Gebäude als CO2-Speicher

Anleitung zum Rückbau inklusive

Die Vorteile der Cree-Methode, die inzwischen auch andere Firmen einsetzen, sind bestechend: Dank Computerplanung mit dem „digitalen Zwilling“ des Gebäudes lassen sich die nötigen Holzmodule präzise vorfertigen. Vor Ort werden sie dann nur noch wie Legosteine zusammengefügt. Die Folge: weniger Staub, weniger Lärm, weniger Abfall auf der Baustelle und ein weit schnelleres Bauen. Zudem enthält das 3D-Digitalmodell schon die Rückbauanleitungen – also Aussagen über Inhaltsstoffe, den ökologischen Fußabdruck und darüber, wie sich die einzelnen Teile später wieder ausbauen und entsorgen lassen.

Das leichte Holz verringert die Belastung des baulichen Untergrunds drastisch, was bei den Fundamenten eine Menge Beton spart. Zudem können auch große Holzteile per Lkw transportiert werden. All das geht in die CO2-Bilanz des gesamten Lebenszyklus ein. Denn die Cree-Fachleute legen Wert darauf, auch die „graue Energie“ zu minimieren. Das ist die Energie, die nötig ist, um die Vorprodukte zu erzeugen und zu transportieren sowie am Ende des Gebäude-lebens die Entsorgung zu leisten. So ergibt sich die hohe Gesamtreduktion an Klimagasen gegenüber konventionellen Bauten – ganz abgesehen davon, dass auch im Betrieb des LCT ONE viel Energie gespart wird: etwa durch Präsenzsensoren, die dafür sorgen, dass Licht, Heizung und Klimatisierung nur dann aktiv sind, wenn sich Menschen im Raum befinden. Das Wichtigste, betont Professner, sei aber, dass sich die Menschen in den von viel Holz dominierten Räumen wohlfühlen: „Holz ist ja nicht nur ein nachwachsender Rohstoff, sondern es sorgt auch für ein unvergleichliches Wohn- und Raumklima und hat eine positive Wirkung auf die Gesundheit.“

Die Firma Cree verpflichtet sich, für jedes verbaute Holz aus den Wäldern der Region dort wieder neue Bäume zu pflanzen. Holz ist ideal, um das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Luft zu entfernen – je nach Wachstumsphase unterschiedlich schnell. Als Faustregel gilt, dass jeder Kubikmeter Holz etwa eine Tonne CO2 in Form von 270 Kilogramm Kohlenstoff bindet. Dieser Kohlenstoff gelangt für Jahrzehnte bis Jahrhunderte nicht wieder in die Atmosphäre, wenn das Holz in den Balken, Decken und Wänden steckt.

Formstabil und feuerfest

Moderne Holzbauteile wie das Brettsperrholz, bei dem dünne Schichten von Bauholz übereinander geklebt und abwechselnd im rechten Winkel gegeneinander versetzt werden, garantieren dabei eine gleichbleibende Qualität hinsichtlich Festigkeit und Brandschutz. Bei einem Brand verkohlen nur die Oberflächen, Holz leitet Wärme schlecht und bleibt daher lange fest und formstabil. Doch gibt es überhaupt genug Holz? In deutschen Wäldern werden pro Jahr fast 80 Millionen Kubikmeter eingeschlagen, etwa die Hälfte wird als Schnittholz für die Bau- und Möbelindustrie sowie für Span- und Faserplatten verwendet.

Für die tragenden Teile der 181 Wohnungen des Hamburger Roots werden nach Angaben der für den Holzhybrid-Bau beauftragten Firma Rubner 5500 Kubikmeter Holz gebraucht. Nimmt man das als Basis, so würde ein Zehntel des Holzeinschlags in Deutschland – acht Millionen Kubikmeter – für ungefähr 260.000 Wohnungen pro Jahr reichen. Für Ein- und Mehrfamilienhäuser wäre das Ergebnis geringer, weil diese allein für den Dachstuhl viel Holz benötigen. Zum Vergleich: 2021 wurden in Deutschland 293.000 Wohnungen errichtet. Rein rechnerisch ließe sich also ein großer Teil davon in Holzbauweise umsetzen.

In einem 2020 veröffentlichten Artikel für die Fachzeitschrift Nature Sustainability schrieben Architektur-, Forst- und Klima-Experten aus den USA, China und Deutschland sogar, dass die jährlichen weltweiten Ernten von Holz und Bambus reichen könnten, um 10 bis 50 Prozent aller bis 2050 neu zu bauenden Stadtwohnungen zu errichten. Und das ist eine ganze Menge. Die Vereinten Nationen erwarten bis 2050 bis zu 2,5 Milliarden neue Stadtbewohner, vor allem in Asien und Teilen Afrikas. Dann werden mehr als zwei Drittel aller Menschen in Städten leben.

Das Einsparpotenzial an Klimagasen gegenüber Wohnungen mit viel Beton und Stahl beliefe sich demnach auf mehrere Hundert Millionen Tonnen CO2 pro Jahr. Doch Susanne Winter, Forstwissenschaftlerin beim WWF Deutschland und Mitautorin der im Juli 2022 erschienenen Studie „Alles aus Holz“, mahnt zur Vorsicht. Entscheidend sei, wie viel Holz weltweit wirklich nachhaltig gewonnen werden kann: „Wenn naturnahe Wälder mit hoher Artenvielfalt in reine Holzplantagen – etwa aus Eukalyptus – umgewandelt werden, ist das natürlich alles andere als nachhaltig“, sagt sie.

