt CO2 äq.
Baumaschinen und schweren Nutzfahrzeuge
Die meisten Baumaschinen und schweren Nutzfahrzeuge werden durch Dieselmotoren betrieben, die dabei in erheblichem Maße Geräusche, Abgase und Partikel erzeugen. Besonders in städtischen Gebieten werden dadurch die lokale Luftqualität sowie die Gesundheit betroffener Personen stark beeinträchtigt. Gleichzeitig empfinden viele Betroffene die Geräusche von Baumaschinen und Baustellen als eine erhebliche Lärmbelastung.
Weltweit verursachen Baumaschinen insgesamt rund 400 Tonnen CO2 pro Jahr, was etwa 1,1 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen entspricht. Die Dekarbonisierung mobiler Maschinen ist daher ein wichtiger Hebel zur Begrenzung des Klimawandels. Dabei wird die Elektrifizierung des Antriebsstrangs zu einer Schlüsseltechnologie für emissionsfreie Baumaschinen. Ein zentraler Treiber ist dabei die Verpflichtung einer zunehmenden Anzahl von Ländern zu einer kohlenstofffreien Zukunft. Zudem versuchen viele Städte, durch die Einführung von Umweltzonen den Betrieb von stark umweltbelastenden Fahrzeugen in städtischen Umgebungen entweder zu verbieten oder Gebühren dafür zu erheben. Dies stellt einen Anreiz für emissionsfreie Maschinen dar, indem Bauprojekte, die weiterhin nur auf Dieselausrüstung angewiesen sind, erhebliche Kosten verursachen. In einigen Städten sind darüber hinaus auch explizite Verpflichtungen zur Nutzung elektrischer Baumaschinen erlassen worden. So verlangt beispielsweise die norwegische Stadt Oslo, dass bis 2025 zunächst auf allen kommunalen Baustellen zur Errichtung öffentlicher Gebäude und ab 2030 auf allen Baustellen nur noch emissionsfreie Baufahrzeuge eingesetzt werden dürfen. Ähnliche Verpflichtungen sind Metropolen wie Los Angeles, Budapest und Mexiko-Stadt dazu verpflichtet, die Emissionen bei allen neuen Gebäuden und Infrastrukturprojekten bis zum Jahr 2030 um mindestens die Hälfte zu reduzieren. Bis 2025 wollen diese Städte nur noch emissionsfreie Baumaschinen einsetzen (DW 2021). Die Europäische Kommission setzt ebenfalls Akzente: Derzeit werden Richtlinien im Bereich „Buying green“ (vgl. ICLAI 2016) und “ Green Public Procurement“ (vgl. EC 2016) erstellt, um die Emissionen auf Baustellen zu reduzieren. Allerdings befindet sich der Markt für geländegängige Elektro-Baufahrzeuge in einem viel früheren Entwicklungsstadium als die Märkte für straßentaugliche Elektrofahrzeuge. Daher ist eine Reihe von elektrischen Baumaschinen erst als Prototyp verfügbar. Ausgangspunkt der Entwicklung sind meist kleinere Kompaktmaschinen sein, deren Anforderungen an den Arbeitszyklus relativ gering sind. Dadurch kann der tägliche Energie- und Leistungsbedarf mit einer praktischen Größe der Lithium-Ionen-Batterie, Elektromotoren und einer gut definierten Ladestrategie gedeckt werden. Allerdings wird das Emissionsgeschehen bei Baufahrzeugen eher von großen Maschinen bestimmt. So sind für etwa 46 Prozent der gesamten CO2 Emissionen von Baufahrzeugen Bagger über 10 Tonnen verantwortlich, daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass für große Maschinen emissionsfreie Lösungen entwickelt werden
Aufgrund der anstrengenden Arbeitszyklen dieser schweren Fahrzeuge benötigen Fahrzeuge mit einem Gewicht von über 20 Tonnen mehr als 300 kWh Energie für einen vollen 8-Stunden-Arbeitstag. Mögliche Lösungen für diese Herausforderung sind Batteriewechsel und Kabelbetrieb sowie große Batteriesysteme mit einer schnellen Gleichstrom-Schnellladung (bis zu 300 kW) welcher die Ladezeit auf eine Dreiviertelstunde verkürzt (Wyatt 2022).
Für den erfolgreichen Einsatz von Elektromaschinen sind die Gesamtbetriebskosten entscheidend. Im Vergleich zu Dieselmaschinen sind Elektromaschinen aufgrund der Kosten für die großen Batteriepakete teurer. Allerdings können diese Mehrkosten z. B. für einen elektrischen Minibagger so gering sein, dass die Einsparungen beim Dieselkraftstoff und die geringere Wartung aufgrund entfallender Motoröl-, Kraftstofffilter- und Motorölfilterwechsel, den zusätzlichen Aufpreis weitgehend ausgleichen könnten. Bei größeren Maschinen sind die Mehrkosten für die Elektrifizierung jedoch deutlich höher und können bis jetzt noch nicht durch die Einsparungen bei Treibstoff und Wartung vollständig kompensiert werden (Wyatt 2022).
