Cost comparison; Life cycle costs; Circle-compatible construction
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Abstract:
Das Bauwesen verzeichnet den größten Rohstoffverbrauch und generiert das höchste Abfallaufkommen aller Wirtschaftszweige in der Europäischen Union. Angesichts der fortschreitenden Klimakrise und der Endlichkeit globaler Ressourcen ist die Transformation der Baupraxis hin zu einer kreislaufgerechten Wirtschaft von besonderer gesellschaftlicher Dringlichkeit. Der Frage, wie dies gelingen kann - ob und auf welche Weise heute schon kreislaufgerecht gebaut werden kann – widmet sich diese Diplomarbeit.Nach einer Analyse der grundlegenden Prinzipien des zirkulären Bauens, der aktuellen Situation und neuer Entwicklungen in der Baubranche sowie den politischen Rahmenbedingungen werden drei Hauptströmungen identifiziert, die Kreislaufwirtschaft im Bauwesen zu etablieren: 1) Das technische Schließen der Stoffkreisläufe auf Materialebene innerhalb der etablierten mineralischen Bauweise. 2) Der Einsatz natürlicher Baustoffe, die wieder in den Naturkreislauf zurückgeführt werden können. 3) Der Systembau, der darauf abzielt, mittels Wiederverwendung möglichst viele Elemente im Ressourcenkreis zu halten.Die Potenziale dieser drei Strategien zur Förderung zirkulären Bauens werden anhand eines Fallbeispiels, eines typischen Mehrparteienwohnhauses, analysiert. Basierend auf jeder dieser Strategien wird ein eigener kreislaufoptimierter Gebäudeentwurf entwickelt. Somit kann sowohl das maximal mögliche Maß der Zirkularität jedes Ansatzes als auch dessen technische und rechtliche Grenzen aufgezeigt werden. Der Fokus liegt auf der Material- und Bauteilebene. Als Bemessungs- und Bewertungssystem der Kreislauffähigkeit wird der Urban Mining Index herangezogen.Das Ergebnis dieser Analyse ist, dass alle drei Ansätze eine deutliche Erhöhung der Kreislauffähigkeit im Vergleich zur konventionellen Bauweise ermöglichen. Während die mineralische Massivbauweise weit von einer echten Zirkularität entfernt bleibt, zeichnet sie sich durch eine leichte Umsetzbarkeit und weitreichende baurechtliche Einsetzbarkeit aus. Die natürliche Bauweise und der Systembau ermöglichen eine großteilige Kreislaufführung, stoßen jedoch auf klare rechtliche und technische Einschränkungen. Die natürliche Bauweise erweist sich insgesamt als am zirkulärsten, auch aufgrund des geringen Treibhauspotenzials im Lebenszyklus, wobei die Bauteilwiederverwendung durch die Etablierung neuer Geschäftsmodelle noch deutliches Verbesserungspotenzial birgt.Insgesamt legt diese Arbeit dar, dass eine vollständige Zirkularität im herkömmlichen Bauen derzeit zwar nicht möglich ist, jedoch bereits heute eine wesentliche Steigerung der Ressourceneffizienz und Kreislaufführung gelingen kann. Somit dient diese Arbeit nicht nur als vergleichende Analyse verschiedener Strategien zur Steigerung der Zirkularität, sondern auch als Handlungsanleitung für ein kreislauffähigeres Bauen jetzt.
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The construction industry accounts for the largest consumption of raw materials and generates the highest amount of waste of all economic sectors in the European Union. Given the ongoing climate crisis and the finite nature of global resources, the transformation of construction practices towards a more circular economy is therefore of particular societal urgency. Whether and how building design can already be done in a more circular manner today, is to be addressed in this thesis.After analyzing the fundamental principles of circular construction, the status quo, recent developments in the construction industry and the political framework, three main approaches to establishing a circular economy in the building sector are identified: 1) The closure of material cycles with technical means within established mineral construction methods. 2) The use of natural building materials that can be reintegrated into the biological cycle. 3) Modular construction, aiming to keep as many elements as possible in the resource cycle through reuse.The potentials of these three strategies to promote circular construction are analyzed using a case study of a typical multi-family residential building. There are separate construction designs for the case study developed, each based on one of those strategies and aiming to optimize its circularity. So, the maximum potential for circularity of each approach as well as their technical and legal limitations can be demonstrated. The main focus is on the material and component level. To objectively measure and evaluate the circularity of each strategy, the assessment system of the Urban Mining Index is used. The analysis shows that all three approaches enable a significant increase in circularity compared to current conventional construction methods. While mineral solid construction remains far from true circularity, it stands out for its ease of implementation and broad legal applicability. Natural building materials and modular construction allow for substantial circularity but face more legal and technical limitations. The use of natural building materials proves to be the most circular approach overall, also due to its very low global warming potential over the building’s life cycle. However, there is significant potential for improvement in the modular construction and the concept of reuse through the establishment of new business models. Overall, this thesis demonstrates that while complete circularity in conventional construction is currently not possible, a significant increase in resource efficiency and circularity can already be achieved today. Thus, this work serves not only as a comparative analysis of various strategies for increasing circularity but also as a guide to implement more circular building practices now.
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Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
