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1. Internationaler BBB-Kongress 2011
Hörsaalzentrum der TU Dresden, 15.09.2011


Produzentenverantwortung und
Design for Recycling für das
Bauwesen
Helmut Rechberger
Technische Universität Wien
Institut für Wassergüte,
Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft
Hoher Materialumsatz im Bauwesen

          Verbrauch bzw. Einsatz von mineralischen Rohstoffen und Energierohstoffen in
          Deutschland im Laufe eines Lebens (Lebensalter 80 Jahre, Datenbasis 2008)




                                               Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen                Helmut Rechberger                              2
Wachsende Städte

                                                                                      Flüsse [t/E.a]
                                                                                      Lager [t/E]
                                               36
                                               36            40
                                                             43
                                     Luft                          Abgas
         Wasser                                                                Abwasser



                      147
                      147                                                                    144
                                                                                             144




         Energieträger                                                         Exportgüter
                      2                                                                       3
                                                    8-12
                                                    8-12
                                                                               Sonst. Abfälle
         Konsum und Investi-                                                                 3
         tionsgüter, Baustoffe
         tionsg
                    12-18
                     12
                                            Lager: 400                         Restmüll
                                                                                             0.3

          I~ 200 t/E.a                                                            O ~ 190 t/E.a


                                                               Quelle: Daxbeck et al. 1996 (aktualisiert)



Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen               Helmut Rechberger                           3
Urban Mining: Potenzial




     Quelle: Wittmer, 2007



      Separate Sammlung von                      Vergleich zwischen AL und Reserven
      Kunststoffen:       20 kg/E.a              Kupfer:       300 Mio. t     580 Mio. t
      Metallen:           15 kg/E.a              Eisen:     14 800 Mio. t 77 000 Mio. t
      Holz:              2,5 kg/E.a              Zink:         205 Mio. t     200 Mio. t
      Quelle: ARGEV, 2007 u. BAWP 2006          Quelle: Rechberger, 2004; Rauch 2009



Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger                       4
mg Pb/kg




                                                                                                            -
                                                                                                                      1.000
                                                                                                                               2.000
                                                                                                                                       3.000
                                                                                                                                               4.000
                                                                                                                                                       5.000
                                                                                                                                                               6.000
                                                                                                                                                                           7.000

                                                                                 Asphaltbelagschichten im




                                                                                                                154
                                                                                         Gebäude

                                                                                             Beschüttung




                                                                                                                200
                                                                                          Betonschichten




                                                                                                                34
                                                                                        Dachhaut

                                                                                                                199
                                                                                  (Schwarzdeckerarbeiten)

                                                                                            Dackdeckung     16




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen
                                                                                                 Estriche
                                                                                                                65




                                                                                     Fangkopfmauerwerk
                                                                                                                37




                                                                                        Fenster und Türen
                                                                                                                43
                                                                                                                                                                                   Wertstoffe vs. Schadstoffe




                                                                                          Fliesen (Boden)
                                                                                                                                                                  5.862




                                                                             Mauersteine (Schlackenbeton)
                                                                                                                         905




Helmut Rechberger
                                                                                         Natursteinmauer
                                                                                                            16




                                                                                     Putze und Putzträger
                                                                                                                28




                                                                              Wandbeläge in Innenräumen
                                                                                                                                                                       6.197




                                                                                       Mauerwerk Ziegel
                                                                                                                67




       5
                                               Quelle: Clement et al. 2010
                                                                                                            7




                                                                                    Mauerwerk Stahlbeton
kg Pb




                                                                                                            -
                                                                                                                    20
                                                                                                                          40
                                                                                                                                60
                                                                                                                                      80
                                                                                                                                             100
                                                                                                                                                    120
                                                                                                                                                          140
                                                                                                                                                                      160
                                                                                 Asphaltbelagschichten im




                                                                                                            0
                                                                                         Gebäude

                                                                                             Beschüttung
                                                                                                                                                                141




                                                                                                            -
                                                                                          Betonschichten

                                                                                        Dachhaut


                                                                                                            -
                                                                                  (Schwarzdeckerarbeiten)