Allerdings ist die Reduktion von THG-Emissionen nicht der einzige Grund zur Elektrifizierung von Maschinen und Fahrzeugen im Bausektor. Vielmehr sind auch Gesundheits- und Sicherheitsaspekte im Zusammenhang mit dem Betrieb von Dieselmotoren auf Baustellen ausschlaggebend. So ist das Baugewerbe maßgeblich für die meisten jährlichen Fälle von berufsbedingten Krebserkrankungen verantwortlich, von denen wiederum ca. ca. 10% direkt auf die Abgase von Dieselmotoren zurückzuführen sind. Arbeitsbedingte Krebserkrankungen sind Schätzungen zufolge die Ursache für ca. die Hälfte aller arbeitsbedingten Todesfälle in der EU (OSHA 2022). Doch auch im Hinblick auf Arbeitsunfällen sind das Baugewerbe sowie die dort eingesetzten Maschinen und Fahrzeugen signifikant ursächlich. Im Jahr 2020 ereigneten sich ca. 18% aller meldepflichtigen und 41 Prozent aller tödlichen Arbeitsunfälle im Baugewerbe. Ortsfeste oder veränderliche Maschinen sowie Förder-, Transport- und Lagereinrichtungen sind für ca. 17 Prozent aller meldepflichtigen Arbeitsunfälle und sogar für ca. 22 Prozent aller tödlichen Arbeitsunfälle verantwortlich (DGUV 2021). Das Baugewerbe ist auch eine Hochrisikobranche für lärmbedingte Krankheiten. Elektrische Maschinen sind wesentlich leiser und bieten das Potenzial für eine verbesserte Kommunikation, Sicherheit und Produktivität auf der Baustelle, während gleichzeitig die Lärmbelästigung für die Umgebung reduziert wird. Die Beseitigung giftiger Abgasemissionen könnte die Luftqualität auf den Baustellen und in der Umgebung verbessern und damit das Arbeitsumfeld für die Bauarbeiter:innen erheblich verbessern Zudem können elektrische Baumaschinen aufgrund ihrer Abgasfreiheit in Innenräumen eingesetzt werden und erleichtern durch ihre geringen Geräuschemissionen auch Bautätigkeiten außerhalb der normalen Tagesarbeit (Wyatt 2022).
Digitalisierung und elektronische Baumaschinen
Elektrische Baumaschinen sind ein wesentlicher Baustein zur Elektrifizierung des Energiesystems auf dem Weg zur sogenannten All-Electric-Society (vgl. VDE 2022, ZVEI 2022, Handke 2016) und ermöglichen eine weitere Digitalisierung von Bauausführungen. Dabei sind nicht nur die unmittelbaren Vorteile elektrischer Baumaschinen wie geringerer Wartungsaufwand, weniger Lärm und Vibrationen, eine geringere vor-Ort-Belastung durch Schadstoffe, eine Reduktion des Verbrauchs fossiler Treibstoffe und entsprechender Minderung von THG-Emissionen zu berücksichtigen. Vielmehr sind elektrifizierte Baumaschinen eine zentrale Voraussetzung zur erfolgreichen Digitalisierung von Baustellen sowie der effizienten Planung und Steuerung der Bauprozesse. Elektrische Baumaschinen lassen sich digital vernetzen und können dadurch digital gesteuert und kontrolliert werden bis hin zu ihrem sensorgestützten autonomen Einsatz.
Im Bereich der Baumaschinen ist die Digitalisierung daher ein wichtiger Trend und auch ein Hebel zu mehr Nachhaltigkeit im Baubereich. Denn die Elektrifizierung von Baumaschinen, angefangen von schweren Nutzfahrzeugen bis hin zu Handgeräten, ermöglicht erst Automatisierungslösungen. Bauprozesse lassen sich so sensorgestützt, wireless und in Echtzeit planen, koordinieren, monitoren, steuern und kontrollieren. Ausrüstungen, Kraftstoffe und Energie können effektiv und effizient eingesetzt werden.
Beispielsweise können datengestützte Assistenzsysteme bei Betonierungsprozessen die Betonverdichtung und den Verdichtungsfortschritt in Echtzeit verfolgen und der Einsatz von Verdichtungsmaschinen damit präziser und bedarfsgerechter erfolgen. Dies führt insgesamt zu einer einfacheren Betonfertigung in reproduzierbarer Qualität (Ingenieur.de 2022).
Energetische Effizienzgewinne lassen sich auch durch die digitale Kontrolle und Steuerung der Temperierung von Frischbeton in Echtzeit erzielen. Dazu kommen Eis- und Heißwasseranlagen mit Wärmepumpen zum Einsatz, die je nach Bedarf im Heiz- oder im Kühlbetrieb laufen und sowohl eine sorgfältigere als auch eine energieeffizientere Aushärtung des Betons ermöglichen (Ingenieur.de 2022).
Auch wenn autonom fahrende und arbeitende Maschinen technisch inzwischen prinzipiell möglich sind, bleibt fraglich, ob ihr Einsatz aufgrund der komplexen technischen und sicherheitstechnischen Anforderungen in absehbarer Zeit vorstellbar ist. Deutlich realistischer und für die Bauwirtschaft greifbarer ist der Einsatz „intelligenter“ Baumaschinen mit unterstützenden, halb automatisierten oder automatisierten Faktoren. Sie lassen sich mit hohem Automatisierungsgrad bei spezifischen Bauprozessen mit gleichbleibenden und wiederholenden Tätigkeiten wie beispielsweise im Erdbau, aber auch insbesondere im Betonfertigteilbau einsetzen und merkliche Effizienz- und Produktivitätssteigerungen erzielen. Zudem entlasten sie die maschinenführenden Fachkräfte bei monotonen sich wiederholenden und dadurch ermüdenden Tätigkeiten. Intelligente Maschinen ermöglichen zudem eine höhere Unabhängigkeit von individuellen Fähigkeiten der Fachkräfte (Wirtgen 2022).
Darüber hinaus erleichtert der Einsatz intelligenter Baumaschine die Dokumentation und damit auch die Nachweisführung von erbrachten Bauleistungen. Dazu kommen satellitengestützte Autotracking- und Lenksysteme zur Anwendung die den Einsatz der Baumaschinen zentral erfassen, steuern und in den Gesamtprozess der Baustellensteuerung integrieren (Wirtgen 2022).
