Vergleichende Ökobilanz von Oberbaukonstruktionen

Grundlagen des ökobilanziellen Vergleichs
Die im Jahr 2009 durchgeführte Studie „Vergleichende Ökobilanz – Oberbaukonstruktionen von Verkehrsflächen mit unterschiedlichen Deckschichten“ [1] sowie Anschlussuntersuchungen mit dem Titel „Tabellarische Aufstellung von Informationen für die Erstellung modularer Ökobilanzen von Pflastersteinen und Platten aus Beton mit vergleichbaren Lösungen aus Naturstein, Klinker und Asphalt für  Oberbaukonstruktionen“ [2] aus den Jahren 2010 und 2011 bilden die Grundlage für den ökobilanziellen Vergleich von verschiedenen Oberbaukonstruktionen für einen Gehweg nach den RStO [3]. Die in [1] und [2] dokumentierten Ergebnisse wurden konform zu internationalen Normen und einschlägigen wissenschaftlichen und technischen Vorgaben ermittelt. Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass die betrachteten Oberbaukonstruktionen eine ausreichende Dauerhaftigkeit über die angestrebte Nutzungszeit haben. Die Ökobilanz umfasst die Herstellung der jeweiligen Gehwegbefestigung sowie ihre Nachnutzungsphase (End-of-life). Während der Nutzungszeit werden keinerlei energetische oder materielle Flüsse berücksichtigt, da für alle Varianten die gleiche Nutzungszeit ohne Ausbesserungs- oder  Erneuerungsmaßnahmen zugrunde gelegt wird. Die Ergebnisse bieten dem Planer und Bauherren eine objektive Auswahlmöglichkeit für die ökobilanziell vorteilhafteste Bauweise für Gehwege. Somit können die Umweltwirkungen im Zuge der Umsetzung entsprechender Baumaßnahmen so gering wie möglich gehalten werden.

Beschreibung der untersuchten Gehwegbefestigungen
Die untersuchten Beispielkonstruktionen mit einer Dicke des Oberbaues von jeweils 30 cm wurden nach den einschlägigen Regelwerken, wie in Tabelle 1 beschrieben, zusammengesetzt (siehe auch Abbildung 1).

Hinweise

Asphaltbauweise
  • Tragschicht aus Schotter-, Splitt-Sand-Gemisch mit Ev2 ? 80 MN/m² (Tafel 7, Zeile 3, RStO [3]), Dicke 22 cm
  • Decke aus Asphalt-Tragdeckschicht, Dicke 8 cm (Tafel 7, Zeile 3, RStO [3])
Betonpflasterbauweise
  • Tragschicht aus Schotter-, Splitt-Sand-Gemisch mit Ev2 ? 80 MN/m² (Tafel 7, Zeile 3, RStO [3]), Dicke 18 cm
  • Bettung aus Brechsand-Splitt-Gemisch 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5]), Dicke 4 cm
  • Betonpflastersteine, grau, zweischichtig, Rastermaß 100/200/80 mm, Oberfläche unbehandelt
  • Fugenbreite i. M. 4 mm, Fugenanteil 5,9 %, Fugenmaterial 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5])
Klinkerpflasterbauweise
  • Tragschicht aus Schotter-, Splitt-Sand-Gemisch mit Ev2 ? 80 MN/m² (analog zu Tafel 7, Zeile 3, RStO [3]), Dicke 19 cm
  • Bettung aus Brechsand-Splitt-Gemisch 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5]), Dicke 4 cm
  • Klinkerpflastersteine, gelb, Rastermaß 118/240/71 mm, flach verlegt, Fugenbreite i. M. 4 mm, Fugenanteil 4,9 %
  • Fugenmaterial 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5])
Natursteinpflasterbauweise
  • Tragschicht aus Schotter-, Splitt-Sand-Gemisch mit Ev2 ? 80 MN/m² (analog zu Tafel 7, Zeile 3, RStO [3]), Dicke 16 cm
  • Bettung aus Brechsand-Splitt-Gemisch 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5]), Dicke 4 cm
  • Natursteinkleinpflaster, Granit grau, gespalten, 100/100/100 mm
  • Fugenbreite i. M. 8 mm, Fugenanteil 15,4 %, Fugenmaterial 0/5G (TL Pflaster [4], ZTV Pflaster [5])
  • Herkunft: Polen, Portugal und „Herkunftsmix“

Besonderheit Naturstein

Für die Deckenvariante „Naturstein“ werden – aufgrund der besonderen Importrelevanz für diesen Baustoff – drei unterschiedliche Herkunftsszenarien berücksichtigt [2]. Eines der Szenarien ist der sogenannte Herkunftsmix, der auch schon in [1] berücksichtigt wurde.

