Welche Materialien stecken in unseren Gebäuden? In welchen Mengen kommen sie vor? Wie verteilen sie sich auf den Gebäudebestand? Erste Antworten auf diese Fragen gibt das vom Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) erstellte Nationale Materialkataster Deutschland. Es bildet den Gebäudebestand mit Stand 2022 und die darin verbauten Mengen von 44 Baumaterialgruppen ab. „Als Bezugsgrößen dienen Grundfläche und Bruttowohninhalt. Hinterlegt sind die Materialzusammensetzungen und die sich daraus ergebenden grauen Emissionen“, erklärt Georg Schiller, Leiter der Forschungsgruppe Anthropogene und Natürliche Ressourcen am IÖR.
Die Datenbank differenziert Gebäudetypologien in Anlehnung an eine Systematik des Instituts Wohnen und Umwelt, die insbesondere für energetische Analysen, Sanierungsstrategien und die Abschätzung von Energieeinsparpotenzialen entwickelt wurde. Sie berücksichtigt Baualter, Gebäudenutzung, Größe und die dahinterstehenden Konstruktionsweisen. „Bei diesen Gebäudetypen handelt es sich um Archetypen, die einen Mix aus Realisierungsmöglichkeiten abbilden. Das Kataster enthält also keine exakten Angaben zur tatsächlichen Zusammensetzung einzelner Bauwerke“, betont Schiller.
Die Anliegen bei der Entwicklung des IÖR-Materialkatasters und damit verbundener Materialkennzahlen waren, Standards zu setzen, Prozesse anzustoßen und Geschäftsfelder zu ermöglichen. Durch öffentliche Vorleistung wurden damit Grundlagendaten bereitgestellt. Die gebäudetypenspezifischen Datensätze sind über das Informationssystem Gebaute Umwelt (ISBE) des IÖR öffentlich und kostenlos einsehbar.
Zwei Dienstleister, zwei Visualisierungen derselben Daten
Die wissenschaftlichen Open-Source-Daten des IÖR haben mittlerweile zwei Dienstleister flächendeckend auf cloudbasierten Plattformen visualisiert: Madaster und Concular. Bei beiden ist das Materialkataster ein Baustein in einem wachsenden Portfolio von Dienstleistungen im Segment Zirkuläres Bauen.
Madaster Services wurde 2017 von dem Architekten Thomas Rau in den Niederlanden gegründet und ist seit 2021 in Deutschland aktiv. Zu den frühen Gründungsmitgliedern hierzulande zählen der Vermögensverwalter Commerz Real, das Planungs- und Beratungsbüro Arup, das Bauunternehmen Kondor Wessels und das Immobilienberatungsunternehmen Drees & Sommer, das auch Gesellschafter von Madaster Germany ist. Die Plattform ist vielseitig nutzbar und ermöglicht die automatisierte Erstellung von Material- und Ressourcenpässen, Zirkularitäts- und Umweltanalysen, den Abgleich mit gesetzlichen Vorgaben, der EU-Taxonomie und Gebäudezertifizierungen sowie die Ermittlung von Wiederverwendungswerten.
Seit Neuestem vernetzt das Tool Madaster Match Kunden, die Materialien und Bauteile aus Rückbau- und Sanierungsprojekten anbieten, mit solchen, die sekundäre Ressourcen für ihre Bauvorhaben suchen.
Das 2020 von Dominik Campanella und Julius Schäufele gegründete Start-up Concular hat seine Wurzeln in dem digitalen Marktplatz Restado, über den übrig gebliebene Baustoffe von und an professionelle oder private Anbieter vermittelt wurden. Das Modell des transaktionsbasierten Marktplatzes wurde in Concular zu einer ganzheitlichen Software-as-a-Service-Plattform mit integrierten professionellen Planungs- und Compliance-Prozessen weiterentwickelt. Das Tool liefert taxonomie- und zertifizierungskonforme Daten, erlaubt Ökobilanzierung (LCA) und Lebenszyklusanalyse (LCC) und es ermöglicht das Erstellen von digitalen Ressourcenpässen, Materialwertberechnungen und Material-Matching.
Begrenzte Aussagekraft
Die beiden Online-Materialkataster – bei Madaster Materialkataster und bei Concular Urban Mining Kataster – sind in ihrer kostenfreien, öffentlich zugänglichen Version ähnlich aufgebaut: Je nach Einstellung werden der Materialgehalt oder das Treibhausgaspotenzial in unterschiedlichen Farben dargestellt.