Praxisbeispiele für den Tiefbau
Inzwischen wird eine Reihe von fossilfreien Baumaschinen auf dem Markt angeboten
Elektrische Kompressoren – Mit der Modellreihe Mobilair e-power bietet das Unternehmen Kaeser Kompressoren in Coburg elektrische Baukompressoren für den stationären Betrieb an. Die beiden Modelle MOBILAIR M250E oder M255E werden anschlussfertig mit Lasttrennschalter ausgeliefert und können mit einem Modem ausgestattet mit dem Plant Control Center oder einem eigenen Telematik-System verbunden werden. Dies ermöglicht den ferngesteuerten Zugriff auf Informationen über den technischen Zustand der Anlage, die Betriebsstundenzahl und die Standortbestimmung inklusive Geoleashing unterstützt aber auch Auswertung der Anlagenauslastung, bei der Wartungsplanung und Ferndiagnose. Der Kompressor läuft mit 400 oder 480 V, ist wahlweise mit einem Motorleistung von 132 oder 160 kW ausgestattet und liefert einen Betriebsüberdruck von 8,6 bis 14 bar bei Volumenströmen von 16 bis 28 m3/min. Der abgaslose und geräuscharme Betrieb erlaubt den Einsatz in Umwelt- oder Lärmschutzzonen und Gebäuden aber auch auch Anwendungen in Tunneln, Baugruben oder Gebäuden sind möglich. Dank des Elektroantriebs entfallen der Motoröl-, Kraftstofffilter- und Motorölfilterwechsel. Dies bedeutet längere Wartungsintervalle und somit weniger Stillstandszeiten der Anlage. Bis zu 25 Prozent Einsparungen bei den Energiekosten gegenüber eines Baukompressor mit Dieselmotor sind möglich.
Das österreichische Unternehmen Wacker Neuson bietet bereits seit dem Jahr 2015 den elektrischen Vibrationsstampfer AS-50 bzw. AS-60 an und soll die üblichen Benzin-Öl-Gemisch betriebene Stampfer ersetzen. Vibrationsstampfer sind ein vielfach genutztes Handgerät zur Bodenverdichtung das im Landschaftsbau für Gräben und kleine – oftmals verwinkelte und eingeengte – Flächen, z. B. für Fundamente, Leitungen und Tragschichten eingesetzt wird. Der elektrische Stampfer ist mit einem aufladbaren Akku ausgestattet der eine Energiemenge von 614 Wattstunden (Wh) speichern kann mit dem Schnellladegerät bei einem vollständigen Ladezyklus von einer Stunde ca. 800 Wh bei 220 Volt. Inklusive Akku wiegt der AS 50 mit 73,5 kg. Der Akku ist werkzeuglos wechselbar und kann für weiterer Baugeräte von Wacker Neuson verwendet werden. Wartungsarbeiten, wie bei Verbrennungsmotoren nötig, entfallen komplett. Es gibt beispielsweise keine Probleme mit Vergaser- Verschmutzungen oder minderwertigem Öl. Dies reduziert Wartungsaufwände und Kosten über die Lebensdauer der Maschine erheblich (Wacker 2022).
Das Unternehmen VOLVO Construction Equipment bietet drei unterschiedliche Ausführungen von elektrisch betriebenen Kleinbaggern (ECR25, ECR18) sowie zwei Radlader (L25 und L20) an. Die ECR Serie ist mit einer 48 V Batterie ausgestattet, deren Kapazität zwischen 16 und 20 kWh liegt. Der Motor hat eine Spitzenleistung von 188 kW. Mit einem Einsatzgewicht von zwischen 1,9 und 2,8 Tonnen sind die Abgasfreien sowie Geräusch- und vibrationsarmen Elektrobagger besonders für den Einsatz in engen Gebäudestrukturen, ruhigen Wohngebieten oder vollen Innenstädten geeignet. Bei den Radladern der Modelle L25 und L20 sind ebenfalls 48 V Lithium-Ionen- Batterien allerdings mit einer Kapazität zwischen 33 und 40 kWh verbaut. Die Elektromotoren liefern bei beiden Modellen eine Leistung von 22 kW. Das Einsatzgewicht liegt zwischen 4,6 und 5,3 Tonnen und das Schaufelvolumen zwischen 0,8 und 0,9 m3 (VOLVO CE 2022)
Hyundai Construction Equipment hat im Jahr 2020 einen 14 Tonnen schweren Wasserstoffbagger sowie einen 1,8-Tonnen-Mini Elektrobagger entwickelt. Darüber hinaus wird Hyundai Doosan Infracore einen 1,7 Tonnen schweren Minibagger mit Elektroantrieb und einen Bagger mit Hybridmotor ausstellen, die beide im Jahr 2023 auf den Markt kommen (Ingenieur.de 2022).
Das Unternehmen Bobcat Bensheim GmbH in Bensheim bietet mit dem vollelektrischen Kompakt-Raupenlader T7X die erste Maschine ihrer Art, die vollständig ohne hydraulische Komponenten auskommt. Der T7X ist vollständig batteriebetrieben und die hydraulische Arbeitsgruppe wurde vollständig durch ein elektrisches Antriebssystem ersetzt. Dank der vollelektrischen Plattform werden Leistung und Drehmoment versprochen die dreimal höher liegen als bei dieselbetriebenen Ladern. Der Bobcat T7X ist im Januar 2022 auf der Elektronikmesse CES in Las Vegas für den nordamerikanischen Markt präsentiert worden. Für die Region Europa, wird zunächst das Marktpotenzial des elektrischen Kompaktladers ermitteln. Den Strom für den Elektromotor des T7X liefern Lithium-Ionen-Batterien mit 62 kWh Energieinhalt. Zudem arbeitet der T7X emissionsfrei und sehr geräusch- und vibrationsarm – anders als bei herkömmlichen Baumaschinen fallen die Vibrationen und der Geräuschpegel des Dieselmotors und der Hydraulikpumpe weg. Die Baumaschine kann dadurch gut in lärmsensiblen Bereichen und Innenräumen eingesetzt werden. Die laufenden Betriebskosten können durch den Wegfall von Diesel, Motoröl, Dieselabgasflüssigkeit und Hydraulikteilen sowie durch die Reduzierung der jährlichen Wartungskosten erheblich gesenkt werden (Stellmach 2022).