Er bedeutet:

  • 40 % des Natursteins aus der Region (Deutschland, 350 km, Lkw)
  • 30 % des Natursteins aus dem europäischen Ausland, z. B. Italien (1.000 km, Lkw)
  • 30 % des Natursteins aus China (18.800 km Schiff + 500 km Bahn + 60 km, Lkw)

Ergebnisse des Vergleichs

Der für die Oberbaudicke notwendige Aushub und dessen Abtransport werden gesondert betrachtet. Für die Bereiche „Deckschicht“ und „Tragschichten“ werden die Parameter Abbau, Herstellung, Transport, Einbau und End-of-life der Baustoffe jeweils kumuliert berücksichtigt. Da bei allen Varianten der notwendige Bodenaushub gleich ist und es auch nur geringe Unterschiede bei den Tragschichten gibt, werden die Umweltwirkungen durch den Bereich „Decke“, d.h. durch Abbau, Herstellung, Transport, Einbau und End-of-life der Baustoffe für die Gehwegdecke, dominiert.

Der Primärenergiebedarf gesamt (Abb. 2, siehe Seite 16) wird vom fossilen Primärenergiebedarf dominiert – über alle Varianten zwischen 97,2 % und 99,1 %. Der Primärenergiebedarf gesamt der Asphalt- und Klinkervariante liegt deutlich über dem der anderen Varianten. Die Unterschiede bei den Natursteinvarianten ergeben sich durch die unterschiedlichen Transportszenarien für die Pflastersteine. Die Variante mit Betonpflaster hat gegenüber den anderen Varianten den geringsten Primärenergiebedarf gesamt.

Die Auswirkungen auf den Treibhauseffekt (Abb. 3) – auch als „Carbon Footprint“ bezeichnet – sind bei der Asphalt-, der Betonpflaster- und der Natursteinvariante „Polen-Import“ ungefähr gleich und dabei deutlich geringer als bei den anderen drei Varianten.

Beim Ozonabbaupotenzial (Abb. 4) zeigen die zwei Natursteinvarianten „Polen-Import“ und „Portugal-Import“ die günstigsten Werte, gefolgt von der Asphalt- und der Betonpflastervariante, die gleichgroße Werte aufweisen. Hier wirken sich der Abbau und die Herstellung der Baustoffe sowie der damit verbundene Einsatz an Energie stärker aus.

In den Wirkkategorien Versauerungspotenzial (Abb. 5) und Nährstoffeintragpotenzial (Abb. 6) werden die günstigsten Werte von der Asphalt- und der Betonpflastervariante erreicht. Die ungünstigsten Werte liefert die Natursteinvariante „Herkunftsmix“ mit einem rund sechsfach (EP) bzw. einem rund zehnfach (AP) höheren Wert als bei der Asphalt- bzw. Betonpflastervariante. Verantwortlich dafür ist das betrachtete Transportszenario.

Das Sommersmogpotenzial (Abb. 7) ist bei der Betonpflastervariante am geringsten und bei der  Asphaltvariante bzw. der Natursteinvariante „Herkunftsmix“ am größten. Bei der Asphaltvariante sind dafür im Wesentlichen die VOC-Emissionen durch Straßenbelagsarbeiten und somit eine Dominanz der Kategorie „Einbau“ verantwortlich. Bei der Natursteinvariante werden die ungünstigen Ergebnisse durch das betrachtete Transportszenario bestimmt.

Fazit

Aufbauend auf der Studie „Vergleichende Ökobilanz – Oberbaukonstruktionen von Verkehrsflächen mit unterschiedlichen Deckschichten“ aus 2009 [1] und den Anschlussuntersuchungen „Tabellarische Aufstellung von Informationen für die Erstellung modularer Ökobilanzen von Pflastersteinen und Platten aus Beton mit vergleichbaren Lösungen aus Naturstein, Klinker und Asphalt für Oberbaukonstruktionen“ [2] wurde ein ökobilanzieller Vergleich für unterschiedliche Oberbaukonstruktionen für einen Gehweg mit dafür typischen Belagsprodukten durchgeführt.

Die objektiv ermittelten Ergebnisse zeigen, insbesondere hinsichtlich der aktuell im Fokus stehenden Umweltthemen „Energieeinsparung“ und „Carbon Footprint“, dass die Herstellung von Gehwegen nach den hier zugrunde gelegten Annahmen und Bemessungsvorgaben aus ökobilanzieller Sicht am sinnvollsten ist, wenn dafür Betonpflastersteine verwendet werden.

Literatur

  • [1] Vergleichende Ökobilanz – Oberbaukonstruktionen von Verkehrsflächen mit unterschiedlichen Deckschichten; Betonverband Straße, Landschaft, Garten e. V. – SLG (Hrsg.); Bonn 2009
  • [2] Tabellarische Aufstellung von Informationen für die Erstellung modularer Ökobilanzen von Pflastersteinen und Platten aus Beton mit vergleichbaren Lösungen aus Naturstein, Klinker und Asphalt für Oberbaukonstruktionen; Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. – SLG (Hrsg.); Bonn 2011
  • [3] R StO 01 – Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen, Ausgabe 2001; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen – FGSV (Hrsg.); Köln 2001
  • [4] TL Pflaster-StB 06 – Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen, Ausgabe 2006 einschl. Korrekturen August 2007; Köln; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen – FGSV (Hrsg.); Köln 2007
  • [5] ZTV Pflaster-StB 06 – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen, Ausgabe 2006; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen – FGSV (Hrsg.); Köln 2006

Anhang

Abbildung 2:

Abbildung 3:

Abbildung 4:

Abbildung 5:

Abbildung 6:

Abbildung 7:

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