Klickt man in der Rubrik „Materialgehalt“ ein Gebäude an, so sieht man in einem Kreis- oder Balkendiagramm, wie viele Tonnen Beton, Holz, Kunststoffe oder Zement beispielsweise darin verbaut wurden, und kann die hinterlegten Zahlen sichtbar machen. In der Madaster-Variante sind darüber hinaus ein oberirdisches Gebäudevolumen und die Materialintensität – also die Bauteilmasse pro Kubikmeter – ausgewiesen.
In der Rubrik „Treibhausgaspotenzial“ beziffert das Materialkataster den GWP-Wert pro Kubikmeter. Das Urban Mining Kataster liefert einen Gesamtwert für das Gebäude und differenziert darüber hinaus die Grauen Emissionen nach Materialien.
Da die Tools auf den generischen Daten des IÖR basieren, zeigen beide zwangsläufig statistische Durchschnittswerte. Danach besteht jedes Gebäude einer Typologie aus der gleichen Materialzusammensetzung, die auf das Gebäudevolumen angewandt wurde. „Je größer der im Materialkataster betrachtete Bestand ist, desto geringer ist der statistische Fehler“, sagt Georg Zinder, bei Concular zuständig für Co-Lead and Development. Bei der Betrachtung einzelner Gebäude hingegen sind sehr große Abweichungen möglich. Hinzu kommt: Beide Plattformen dokumentieren den Gebäudestand 2022.
Nutzende erhalten durch die enthaltenen Informationen also erstmal nur eine grobe Orientierung. „Für Kommunen, Bestandshalter und Planende liegt der Wert zunächst darin, schnell einen Eindruck für die Größenordnungen zu bekommen: Wie viel Beton, Holz oder Stahl ist in einem Gebäudebestand verbaut?“, umschreibt Linda Hildebrand die Relevanz der Materialkataster. Die Architektin und ehemalige Juniorprofessorin für Rezykliergerechtes Bauen an der RWTH Aachen war 2020 Mitbegründerin von Concular. Heute berät sie mit ihrem eigenen Büro c-u-b-e Office for Circularity in the Built Environment die Bauindustrie und Architekten. Sie betont: „Für ein konkretes Bau- oder Umbauvorhaben braucht es zusätzliche, tatsächliche Gebäudedaten je nach Fragestellung.“
Solche Differenzierungen in unterschiedlicher Detailtiefe finden bei beiden Dienstleistern in geschützten, nicht öffentlich einsehbaren Kundenbereichen statt. „Ein Bestandshalter, eine Behörde oder eine Kommune kann sich als Organisation in der Plattform anlegen, mithilfe der Basisdaten Adressen, Baujahr, Bruttogrundfläche und Nutzungstyp das eigene Portfolio hochladen und mit eigenen Informationen anreichern“, erläutert Zinder. Häufig beauftragen Kunden Madaster oder Concular mit konkreten Dienstleistungen. Diese präzisieren dann die Daten zum Gebäudestand mithilfe von Kundeninformationen zum Beispiel zu Energieverbräuchen, aber auch mit Planungs- und anderen Unterlagen. „Abhängig vom Anwendungsfall lassen sich so Energieverschwender, Gebäude mit hohen grauen Emissionen oder auch zeitnahem Stranding-Risiko identifizieren“, beschreibt Zinder den Nutzen solcher Analysen.
Quartiersbetrachtungen in Heidelberg und München
Ein ausgesprochen prominentes Referenzprojekt von Madaster ist das Patrick-Henry-Village in Heidelberg. Die rund 100 Hektar große Siedlung mit mehr als 300 Gebäuden wurde ab 1952 für US-amerikanische Militärangehörige und deren Familien gebaut und 2013 leergezogen. Eigentümerin der Fläche ist derzeit die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA). Von ihr wird die Stadt einen Großteil des Geländes erwerben und einen 16. Stadtteil mit Wohnraum für rund 10.000 Menschen und etwa 5.000 Arbeitsplätze errichten.
Grundlage für die städtebauliche Entwicklung ist ein im Jahr 2020 vom Gemeinderat beschlossener dynamischer Masterplan. „Die vorhandenen Gebäude sind in ihrem derzeitigen Zustand nicht zur Wohnnutzung geeignet. Zugleich plant die Stadt Heidelberg in dem bislang sehr auf Autoverkehr ausgerichteten Areal eine starke Nachverdichtung, auch um eine geförderte Straßenbahnanbindung zu ermöglichen. Aus dem Zusammenspiel dieser Faktoren ergibt sich die Notwendigkeit des Rückbaus. Dabei sollen die in Häusern und Straßen verbauten Materialien so gut wie möglich wiederverwertet werden“, erläutert Carla Jung-König vom Stadtplanungsamt die Strategie.