                                                                                            Dackdeckung         1




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen
                                                                                                 Estriche
                                                                                                                    16
                                                                                                                1




                                                                                     Fangkopfmauerwerk
                                                                                                            -




                                                                                        Fenster und Türen
                                                                                                                                                                            Wertstoffe vs. Schadstoffe




                                                                                          Fliesen (Boden)
                                                                                                                          29

                                                                                                                6




                                                                             Mauersteine (Schlackenbeton)

Helmut Rechberger
                                                                                         Natursteinmauer
                                                                                                                     19




                                                                                     Putze und Putzträger
                                                                                                                    12




                                                                              Wandbeläge in Innenräumen
                                                                                                                           34




                                                                                       Mauerwerk Ziegel
                                                                                                                                                   107




       6
                                               Quelle: Clement et al. 2010




                                                                                    Mauerwerk Stahlbeton
                                                                                                                     17
Dynamik des Anthropogenen Stoffhaushalts

                         20

                                Input an festen Gütern
                                in den Konsum
                         15



                                             Mittlere Verweilzeit
         Masse [t/E.a]




                         10
                                                                Output an festen
                                                                Gütern aus dem Konsum
                                                                (Abfälle)
                         5




                         0
                         1960    1980       2000         2020       2040     2060       2080
                                                         Jahr



Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen             Helmut Rechberger                 7
Mögliche Versorgungsprobleme




                                                                   Quelle: BMWA




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger                  8
Materiallebenszyklus am Beispiel Kupfer


                    Halbzeug                                                  Abfall




                          Kupfer-        Güter-
                                                         Konsum       Entsorgung
                        produktion     produktion




                                                                                       Recycling-Produkt
      Erz                                      Produkt




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen             Helmut Rechberger                           9
Entropiebetrachtung


                                      1,0                                                                                   „Erdkruste“
     Relative Statistische Entropie




                                      0.8
                                                    Kupfer-       Güter-
                                                                                    Konsum        Entsorgung
                                                  produktion    produktion

                                      0.6



                                      0.4



                                      0.2

                                                                              Kreislaufwirtschaft

                                      0,0                                                                                  „Kupfer pur“
                                            Phase 1       Phase 2         Phase 3            Phase 4          Phase 5

                                                                    Lebenszyklus von Kupfer
                                                                                                       Quelle: Rechberger & Graedel, 2002

Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen                                     Helmut Rechberger                                  10
Produzentenverantwortung: Grundgedanke

     Produzentenverantwortung (extended producer responsibility)

     Definition der OECD und EU: die (erweiterte) Produzentenverantwortung folgt
     einem Lebenszyklusansatz und bezeichnet die Verantwortung des Herstellers für
     sein Produkt über die gesamte Lebenszeit hinweg. Danach erfasst die
     Produzentenverantwortung auch den Herstellungsprozess und die
     Nutzungsphase des Produkts sowie die Entsorgung nach Ende der Lebensdauer.



     Der Hersteller muss damit die Kosten der Sammlung und der Entsorgung des
     Produkts am Ende des Lebenskreislaufes tragen. Die Kosten für die Entsorgung
     der Altprodukte werden so internalisiert. Dadurch soll der Hersteller dazu
     animiert werden, seine Produkte so zu gestalten, dass sie sich am Ende der
     Lebensdauer möglichst einfach(er) und umweltgerecht(er) entsorgen lassen, um
     so Entsorgungskosten einzusparen.


Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen    Helmut Rechberger                  11
Produzentenverantwortung: Beispiele

          • Verpackungen
          • Altfahrzeuge
          • Elektroaltgeräte
          • Batterien und Akkumulatoren




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger   12
Design for Recycling (DfR)

          Produkt so gestalten, dass es während und nach der
             Gebrauchsphase einfach demontierbar und reparierbar ist,
             Teile wieder verwendet und Abfälle einfach recycliert werden
             können.
          Ziel ist es, die Lebensdauer des Produktes durch Wartungs- und
             Reparaturfreundlichkeit zu verlängern, sowie die Wieder- und
             Weiterverwertung nach dem Lebensende zu verbessern.
          Beim Produktdesign ist zu beachten:
             • Modularer Aufbau der Geräte
             • Demontagerechte Baustruktur
             • Demontagerechte Verbindungstechnik
             • Reduktion der Materialvielfalt
             • Auswahl einfach verwertbarer Werkstoffe
             • Kennzeichnung von Teilen und Werkstoffen
             • Kennzeichnung wertvoller bzw. schädlicher Werkstoffe
             • Auswahl verwertbarer Werkstoffpaarungen, z.B. Vermeidung
                von Verbunden
Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger            13
Entropiebetrachtung