Der erste vollständig elektrisch angetriebene Asphaltverteiler wurde vom niederländischen Tiefbauunternehmen BAM Infra Nederland gemeinsam mit den Partnern Wirtgen und New Electric entwickelt und wird seit 2022 angeboten. Es handelt sich um eine Umrüstung eines dieselbetriebenen Stage-V-Motors, der durch zwei E-Motoren ersetzt wurde, die über eine fest verbaute Batterie mit einer Kapazität von 270 kWh verfügen. Ein zweiter 270-kWh-Akku ist austauschbar und soll nach einem erfolgten Arbeitstag den Transport zur nächsten Baustelle ermöglichen. Darüber hinaus kann er auch für andere elektrisch betriebene Geräte genutzt werden. Mit vollgeladenen Batterien kann der elektrische Asphaltfertiger den Angaben zufolge acht bis zehn Stunden lang seine Arbeit verrichten. Im Laufe eines achtstündigen Arbeitstages lassen sich rund 150 Liter Diesel einsparen und dadurch pro Jahr mehr als 93 kt CO2 und 115 kg NOX vermeiden (Sciurti 2022).
Synthetische Kraftstoffe Das Unternehmen Liebherr nutzt hydrierte Pflanzenöle (Hydrotreated Vegetable Oil, kurz HVO) die in Reinform oder als Zugabe fossilen Diesel in Baumaschinen, Kränen und Mining Geräten des Unternehmens eingesetzt werden können. HVO gilt als erster kommerziell erwerbbare Kraftstoff, mit dem Verbrennungsmotoren nahezu klimaneutral betrieben werden können. Während des Lebenszyklus einer Maschine lassen sich die Treibhausgasemissionen um bis zu 90 Prozent senken, wenn sie anstelle von fossilem Diesel mit Renewable Diesel (= HVO 100) betankt wird. Im Bereich der alternativen Antriebskonzepte präsentieren die Liebherr-Komponenten den ersten Wasserstoffmotor, den H 964, mit hohen Wirkungsgraden und sehr niedrigen NOX-Emissionen bei gleicher Lebensdauer und gleichen Wartungsintervallen wie Dieselmotoren. Zu den Neuentwicklungen des Unternehmens zählt außerdem das mobile Energiespeichersystem, welches zukünftig einen lokal emissionsfreien Betrieb von elektrifizierten oder hybrid versorgten Baustellen mit höchster Leistungsdichte, Effizienz und Qualität sichern wird (Ingenieur.de 2022)
Das Unternehmen Hilti hat auf der Bauma 2022 seine neue Akku-Plattform Nuron vorgestellt. Die Vereinheitlichung der Akku-Plattform zielt darauf die Nutzung von kabelgebundenen Geräten zu reduzieren sowie der Lagerbestand als auch der Umfang des Geräteparks zu minimieren. Nuron bietet eine kabellose Plattform, die über 70 Akku-Geräte von leichten bis hin zu schweren Anwendungen in allen Gewerken abdeckt, wodurch auf kabelgebundene oder benzinbetriebene Geräte zunehmend verzichtet werden kann. Von der präzisen Befestigung bis hin zum Betonbrechen, arbeiten alle Nuron Geräte mit den gleichen austauschbaren 22 Volt-Akkus und Ladegeräten. Die Nuron Akkus stehen in fünf Größen zur Verfügung und können je nach Leistungs- und Einsatzdauer ausgewählt werden. Alle Nuron Akkus, Ladegeräte und Nuron Geräte sind miteinander kompatibel. Das Akku-Management wird somit einfacher, da das Verwalten von verschiedenen Spannungen und unterschiedlichen Ladegeräten wegfällt. Die Kompatibilität steigert die Produktivität und hilft, die Kosten mit weniger Ladegeräten und Akkus sowie einer geringen Platzauslastung zu verwalten. Die Nuron Akkus und Geräte liefern eine verbesserte Reichweite, als aktuell vergleichbare 18 oder 20 Volt-Plattformen und versprechen eine Leistung wie ein Netzgerät. Die Schnittstelle zwischen Nuron Akku und Gerät ist völlig neu konzipiert, wodurch Nuron Geräte bis zu 50 Prozent mehr Strom aus dem Nuron 22 Volt -Akku ziehen können, um Leistungsspitzen abzudecken. Entwickelt auf Basis der Lithium-Ionen-Akku-Technologie, enthalten die Nuron Akkus starke Zellen die eine hohe Leistungsdichte erzielen (Ingenieur.de 2022b).
Schwere Nutzfahrzeuge
Ein besonders großes Potenzial wird im Einsatz von Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen in großen Nutzfahrzeugen gesehen. Denn dadurch lassen sich der schweren und teils voluminöse Elektrostrang batteriebetriebener Fahrzeuge vermeiden (KIT 2020). Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind leiser, wartungsärmer und – bei Herstellung des Wasserstoffs aus regenerativen Quellen – CO2-neutral. Umweltzonen und emissionsbedingte Durchfahrtsverbote stellen keine Probleme mehr dar. Zwar sind erste Fahrzeuge bereits auf dem Markt verfügbar, jedoch muss die Brennstoffzellenentwicklung bei einer Einführung bis 2025 deutlich beschleunigt werden. Taktgeber für die Beschleunigung der Brennstoffzellenentwicklung ist dabei die Produktionstechnik (KIT 2020).
Gleichwohl ist die Entwicklung von LKW-Antrieben auf Wasserstoffbasis branchenweit auf einem nie dagewesenen Höchststand. Etablierte Unternehmen, darunter Hersteller wie Hyundai oder Daimler Trucks, aber auch völlig neue Anbieter wie die US-amerikanische Firma Nikola, die in Kooperation mit IVECO und Bosch an der Marktreife von Brennstoffzellen-LKW feilt, überbieten sich im Rennen um Effizienz, Reichweite und Fortschrittlichkeit. Verwunderlich ist diese Entwicklung angesichts der Vorteile von grünem Wasserstoff nicht: Große Tanks ermöglichen hohe Reichweiten mit einer Tankfüllung. Verschiedene Hersteller arbeiten mit Konzepten, die Reichweiten zwischen 400 und über 1000 Kilometern versprechen. Der Tankprozess ähnelt dabei dem bisherigen Ablauf. Ein Umstellen ganzer Prozesse auf längere Lade- und Standzeiten ist daher nicht nötig. Und Innenstädte, die lärm- und feinstaubbelastet sind, können schon in wenigen Jahren deutlich entlastet werden.