Die setzt die Stadt Heidelberg in mehreren Stufen um. Auf der Grundlage von eigenen Voruntersuchungen wurde Madaster beauftragt, ein generisches Kataster zu erstellen. „Es stand fest, welche der Gebäude erhalten, welche abgerissen und was neu gebaut werden sollten. Unser Auftrag war, vor Ort zu ermitteln, welche Materialien konkret verbaut sind“, erklärt Madaster-Geschäftsführer Patrick Bergmann. „Die Stadt wollte wissen, welche Materialien in welchen Mengen durch Rückbau frei werden und vor Ort zur Wiederaufbereitung verfügbar sind.“
Anhand von Gebäudeerfassungen vor Ort und Hochrechnungen entstand zunächst eine erste Abschätzung der verbauten Materialmengen. Sie sagte jedoch nichts über deren Qualitäten, eventuelle Schadstoffbelastung und so weiter aus. Diese vertiefenden Informationen lieferte die anschließende Vorerkundung eines ersten Baufeldes durch ein Ingenieurbüro. Das führte Aufmessungen durch, nahm Proben und erstellte ein 3-D-Modell. Der Abgleich mit den Madaster-Angaben bestätigte die Zahlen im Großen und Ganzen.
„Anhand der detaillierteren Daten können wir nun planen, wie ein selektiver ressourcengerechter Rückbau aussehen kann“, sagt Stadtplanerin Jung-König. Dazu gehört beispielsweise die Analyse von in der Umgebung vorhandenen Verwertungsmöglichkeiten, Transportwegen, erforderlichen Lagerflächen und Anforderungen an diese. Dabei wurde die Stadt vom Umweltberatungsinstitut EPEA, einer einhundertprozentigen Tochter von Drees & Sommer, sowie dem Ingenieurunternehmen CDM Smith beraten.
Derzeit laufen einerseits die Verhandlungen der Stadt Heidelberg mit dem Bund über den Ankauf eines Großteils des Areals nach einem Stufenplan. Gleichzeitig werden im Stadtplanungsamt die Ausschreibungen für die Baufelder vorbereitet. Für die künftigen Neubauten sowie die Datenhaltung der Materialien im Neubau ist für die Stadt Neutralität wichtig. „Wir wollen Bauherren und Investoren nicht vorschreiben, dass sie ihre Daten in einer bestimmten Plattform einpflegen müssen“, betont Jung-König. „Mit Blick auf die Neubauten und die spätere Wiederverwertung der Materialien fehlt uns somit jetzt der ursprünglich von der Bundesregierung angedachte Gebäuderessourcenpass.“
Auch in München hat Madaster ein Quartier im Stadtteil Feldmoching-Hasenbergl unter die Lupe genommen. Auftrag der Stadt war, die Annahmen des IÖR für die rund 7.500 Gebäude anhand ergänzender Informationen der Stadt nachzuschärfen, ohne Begehung und Datenaufnahme vor Ort. „Wir konnten Baujahre, Wohnflächen, Gebäude- und Geschosshöhen präzisieren und außerdem ergänzend zum Baujahr bereits stattgefundene Sanierungszyklen berücksichtigen“, skizziert Madaster-Geschäftsführer Bergmann. Dieses Betrachtungsmodell ließe sich auf andere Quartiere übertragen. Denkbar wäre auch eine Vertiefung, beispielsweise die Ergänzung durch Neubauten oder die Präzisierung von Daten zu kommunalen Gebäuden.
Flächendeckende Analyse in Stuttgart
In Stuttgart hat Concular das Urban Mining Kataster Stuttgart erstellt. „Das Urban Mining Kataster ist das Ergebnis einer Bewerbung von Concular im Rahmen einer Ausschreibung des Stuttgart Klima-Innovationsfonds und somit zunächst ein isoliertes Projekt“, erläutert Jan Kohlmeyer, Abteilungsleiter Klimaschutz der Landeshauptstadt Stuttgart, den Hintergrund. Während der dreijährigen Projektlaufzeit hat die Stadt Stuttgart das Thema Zirkularität weiter vorangetrieben. „Es wurde eine Kreislaufwirtschaftsstrategie geschrieben. Dazu fanden diverse Workshops statt. Denkbar ist, dass das Kataster für einzelne daraus entstehende Projekte nutzbar wird“, sagt Kohlmeyer.