                                      1,0                                                                                   „Erdkruste“
     Relative Statistische Entropie




                                      0.8
                                                    Kupfer-       Güter-
                                                                                    Konsum        Entsorgung
                                                  produktion    produktion

                                      0.6


                                                               Aufwand                                              Aufwand
                                      0.4



                                      0.2

                                                                              Kreislaufwirtschaft

                                      0,0                                                                                  „Kupfer pur“
                                            Phase 1       Phase 2         Phase 3            Phase 4          Phase 5

                                                                    Lebenszyklus von Kupfer
                                                                                                       Quelle: Rechberger & Graedel, 2002

Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen                                     Helmut Rechberger                                  14
Beispiel für DfR: Fassade

                                                             Aufbau Leichtbaufassade
                                               innen                                       Di cke [m]

                                               Gi ps ka rtonpl a tten (GKP) 2 La gen          0,025
                                               Mi nera l wol l e                              0,040
                                               Al u ‐ C Profi l e für GKP              zw. Mi nera l wol l e
                                               GKP 2 La gen                                   0,025
                                               Da mpfs perre                                  0,000
                                               Mi nera l wol l e                              0,125
                                               Al u‐C Profi l e für GKP                zw. Mi nera l wol l e
                                               Sta hl unterkons trukti on für 
                                                                                       zw. Mi nera l wol l e
                                               Fa s s a denpl a tten
                                               Zementba upl a tte                             0,025
                                               Hi nterl üftung                                0,030
             90+% recyclebar                   Fa s s a denpl a tten:
                                               1. Al umi numverbundpl a tten                  0,015
                                               2. Zementfa s erpl a tten
                                               außen
                                                                                              0,285
                                               Wandstärke



Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger                                        15
Beispiel für DfR: Fassade


                                              14
                  Primärenergieaufwand [TJ]            LBF 0%
                                              12       LBF 98%
                                                       LBF opt. 98%
                                              10
                                                       Beton 0%
                                              8

                                              6

                                              4

                                              2

                                              0
                                                   Errichtung         2             3         4




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen                              Helmut Rechberger       16
Beispiel für DfR: Fassade


                                              14
                  Primärenergieaufwand [TJ]            LBF 0%
                                              12       LBF 98%
                                                       LBF opt. 98%
                                              10
                                                       Beton 0%
                                              8

                                              6

                                              4

                                              2

                                              0
                                                   Errichtung         2             3         4




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen                              Helmut Rechberger       17
Optimale Recyclingrate




                                                                     Glas



                                                                                      PUR
                                   Cu




                                                                            PS
                                                 Fe
                                   Al
           Einsparung   1,5


                        1,0


                        0,5


          [-]           0,0
           Emission




                        -0,5

                                        KEA
                        -1,0            GWP
                                        ODP

                        -1,5
                               0        20     40            60                  80            100

                                               Recyclingquote [%]
                                                                                 Laner & Rechberger 2007


Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen          Helmut Rechberger                              18
Zusammenfassung

          • Bauwesen setzt um und speichert große
              Materialmengen

          • Ohne Bauabfallrecycling keine Kreislaufwirtschaft
          • Effektives Recycling ist technologisch, organisatorisch
              komplex

          • Produzentenverantwortung im Bauwesen: schwierig
          • Jedenfalls notwendig: Design for Recycling




Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen   Helmut Rechberger      19

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Mei5 mhftt3fcw xdumvnrutfwwghjttfwsfztcw==
 

Prof. Helmut Reichberger: Produzentenverantwortung und Design for Recycling für das Bauwesen