Die Elektrifizierung schwerer Nutzfahrzeuge wie sie im Beton- und Stahlbetonbau sowie Betonfertigteilbau insbesondere zur Lieferung von Material wie Boden, Kies und anderer mineralischer Rohstoffe aber auch zum Abtransport von Baggergut und Baurestmassen zum Einsatz kommen, stellt eine besondere Herausforderung dar. Denn für den mobilen Einsatz kommen batteriebetriebene Antriebskonzepte aufgrund des schweren und teils voluminösen Elektrostrang mit Batterien aber auch aufgrund der limitierten Reichweite und der beschränkten Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur weniger in Betracht. Stattdessen bieten immer mehr Hersteller von Nutzfahrzeugen Brennstoffzellen an. Maßgeblicher angeschoben wird dies durch die EU-Klimaziele den CO2-Ausstoß von neuen Pkw bis 2030 um 37,5 Prozent zu senken und dies bereits in fünf Jahren auch auf schwere Nutzfahrzeuge auszudehnen. Um bis zum Jahr 2025 bei schweren Nutzfahrzeugen 15 % CO2-Emissionen und bis 2030 sogar 30 % einzusparen, erscheint die Brennstoffzellentechnologie daher besonders vielversprechend. Denn einerseits sind konventionelle LKW-Antriebsstränge mit Dieselaggregaten bereits in hohem Maße optimiert und bieten daher nur noch wenig Einsparpotenzial. Andererseits lassen sich bestehende Lösungen zum batterieelektrischen Antrieb von Pkw nicht direkt von PKW´s auf LKW´s übertragen, da die benötigte Batterie zu schwer und die Ladezeiten zu lang wären. Bei Fahrzeugen zum Transport von Schüttgütern ist zudem die Nutzlast entscheidend. Diese wird jedoch bei reinen E-Fahrzeuge aufgrund ihrer schweren Akkumulatoren sehr stark herabgesetzt.
Praxisbeispiel
Die südkoreanische Firma Hyundai Motor bietet seit dem Jahr 2020 das Model Xcient Fuel Cell auf dem Markt an. Es ist der weltweit erste in Serie produzierte elektrische Schwerlast-Lkw mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. Das Unternehmen hat bereits 47 Einheiten in der Schweiz eingesetzt, wo sie bis Juli 2022 mehr als vier Millionen Kilometer gefahren sind. Das Traktormodell XCIENT Fuel Cell 6×4 ist mit einem 180-kW-Brennstoffzellensystem und einem E-Motor mit einer maximalen Leistung von 350 kW ausgestattet. Der Wasserstofftank des Traktors kann 67 kg Wasserstoff aufnehmen, wobei die Batterie 72 kWh für ein Gesamtgewicht von 37.200 kg liefert, um eine durchschnittliche Reichweite von über 450 Meilen pro Tank zu liefern. Im vergangenen Jahr kündigte Hyundai Motor auch sein NorCal Zero-Projekt an, das auch als Zero-Emission Regional Truck Operations with Fuel Cell Electric Trucks bekannt ist. Hyundai Motor wird ab dem zweiten Quartal 2023 30 Elektro-Lkw der Klasse 8 XCIENT Fuel Cell in Kalifornien in Betrieb nehmen (Hyundai 2022).
In der Hyzon HyMax Serie bietet die US-amerikanischen Firma Hyzon Motors Inc. drei Fahrzeugtypen mit 24, 46 und 70 Tonnen an. Die Reichweiten liegen zwischen 400 und 680 km und die Tanks fassen zwischen 32 und 95 kg Wasserstoff und treiben Brennstoffzellen an, die im Dauerbetrieb zwischen 160 und 240 kWh leisten. Die Speicherkapazität der Batterien beträgt zwischen 70 und 140 kWh und die Motorleistung liegt zwischen 160 und 450 kW (Hyzon 2022). Die Modellreihe ist seit 2021 auf dem Markt. Hyzon Motors hat im Jahr 2021 Kaufverträge über insgesamt 20 Brennstoffzellen-Lkw mit Tochtergesellschaften der niederländischen Transportunternehmen Jan Bakker und Millenaar & van Schaik abgeschlossen. Bis zu drei wurden noch 2021 und der Rest 2022 ausgeliefert. Millenaar & van Schaik ist eines der größten Asphalttransportunternehmen in den Niederlanden (Electriv.net 2021).
Mercedes hat Ende 2020 mit seinem Modell GenH2 einen neuen Schwerlast-Lkw mit Brennstoffzelle präsentiert. Bereits 2023 sollen erste Vorserienfahrzeuge in die Kundenerprobung gehen und ab 2026 die Serienproduktion beginnen. Der weiterentwickelte Lkw ist mit zwei E-Motoren mit je 230 kW Dauerleistung und 330 kW Spitzenleistung ausgestattet. Die Brennstoffzellen liefern zweimal 150 kW Strom. Die HV-Batterie unterstützt kurzzeitig – beispielsweise bei Beschleunigungsphasen – mit bis zu 400 kW Energie, die Speicherkapazität beträgt 70 kWh (Electriv.net 2021b).
Der Fahrzeugbauer IVECO hat zusammen mit dem Unternehmen Nikola auf der IAA Transportation 2022 die europäische Version der batterieelektrischen 4×2 Sattelzugmaschine Nikola Tre BEV vorgestellt. Das Fahrzeug verfügt über 9 Batterien mit einem Gesamtenergiespeicher von bis zu 738 kWh und einer Dauerleistung von 480 kW, die eine Reichweite von bis zu 500 Kilometern ermöglichen. Mit einem 175 kW-Lader beträgt das Aufladen lediglich ca. 160 min. Die Tanks fassen 70 Kg Wasserstoff. Im September 2022 startete am homePORT in Hamburg die Demophase mit den ersten drei batterieelektrischen (BEV) Nikola Tre Sattelzugmaschinen in Europa (ingenieur.de 2022c).