Nach Angaben von Concular-Experten Zinder haben die Ämter in Stuttgart einen kostenlosen Zugang. Für andere Nutzer sei eine einjährige kostenlose Testphase möglich. „Nutzer können einen Maßnahmenkatalog anlegen und dann für ihr Projekt unterschiedliche Sanierungsszenarien bezüglich der grauen Emissionen und der Betriebsemissionen vergleichen“, erklärt er. „Außerdem können sie im internen Marktplatz wiedergewonnene Bauteile aus Rückbaugebäuden anbieten.“
Nutzwert für unterschiedliche Zielgruppen
Wie in Heidelberg, München und Stuttgart kann ein Materialkataster auch für andere Kommunen ein hilfreiches Instrument in der Regionalplanung sein, etwa bei Sanierungsstrategien oder der Planung von Abfallentsorgungs- und Recycling-Anlagen. Bestandshalter mit einer größeren Zahl an Immobilien können mithilfe eines Materialkatasters einen strategischen Überblick über Bestände, Recycling- und Wiederverwertungspotenziale erhalten.
„Für Energieberatende können beispielsweise die hinterlegten Informationen zum Gebäudebetrieb interessant sein“, ergänzt Architektin Hildebrand „Planende können gebäude- oder portfoliospezifisch ihre BIM-Modelle hochladen und erhalten über ein Dashboard Empfehlungen dazu, wie sich planerische und ökologische Qualitäten zusammenbringen lassen.“ Sowohl Madaster als auch Concular haben darüber hinaus Produkte wie einen Gebäuderessourcenpass oder Lebenszyklusberechnungen in ihrem Portfolio.
Ineffiziente Parallelstrukturen
Genau wie die genannten kommunalen Projekte sind auch andere Leuchtturmprojekte – beispielsweise das Kreisarchiv in Viersen, das markante Holz-Hybrid-Bürogebäude The Cradle in Düsseldorf oder das Zillecampus in Berlin (alle Madaster), sowie das Forum Königsbrunn ein Sanierungsgebäude mit Neubauanteil und das Max Delbrück Center Berlin (beide Concular) – im öffentlichen Bereich der Materialkataster nur mit den ursprünglichen IÖR-Daten visualisiert. „Ob die Daten eines Gebäudes öffentlich sichtbar gemacht werden, bestimmt der Kunde selbst“, betont Madaster-Geschäftsführer Bergmann.
So entstehen in den Kundenbereichen der beiden Dienstleister im Laufe der Zeit sehr viele regionale und lokale Materialkataster, die nirgends zusammengeführt werden. „Es ist nicht auszuschließen, dass mit der wachsenden Bedeutung des zirkulären Bauens noch weitere Plattformen mit Materialkatastern entstehen“, meint Bergmann.
Diese Parallelstrukturen, die – öffentlich begrenzt sichtbar – unterschiedliche Inhalte abbilden, erschweren den Nutzern den Überblick und sind zudem ineffizient. Eigentümer von Konversionsflächen irgendwo in der Republik können die Erkenntnisse aus dem Patrick-Henry-Village zum Materialgehalt und Treibhausgaspotenzial nicht nutzen, sondern müssen ihre in vielen Fällen ähnlichen Gebäude selbst analysieren (lassen) – mit einem hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand. „Sinnvoll wäre ein zentrales Materialkataster, das kontinuierlich mit den Daten aus Neubauten und Rückbauten fortgeschrieben wird“, sagt Bergmann.
Auch IÖR-Experte Schiller hält ein gemeinsames Datenökosystem für eine für alle Akteure interessante Idee. Architektin Hildebrand sieht allerdings zahlreiche Hindernisse. „Neben den technischen und methodischen Fragen müssten auch Zugangs- und Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden. Gleichzeitig müsste ein solches zentrales Kataster mit realen Projektdaten hinterlegt und öffentlich gefördert werden.“ Solange eine solche Struktur nicht existiert, sind die Materialkataster Teil des Geschäftsfelds verschiedener Dienstleister.
Links und Quellen
[1] IÖR – Informationssystem Gebaute Umwelt, Ihttps://www.ioer.de/projekte/informationssystem-gebaute-umwelt
[2] Madaster Kataster für Materialien, www.materialkataster.de
[3] Urban Mining Kataster Deutschland, www.urbanminingkataster.de
[4] Büro für Zirkularität im Bauwesen, https://c-u-b-e.net