  • 1. 1. Internationaler BBB-Kongress 2011 Hörsaalzentrum der TU Dresden, 15.09.2011 Produzentenverantwortung und Design for Recycling für das Bauwesen Helmut Rechberger Technische Universität Wien Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft
  • 2. Hoher Materialumsatz im Bauwesen Verbrauch bzw. Einsatz von mineralischen Rohstoffen und Energierohstoffen in Deutschland im Laufe eines Lebens (Lebensalter 80 Jahre, Datenbasis 2008) Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 2
  • 3. Wachsende Städte Flüsse [t/E.a] Lager [t/E] 36 36 40 43 Luft Abgas Wasser Abwasser 147 147 144 144 Energieträger Exportgüter 2 3 8-12 8-12 Sonst. Abfälle Konsum und Investi- 3 tionsgüter, Baustoffe tionsg 12-18 12 Lager: 400 Restmüll 0.3  I~ 200 t/E.a  O ~ 190 t/E.a Quelle: Daxbeck et al. 1996 (aktualisiert) Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 3
  • 4. Urban Mining: Potenzial Quelle: Wittmer, 2007 Separate Sammlung von  Vergleich zwischen AL und Reserven Kunststoffen: 20 kg/E.a Kupfer: 300 Mio. t 580 Mio. t Metallen: 15 kg/E.a Eisen: 14 800 Mio. t 77 000 Mio. t Holz: 2,5 kg/E.a Zink: 205 Mio. t 200 Mio. t Quelle: ARGEV, 2007 u. BAWP 2006 Quelle: Rechberger, 2004; Rauch 2009 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 4
  • 5. mg Pb/kg - 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 Asphaltbelagschichten im 154 Gebäude Beschüttung 200 Betonschichten 34 Dachhaut 199 (Schwarzdeckerarbeiten) Dackdeckung 16 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Estriche 65 Fangkopfmauerwerk 37 Fenster und Türen 43 Wertstoffe vs. Schadstoffe Fliesen (Boden) 5.862 Mauersteine (Schlackenbeton) 905 Helmut Rechberger Natursteinmauer 16 Putze und Putzträger 28 Wandbeläge in Innenräumen 6.197 Mauerwerk Ziegel 67 5 Quelle: Clement et al. 2010 7 Mauerwerk Stahlbeton
  • 6. kg Pb - 20 40 60 80 100 120 140 160 Asphaltbelagschichten im 0 Gebäude Beschüttung 141 - Betonschichten Dachhaut - (Schwarzdeckerarbeiten) Dackdeckung 1 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Estriche 16 1 Fangkopfmauerwerk - Fenster und Türen Wertstoffe vs. Schadstoffe Fliesen (Boden) 29 6 Mauersteine (Schlackenbeton) Helmut Rechberger Natursteinmauer 19 Putze und Putzträger 12 Wandbeläge in Innenräumen 34 Mauerwerk Ziegel 107 6 Quelle: Clement et al. 2010 Mauerwerk Stahlbeton 17
  • 7. Dynamik des Anthropogenen Stoffhaushalts 20 Input an festen Gütern in den Konsum 15 Mittlere Verweilzeit Masse [t/E.a] 10 Output an festen Gütern aus dem Konsum (Abfälle) 5 0 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 Jahr Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 7
  • 8. Mögliche Versorgungsprobleme Quelle: BMWA Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 8
  • 9. Materiallebenszyklus am Beispiel Kupfer Halbzeug Abfall Kupfer- Güter- Konsum Entsorgung produktion produktion Recycling-Produkt Erz Produkt Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 9
  • 10. Entropiebetrachtung 1,0 „Erdkruste“ Relative Statistische Entropie 0.8 Kupfer- Güter- Konsum Entsorgung produktion produktion 0.6 0.4 0.2 Kreislaufwirtschaft 0,0 „Kupfer pur“ Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5 Lebenszyklus von Kupfer Quelle: Rechberger & Graedel, 2002 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 10