Quellenverzeichnis
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SDG 15 Leben an Land
“Landökosysteme schützen, wiederherstellen und ihre nachhaltige Nutzung fördern, Wälder nachhaltig bewirtschaften, Wüstenbildung bekämpfen, Bodendegradation beenden und umkehren und dem Verlust der biologischen Vielfalt ein Ende setzen”
Die Schnittmengen mit der Standardberufsbildposition “Umweltschutz und Nachhaltigkeit” ergeben sich aus den erheblichen Eingriffen in die Bodenökologie und den damit verknüpften lokalen Wasserkreisläufen die mit den Tätigkeiten im Beton- und Stahlbetonbau sowie dem Betonfertigteilbau verbunden sind. Hierbei kommt am ehesten noch das Unterziel 15.1 (internationale Einkünfte) und 15.8 (Maßnahmen invasiver, gebietsfremder Arten zu verhindern) in Frage:
15.1 Bis 2020 im Einklang mit den Verpflichtungen aus internationalen Übereinkünften die Erhaltung,Wiederherstellung und nachhaltige Nutzung der Land- und Binnensüßwasser-Ökosysteme und ihre Dienstleistungen, insbesondere der Wälder, der Feuchtgebiete, der Berge und der Trockengebiete, gewährleisten.
15.8 Bis 2020 Maßnahmen einführen, um das Einbringen invasiver gebietsfremder Arten zu verhindern, ihre Auswirkungen auf die Land- und Wasserökosysteme deutlich zu reduzieren und die prioritären Arten zu kontrollieren oder zu beseitigen.
Die Bezüge zur Standardberufsbildposition wären dann (vgl. BMBF 2022):
a) Möglichkeiten zur Vermeidung betriebsbedingter Belastungen für Umwelt und Gesellschaft im eigenen Aufgabenbereich erkennen und zu deren Weiterentwicklung beitragen
b) Bei Arbeitsprozessen und im Hinblick auf Produkte, Waren oder Dienstleistungen Materialien und Energie unter wirtschaftlichen, umweltverträglichen und sozialen Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit nutzen
e) Vorschläge für nachhaltiges Handeln für den eigenen Arbeitsbereich entwickeln
f) unter Einhaltung betrieblicher Regelungen im Sinne einer ökonomischen, ökologischen und sozial nachhaltigen Entwicklung zusammenarbeiten und adressatengerecht kommunizieren
SDG 15 und Wasserwirtschaft
Im Mittelpunkt des SDG 15 steht die Wiederherstellung, der umfassende Schutz und die nachhaltige Nutzung von Land- und Binnen Süßwasser-Ökosystemen, insbesondere von Wäldern und Feuchtgebieten, die Beendigung von Bodendegradation und der Erhalt der biologischen Vielfalt. Böden und Wälder erfüllen wichtige Funktionen im Wasserkreislauf. Je besser die natürlichen Ökosysteme ihre Funktionen erfüllen können (z. B. Filterfunktion intakter Böden; Auwälder als Überflutungsgebiete zum vorsorgenden Hochwasserschutz), desto weniger müssen technische, oft ressourcen- und energieaufwendige, wasserwirtschaftliche Maßnahmen ergriffen werden (z. B. zusätzliche Aufbereitungsstufen oder technischer Hochwasserschutz).
Boden
Bodenfunktionen im Wasserkreislauf
Intakte Böden übernehmen wichtige Funktionen im Wasserkreislauf. Die Beschaffenheit des Bodens nimmt Einfluss darauf, welche Anteile des Niederschlagswassers “über den Oberflächenabfluss, den Zwischenabfluss und die Grundwasserneubildung in die Gewässer gelangen” (StMUV o. J., S. 202). Boden trägt wesentlich zur Qualität des Trinkwassers bei, indem verschmutztes und belastetes Sickerwasser durch die Bodenpassage gereinigt wird. Er hat außerdem durch die Aufnahme von Niederschlagswasser eine Ausgleichsfunktion. Kann der Boden jedoch aufgrund von Verdichtung und Versiegelung kaum Wasser aufnehmen, verstärkt sich der Oberflächenabfluss und erhöht unter Umständen die Scheitel von Hochwasserganglinien (StMUV o. J.).
Bodenschutz
Die gesetzliche Grundlage zum Bodenschutz ist das Bodenschutzgesetz (BBodSchG). Zur Sicherung bzw. Wiederherstellung der Funktionen des Bodens sind “schädliche Bodenveränderungen abzuwehren, der Boden und Altlasten sowie hierdurch verursachte Gewässerverunreinigungen zu sanieren und Vorsorge gegen nachteilige Einwirkungen auf den Boden zu treffen” (BBodSchG §1).
Für die Planung und Durchführung von Baumaßnahmen könnte eine übergeordnete Beratung in Form von Umweltbaubegleitung, ökologischer Baubegleitung oder hydrologischer Baubegleitung herangezogen werden. Diese Beratungen tragen entscheidend zur Vermeidung oder Minderung von Umweltauswirkungen bei. Ein wesentlicher Aspekt wäre dabei die Ausarbeitung eines Bodenschutzkonzeptes. Um die Verwertung oder Entsorgung von überschüssigem Material regeln zu können, kann zusätzlich ein Bodenverwertungskonzept in Auftrag gegeben werden (BfN 2021, 11). Konkrete Maßnahmen zum Bodenschutz bei Baumaßnahmen sind hierbei (BfN 2021):
- Maßnahmen zur Lastverteilung auf Bauflächen und Zuwegen, um Bodenverdichtungen aufgrund des Einsatzes schwerer Fahrzeuge zu mindern
- Beobachtung des Witterungsverlaufes und regelmäßige Bestimmung der Bodenfeuchte zur Beurteilung der Befahrbarkeit des Bodens (ausreichend Zeitpuffer für mögliche Bauunterbrechungen im Bauzeitenplan einplanen) (LLUR 2021)
- Vermeidung einer Vermischung von Bodenschichten beim Aus- und Wiedereinbau des Bodens: Sorgfältige Trennung der Bodenschichten bzw. Bodenhorizonte beim Aushub, fachgerechte Zwischenlagerung und Wiedereinbau in natürlicher Schichtung
- Vermeidung bzw. Reduktion des Einsatzes von Schmiermitteln, Hydraulikölen, Rostlösern etc., wo möglich Verwendung umweltverträglicher Alternativen
Feuchtgebiete
Im November 2022 hat die UNO-Konferenz für Feuchtgebiete (Ramsar-Konvention) alle Staaten dazu aufgerufen, verstärkte Maßnahmen zur Sicherung und Wiederherstellung der Feuchtgebiete zu übernehmen. Feuchtgebiete werden definiert als “Feuchtwiesen, Moor- und Sumpfgebiete oder Gewässer, die natürlich oder künstlich, dauernd oder zeitweilig, stehend oder fließend, Süß-, Brack- oder Salzwasser sind, einschließlich solcher Meeresgebiete, die eine Tiefe von sechs Metern bei Niedrigwasser nicht übersteigen” (Ramsar 1971).
