Digitale Planung trifft kreislauffähiges ­Design-Prinzip

Geplant, gebaut, geschleift, als Bauschutt und Sondermüll entsorgt: Rund die Hälfte unseres Müllaufkommens entfällt auf Bau- und Abbruchabfälle,  Tendenz steigend. Muss das wirklich sein? Die einzig richtige Antwort auf diese Frage lautet: „Nein“. Einen Ausweg aus der linear ausgerichteten Bauwelt bietet das Cradle to Cradle®-Prinzip, kurz C2C. Hinter dem Konzept steckt ein kreislauffähiges Verfahren, bei dem Produkte, Prozesse und Gebäude so gestaltet werden, dass sie gesund für den Menschen und sicher für die Umwelt sind. Das bedeutet: Sie sind schadstofffrei, sortenrein trennbar, vollständig recycelbar und haben einen positiven ökologischen Fußabdruck. Erreicht ein nach C2C-Richt­linien konzipiertes Gebäude das Ende seiner Lebensdauer, wird jeder Bestandteil in den technischen oder den biologischen Kreislauf zurückgeführt. So führt das System dazu, dass eingesetzte Ressourcen unendlich in Kreisläufen zirkulieren können und Gebäude zu Rohstofflagern werden.

Diese Art des ressourcensparenden Bauens ist noch nicht weit verbreitet. Durch die Verknüpfung mit digitalen Tools und Methoden wie Building Information Modeling (BIM) kann sie jedoch einen großen Schub erleben. Denn sie schaffen nicht nur Transparenz, sondern erhöhen auch die ­Akzeptanz für zukunftsweisende Konzepte wie Cradle to Cradle und beschleunigen ihre Umsetzung.

Mindset: Kreislaufwirtschaft verstehen

Wie Digitalisierung und Nachhaltigkeit im Duett funktionieren, zeigt das Projekt The Cradle. Bei dem von HPP Architekten entworfenen und von INTERBODEN Innovative Gewerbewelten® bis 2022 realisierten Holzhybrid-Haus wird die BIM-Methode erstmals mit dem C2C-Designprinzip verknüpft. Die Idee, ein kreislauffähiges Gebäude zu bauen, stand für den Bauherrn dabei von Anfang an im Fokus. Um das anspruchsvolle Projekt richtig aufzusetzen, war es daher wichtig, dass alle am Projekt Beteiligten sich mit dieser Idee identifizieren und mitgehen. Das richtige Mindset und das Verständnis dafür, was kreislauffähiges Bauen genau bedeutet, waren somit die grundlegenden Faktoren. Um dieses Verständnis zu vermitteln und das Projekt nach Prinzipien der ­Circular Economy, also einer echten Kreislaufwirtschaft, zu gestalten, hat der Bauherr die ExpertInnen der EPEA GmbH mit der Cradle to Cradle-Beratung beauftragt. Somit wurde der Büroneubau bereits in der Entwurfsphase nach C2C gestaltet. Das bedeutet: Alle eingesetzten Produkte sind auf ihren ökologischen Fußabdruck, Materialgesundheit, Recyclingfähigkeit und Trennbarkeit geprüft. Zum Einsatz kommen nur chemisch unbedenkliche und kreislauffähige Materialien, die nach dem Gebäudeabriss in den technischen oder in den biologischen Kreislauf zurückgehen können – ganz ohne Qualitätsverluste und Abfälle.

Starkes Team: Cradle to Cradle und BIM

Die Planung erfolgt digital mit­hilfe der BIM-Methode. Um diese mit den Cradle to Cradle-Kriterien zu verknüpfen, wurde zunächst ein sogenannter Building Circularity Pass­port, also ein Gebäude-Materialpass, erstellt. Das von EPEA-ExpertInnen und den BIM-SpezialistInnen von Drees & Sommer entwickelte Tool nennt die verwendeten ­Materialien, beschreibt deren chemische Beschaffenheit und verweist auf ihre ökologische Auswirkung. Alle Informationen werden digital dokumentiert, sodass der Building Circularity Passport entweder direkt aus dem BIM-Modell erstellt oder einfach in das BIM-System integriert werden kann. Die über eine ID mit der zugehörigen Bauteilinformation verknüpften Produkte lassen lässt sich im BIM-Modell jederzeit lokalisieren. Die Verknüpfung kann aktualisiert und der verlinkte Online-Bauteilkatalog im Modell eingesehen werden. Alle Planungsdaten können in Form digitaler Gebäudemodelle im offenen Standard der Industry Foundation Classes (IFC) genutzt werden, auch von externen PlanerInnen. Bei der Modellierung des Building Circularity Passports stimmen sich BIM-PlanerInnen und C2C-ExpertInnen eng miteinander ab, um die hohen Kriterien der Kreislauffähigkeit einzuhalten.