  • 11. Produzentenverantwortung: Grundgedanke Produzentenverantwortung (extended producer responsibility) Definition der OECD und EU: die (erweiterte) Produzentenverantwortung folgt einem Lebenszyklusansatz und bezeichnet die Verantwortung des Herstellers für sein Produkt über die gesamte Lebenszeit hinweg. Danach erfasst die Produzentenverantwortung auch den Herstellungsprozess und die Nutzungsphase des Produkts sowie die Entsorgung nach Ende der Lebensdauer. Der Hersteller muss damit die Kosten der Sammlung und der Entsorgung des Produkts am Ende des Lebenskreislaufes tragen. Die Kosten für die Entsorgung der Altprodukte werden so internalisiert. Dadurch soll der Hersteller dazu animiert werden, seine Produkte so zu gestalten, dass sie sich am Ende der Lebensdauer möglichst einfach(er) und umweltgerecht(er) entsorgen lassen, um so Entsorgungskosten einzusparen. Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 11
  • 12. Produzentenverantwortung: Beispiele • Verpackungen • Altfahrzeuge • Elektroaltgeräte • Batterien und Akkumulatoren Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 12
  • 13. Design for Recycling (DfR) Produkt so gestalten, dass es während und nach der Gebrauchsphase einfach demontierbar und reparierbar ist, Teile wieder verwendet und Abfälle einfach recycliert werden können. Ziel ist es, die Lebensdauer des Produktes durch Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit zu verlängern, sowie die Wieder- und Weiterverwertung nach dem Lebensende zu verbessern. Beim Produktdesign ist zu beachten: • Modularer Aufbau der Geräte • Demontagerechte Baustruktur • Demontagerechte Verbindungstechnik • Reduktion der Materialvielfalt • Auswahl einfach verwertbarer Werkstoffe • Kennzeichnung von Teilen und Werkstoffen • Kennzeichnung wertvoller bzw. schädlicher Werkstoffe • Auswahl verwertbarer Werkstoffpaarungen, z.B. Vermeidung von Verbunden Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 13
  • 14. Entropiebetrachtung 1,0 „Erdkruste“ Relative Statistische Entropie 0.8 Kupfer- Güter- Konsum Entsorgung produktion produktion 0.6 Aufwand Aufwand 0.4 0.2 Kreislaufwirtschaft 0,0 „Kupfer pur“ Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5 Lebenszyklus von Kupfer Quelle: Rechberger & Graedel, 2002 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 14
  • 15. Beispiel für DfR: Fassade Aufbau Leichtbaufassade innen Di cke [m] Gi ps ka rtonpl a tten (GKP) 2 La gen 0,025 Mi nera l wol l e  0,040 Al u ‐ C Profi l e für GKP zw. Mi nera l wol l e GKP 2 La gen 0,025 Da mpfs perre 0,000 Mi nera l wol l e 0,125 Al u‐C Profi l e für GKP zw. Mi nera l wol l e Sta hl unterkons trukti on für  zw. Mi nera l wol l e Fa s s a denpl a tten Zementba upl a tte 0,025 Hi nterl üftung 0,030 90+% recyclebar Fa s s a denpl a tten: 1. Al umi numverbundpl a tten 0,015 2. Zementfa s erpl a tten außen 0,285 Wandstärke Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 15
  • 16. Beispiel für DfR: Fassade 14 Primärenergieaufwand [TJ] LBF 0% 12 LBF 98% LBF opt. 98% 10 Beton 0% 8 6 4 2 0 Errichtung 2 3 4 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 16
  • 17. Beispiel für DfR: Fassade 14 Primärenergieaufwand [TJ] LBF 0% 12 LBF 98% LBF opt. 98% 10 Beton 0% 8 6 4 2 0 Errichtung 2 3 4 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 17
  • 18. Optimale Recyclingrate Glas PUR Cu PS Fe Al Einsparung 1,5 1,0 0,5 [-] 0,0 Emission -0,5 KEA -1,0 GWP ODP -1,5 0 20 40 60 80 100 Recyclingquote [%] Laner & Rechberger 2007 Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 18
  • 19. Zusammenfassung • Bauwesen setzt um und speichert große Materialmengen • Ohne Bauabfallrecycling keine Kreislaufwirtschaft • Effektives Recycling ist technologisch, organisatorisch komplex • Produzentenverantwortung im Bauwesen: schwierig • Jedenfalls notwendig: Design for Recycling Produzentenverantwortung und DfR im Bauwesen Helmut Rechberger 19