Feuchtgebiete stellen wichtige Ökosystemleistungen bereit, weshalb deren Erhalt bzw. Wiederherstellung eine besondere Bedeutung zukommt (Kanton Aargau 2021, S. 5 f):
- Feuchtgebiete können auftretende Wassermengen bei Starkniederschlägen speichern und dienen so dem Hochwasserschutz
- Feuchtgebiete können Sedimente, Nährstoffe und toxische Stoffe speichern und gesundheitsgefährdende organische Verbindungen abbauen und so die Wasserqualität verbessern
- Feuchtgebiete erhalten und fördern die Biodiversität, indem sie Lebensraum für eine große Vielfalt an spezialisierten Tieren, Pflanzen und Pilzen sind – darunter auch seltene und bedrohte Arten
- Intakte Moorböden sind essentiell für den Klimaschutz (vgl. Unterkapitel “Schutz der Moore”)
- Die Schaffung und Aufwertung naturnaher Lebensräume für mehr Landschafts- und Lebensqualität.
- Feuchtgebiete dienen dem Hochwasserschutz, indem sie auf Grund des Klimawandels vermehrt auftretende Starkniederschläge speichern und später in gleichmäßigen Mengen wieder abgeben.
- Feuchtgebiete verbessern die Wasserqualität, indem sie Sedimente, Nährstoffe und toxische Stoffe speichern und gesundheitsgefährdende organische Verbindungen abbauen.
- Die Wiederherstellung von Feuchtgebieten ist eine günstige Alternative zur kostspieligen Sanierung von Drainagen.
- Eine standortangepasste Nutzung der Moorböden verhindert den Abbau des organischen Materials, welcher ansonsten einen enormen Ausstoß von Kohlenstoff in die Atmosphäre zur Folge hätte.
- In Feuchtgebieten lebt eine außergewöhnliche Vielfalt an spezialisierten Tieren, Pflanzen und Pilzen. Die Wiederherstellung und Vernetzung von Lebensräumen tragen deshalb maßgeblich zur Erhaltung und Förderung der Biodiversität bei. Vor allem seltene und bedrohte Arten werden dadurch gefördert.
Auen
Naturnahe Auenflächen sind wertvolle Lebensräume für eine große Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Neben der Stärkung der Biodiversität ist die Rückgewinnung von Überschwemmungsflächen eines der wichtigsten Ziele bei der Renaturierung von Auen (BMUB 2015) (siehe auch SDG 6, Unterkapitel “Renaturierung von Fließgewässern”). An den Bundeswasserstraßen in Deutschland sind zwei Drittel der ehemaligen Auen durch den Bau von Deichen oder anderen Hochwasserschutzmaßnahmen verloren gegangen. Etwa ein Drittel der Auen sind als Überschwemmungsflächen erhalten geblieben (Blaues Band Deutschland 2016). Ziel des Programms “Blaues Band” der Bundesregierung ist es, die Lebensräume Fluss, Ufer und Aue wieder zu vernetzen. Bis 2035 sollen 15 Prozent der Bundeswasserstraßen ihre naturtypische Funktion zurück erhalten (UBA 2019e). Durch den Rückbau von Deichen oder deren Rückverlegung ins Hinterland können Flächen für artenreiche Auen Ökosysteme wiedergewonnen werden. Die Auenflächen dienen u.a. als natürliche Rückhalteräume für den vorsorgenden Hochwasserschutz (BMUB 2015). Renaturierungsmaßnahmen zur Wiederherstellung naturnaher Auenlandschaften unterliegen jedoch aufgrund des Flächenbedarfs unter Umständen vielfältigen Nutzungskonkurrenzen. Die Belange der Auenentwicklung sind deshalb in der Landschaftsplanung und räumlichen Entwicklungsplanung (Landesentwicklungsplan, Flächennutzungsplan etc.) geltend zu machen. Für die erfolgreiche Umsetzung von Maßnahmen zur Auenrenaturierung sollten verschiedene Interessen frühzeitig eingebunden und abgestimmt sowie Synergien ausgeschöpft werden (u. a. Wasserwirtschaft, Naturschutz, Naherholung, Landwirtschaft) (BMUB 2015: 14-16).
Schutz der Moore
Moore sind die Hinterlassenschaften der Eiszeit vor rund 12.000 Jahren (vgl. Böll-Stiftung o. J.). Beim Rückzug der Eismassen entstanden viele große Seen, die Niederschläge erhöhten sich und der Grundwasserspiegel stieg. Täler, Senken und Niederungen wurden überflutet und in diesen Seen lagerten sich organische Pflanzenbestandteile in großen Mengen ab (Krumbach o. J.). Bei unzureichender Sauerstoffzufuhr – z. B. wenn Eismassen den Abfluss verhinderten und sich tiefe Seen gebildet hatten – wurden die Pflanzenreste nicht abgebaut und über Jahrtausende hinweg bildeten sich die Moore.