Farbskalen zeigen Optimierungspotentiale

Um die BIM-Modelle von The Cradle zu prüfen, setzen die Experten auf die Software Solibri Model Checker, wobei der Modellbezug bis auf Elementebene hergestellt werden kann. Eine Schnittstelle zu Excel macht es möglich, die ermittelten Planungsdaten einfach weiterzuverarbeiten und die klassifizierten Ergebnisse mit dem jeweiligen Modell und seinen Elementen rückzuverknüpfen. CO₂-Fußabdruck, Gesundheit, Flexibilität, Recyclingfähigkeit und Trennbarkeit: So heißen die fünf Kriterien, nach denen die einzelnen Elemente anhand der Codierung des bauphysikalischen Bauteilkatalogs klassifiziert werden. Eindeutige Farbskalen helfen dabei, unterschiedliche Qualitäten zu identifizieren und zu bewerten. Ist zum Beispiel die einfache Trennbarkeit der Materialien noch nicht ganz gewährleistet, erscheint der zugehörige Datensatz in Rot oder Gelb. Grün bedeutet: Kreislaufziel für dieses Kriterium erreicht. Damit sehen alle Beteiligten sofort, welche Elemente noch verbessert werden sollten und welche bereits optimal sind.

Zwar erfordert die Kombination von BIM und ­Cradle to Cradle zur Bewertung der Bauteile mehr Aufwand als die solitäre Vorgehensweise. Doch die Erfahrungen des Projektteams bei dem Neubauprojekt zeigen, dass die Darstellung im digitalen Gebäudemodell die komplexen Zusammenhänge des Cradle to Cradle-Ansatzes leichter verständlich macht und greifbarer werden lässt. So können die FachplanerInnen die Gegebenheiten einfacher erfassen und Optimierungspotentiale schneller identifizieren und wahrnehmen. Gewonnene Erkenntnisse können zudem anhand des BIM Collaboration Formats mit Modellbezug schnell innerhalb des Teams weitergegeben werden und erleichtern so den Arbeitsprozess. Auch die Verknüpfung der Ergebnisse mit externen Datenbanken – wie zum Beispiel dem Building Material Scout – ist einwandfrei möglich.

Methoden-Mix mit großem Zukunftspotential

Insgesamt zeigt The Cradle deutlich, dass digitale Prozesse und die Integration von Produktinformationen in das BIM-Modell die Umsetzung von nachhaltigen Gebäudekonzepten vereinfachen und beschleunigen. Die größte Herausforderung besteht dabei vor allem darin, das Prinzip und die Vorteile des kreislauffähigen Bauens den Projektbeteiligten zu vermitteln und ein frühzeitiges Commitment zu erreichen. Ist dieser Schritt ­bewältigt, kommt es auf die Kollaboration der Akteure an – angefangen beim Bauherrn über ArchitektInnen und PlanerInnen bis hin zu Produktherstellern und Lieferanten. Die frühe Integration und der enge Austausch aller Beteiligten sind für den Erfolg eines solchen Projekts entscheidend. Beim The Cradle konnte dies bereits am Anfang sichergestellt werden, sodass der weitere Projektverlauf leichter abläuft.

Kurzum: Bauen nach dem C2C-Prinzip in Kombination mit digitalen Tools stellt eine innovative und praktikable Lösung für die Klima- und Ressourcenprobleme unserer Welt dar. Probleme der Rohstoffknappheit und der Umweltbelastung können dadurch viel effektiver angegangen und gelöst werden. Zudem werden Gebäude so zu nachhaltigen Depots, die nicht nur wertvolle Rohstoffe speichern, sondern Menschen eine gesunde und lebenswerte Umgebung bieten. Für die Drees & Sommer- und EPEA-ExpertInnen steht daher fest: Cradle to Cradle und BIM ist eine Kombination, die ein neues Zeitalter für die Gebäudeplanung einläutet und die Zukunft des Bauens mitbestimmt.

Pascal Keppler, Moritz Mombour