Es wird geschätzt, dass rund 4 Prozent der Fläche von Deutschland einst Moore waren (1,8 Mio. Hektar, Böll-Stiftung o. J.). Die meisten Moore in Deutschland befinden sich mit einer Fläche von 600.000 ha in Niedersachsen. Allerdings werden 70 Prozent dieser Moorflächen landwirtschaftlich vor allem für Grünland (Viehweiden), aber auch für den Ackerbau genutzt (ebd.). An zweiter Stelle steht Mecklenburg-Vorpommern mit rund 12 Prozent der Landesfläche (ca. 146.000 Hektar). Hier wird etwas mehr als die Hälfte für die Landwirtschaft genutzt. Nach der Böll-Stiftung liegen in diesen Mooren noch 7.000 km Entwässerungsleitungen aus DDR-Zeiten, um die Flächen für die landwirtschaftliche Nutzung trockenzulegen. Heutzutage gelten nur noch 5 Prozent der ehemaligen Moorflächen als naturnah (90.000 Hektar, Sielmann-Stiftung o.J.).
Als die Bedeutung der Moore für den Klimaschutz noch nicht erkannt war, wurden die Moore im großen Umfang in Ackerland umgewandelt. 1950 wurde vom Bundestag der “Emsland-Plan” beschlossen. Dieser umfasste eine jährliche Investition von 1 Prozent des Bundeshaushalts in das Emsland. Mit den Mitteln wurden im Laufe der Jahre rund 130.000 Hektar Moorland entwässert und der Landwirtschaft zur Verfügung gestellt (ebd.).
Moore sind essentiell für den Klimaschutz. Es wird geschätzt, dass sich 30 Prozent des erdgebundenen Kohlenstoffs in Mooren befindet, die aber nur 3 Prozent der globalen Landfläche bedecken (ebd.). Die Trockenlegung der Moore hat erhebliche Folgen für den Klimawandel. Es gelangt Sauerstoff in die trocken gelegten Moorböden, der Zersetzungsprozesse in der Torfschicht anregt. Durch diese Prozesse wird der in Mooren gespeicherte Kohlenstoff in Form von CO2 freigesetzt und trägt als Treibhausgas zur Erwärmung der Erde, mit negativen Folgen für Ökosysteme und die Landwirtschaft, bei (UBA & DEHst 2022). Politische, wirtschaftliche und ökologische Akteure stehen nun vor folgendem Dilemma: Intakte Moore könnten einerseits als wertvolle Kohlenstoffsenken dienen und überschüssiges CO2 speichern. Andererseits spielt die Nutzung von Torf als Blumenerde, als Kultursubstrat oder zur Bodenverbesserung eine wirtschaftliche Rolle, führt aber dazu, dass durch den Abbau der Moorböden gebundener Kohlenstoff in großem Umfang als CO2 freigesetzt wird.
Süßwasser-Ökosysteme
Der Schutz der biologischen Vielfalt der Süßwasserökosysteme ist noch immer eine große Herausforderung. Die Tier- und Pflanzenarten im Süßwasser sind besonders gefährdet. Von der biologischen Vielfalt in Binnengewässern sind wichtige Funktionen im Ökosystem insgesamt abhängig. So sind diese Süßwasserökosysteme von entscheidender Bedeutung für die Speicherung und Bindung von Kohlenstoff und Methan, was zur Klimaregulation wichtig ist. Für die Regulierung des Wasserhaushaltes in der Landschaft sind Ufer- und Wasserpflanzen wichtig, weil sie die Wasserfließgeschwindigkeit verringern, die Ufer Stabilität verbessern, Sedimente zurückhalten und Nähr- und Schadstoffe filtern. Für die Trinkwassergewinnung ist von entscheidender Bedeutung, dass die Selbstreinigung in den Gewässern erfolgen kann, das heißt, die Stoffkreisläufe zwischen Milliarden von Mikroorganismen, Pflanzen, Algen und Tieren sorgen dafür, dass Nährstoffe verwertet werden, Schadstoffe und Krankheitserreger gefiltert werden und dadurch das Wasser gereinigt werden kann. Ein zu hoher Eintrag von Nährstoffen kann aber zur Eutrophierung führen, was die Selbstreinigungsfunktionen des Ökosystems empfindlich stören kann (IGB o. J.).
Der Verlust der biologischen Vielfalt in Binnengewässern könnte künftig auch für den Menschen zum Problem werden, wenn die Gewässer wichtige Funktionen wie beispielsweise die Versorgung mit Trinkwasser, die Bereitstellung von Fischereiressourcen, den Abbau von Schadstoffen oder die Naherholung nicht mehr leisten können. “Der dramatische Rückgang der Biodiversität, also das Verschwinden von Arten, Populationen, Lebensräumen oder gar ganzen Ökosystemen, verläuft in Binnengewässern deutlich schneller als an Land oder im Meer.“ Nirgendwo sonst können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler so viele aussterbende Arten dokumentieren wie in Flüssen, Seen, Küstengebieten und im Grundwasser. „Auch in Deutschland stehen Süßwasserarten und ihre Lebensräume an der Spitze der Roten Liste.” (Wasser Abwasser Technik 2023)
Wald und Wasserkreislauf
Bewaldete Gebiete sind wichtige Komponenten des Wasserkreislaufs. Sie regulieren den Wasserabfluss, fördern die Grundwasserneubildung und tragen durch Evapotranspiration zu Wolkenbildung und Niederschlag bei (Springgay 2019). Intakter Wald bietet Erosionsschutz (durch mechanischen Schutz, Verfestigung der Bodenoberfläche und durch Transpiration) sowie natürlichen und kostengünstigen Hochwasserschutz, indem der Waldboden überschüssiges Wasser aufnimmt und so Hochwasserspitzen streckt (Huber 2006, Keller 1971). Waldboden bildet den größten Süßwasserspeicher Deutschlands und über 40 Prozent der Wasserschutzgebiets Flächen in Deutschland liegen im Wald (BMEL 2021b). Das Grundwasser unter Wäldern ist sauber und sauerstoffreich, da das Wasser auf dem Weg durch den Waldboden gereinigt und gefiltert wird (BMEL 2021a). “98 Prozent der im Wald gewonnenen Trinkwassermenge hat Trinkwasserqualität” (BMEL 2021c, S.6).
Quellenverzeichnis
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