Grundsätzlich sei aber Bauen mit Holz durchaus zu befürworten, wenn man strenge Kriterien beachte. Die Häuser selbst müssen einen geringen Energieverbrauch haben, es muss auch Holz aus heimischen Laubwäldern genutzt werden – die wegen des Klimawandels verstärkt an die Stelle reiner Nadelwälder treten werden – und vor allem: „Wir brauchen sinnvolle Nutzungskaskaden.“

Denn Holz, sagt die WWF-Expertin, eignet sich hervorragend für eine qualitätsvolle Wiederverwendung. Bauhölzer und Möbel kann man reparieren und umarbeiten, Abfälle zu Span- oder Faserplatten veredeln, in einer weiteren Stufe in die Papierindustrie geben, mehrfach recyceln und erst am Ende zur Energiegewinnung verbrennen. „Die Prioritäten der Nutzung müssen richtig gesetzt werden“, betont Winter. „Wenn mehr mit Holz gebaut werden soll, dann brauchen wir weniger Verpackungen und weniger Verschwendung.“ Die Menge an Wegwerfprodukten wie Werbewurfsendungen, Einwegbechern und Papiertüchern muss drastisch verringert werden.

Ohne Beton geht es nicht

Doch trotz aller Holzgebäude wird die Bauindustrie auch in Zukunft nicht auf Beton und sein Bindemittel Zement verzichten können. Nach Wasser ist Beton die industriell am meisten genutzte Substanz überhaupt. Er lässt sich in beliebige Formen gießen und ist nach dem Aushärten extrem druckfest. Eine Mengenreduktion tut aber dringend not, denn pro Jahr werden über vier Milliarden Tonnen Zement produziert, über die Hälfte davon allein in China. In Deutschland sind es 34 Millionen Tonnen.

Das Problem: Wäre die Zementindustrie ein Staat, läge sie beim CO2-Ausstoß an vierter Stelle – hinter China, den USA und fast gleichauf mit Indien. Pro Jahr verursacht sie weltweit 1,5 Milliarden Tonnen an direkten CO2-Emissionen. Hinzu kommen weitere 0,8 Milliarden Tonnen durch den hohen Energiebedarf. Immerhin: Die indirekten Emissionen konnten die Zementhersteller durch effizientere Brennöfen und Mahlwerke, die Rückführung von Abwärme sowie alternative Brennstoffe wie Holzabfälle oder Biogas seit 1990 um knapp ein Viertel verringern.

Doch dass bei der Herstellung des sogenannten Zementklinkers Kohlendioxid entsteht, lässt sich chemisch gar nicht vermeiden. Beim Brennprozess, der Umwandlung von Kalkstein (CaCO3) in Kalziumoxid (CaO), bildet sich für jedes Molekül CaO ein Molekül CO2. Zwar werden inzwischen neue Zementarten entwickelt, und es gibt innovative Zusatzstoffe sowie Verfahren, um den Anteil des Zements im Beton zu verringern. Zudem setzen Architekten und Bauingenieure auf Leichtbaukonzepte, um weniger Beton zu benötigen. Dennoch: Zement ist auch künftig unverzichtbar.

Reiner Sauerstoff im Brennofen

Was man jedoch tun kann, ist, das Treibhausgas CO2 sinnvoll zu nutzen. So haben sich vier große europäische Zementhersteller – darunter die deutschen Firmen HeidelbergCement und Schwenk Zement – im Projekt „Catch4climate“ zusammengetan, um das sogenannte Oxyfuel-Konzept voranzutreiben. Auf dem Gelände des Schwenk-Zementwerks in Heidenheim-Mergelstetten entsteht gerade die erste darauf basierende Anlage. Sie soll ab 2024 zeigen, dass die Idee in quasi-industriellem Maßstab funktioniert. „Wir verwenden hier für die Feuerung der Brennöfen anstelle von Luft puren Sauerstoff“, erklärt Markus Sauer, der für die Geschäftseinheit Polysius von Thyssenkrupp das Projekt in den vergangenen Jahren geleitet hat.

Der Vorteil der bei Polysius entwickelten Sauerstoff-Infusion: „Das Abgas ist fast reines CO2, das sich kosteneffizient konzentrieren und weiterverarbeiten lässt.“ Dadurch kann man das Klimagas fast vollständig einfangen, um es später zum Beispiel mit Wasserstoff in Methan, Methanol oder synthetische Kraftstoffe umzuwandeln – etwa nach dem seit rund 100 Jahren bekannten Verfahren der Fischer-Tropsch-Synthese. In einer früheren Studie hatten die Catch4climate-Partner ausgerechnet, dass das CO2 eines einzigen Zementwerks genügen würde, um den doppelten Kerosinbedarf des Stuttgarter Flughafens zu decken.

Verzahnung der Stoffkreisläufe

Noch ehrgeiziger ist das Projekt Reallabor Westküste 100 an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste, in das die Erkenntnisse aus Mergelstetten einfließen werden. Als Europa-Projekt HySCALE100 soll es in den nächsten fünf Jahren Fördergelder erhalten, vor allem im Hinblick auf eine künftige Wasserstoffwirtschaft und die Dekarbonisierung der Petrochemie- und Zementindustrie. Das Besondere: Ganz unterschiedliche Stoffkreisläufe werden miteinander verzahnt.

Beteiligt an dieser Sektorenkopplung sind Energieversorger wie der französische Konzern EDF mit der Tochterfirma Hynamics, die Raffinerie Heide, Thyssenkrupp Polysius und der Zementhersteller Holcim. Der Startpunkt ist Strom aus Offshore-Windrädern, mit dem in Elektrolyseuren „grüner“ Wasserstoff (H2) erzeugt wird. Dabei entsteht Abwärme, die als Fernwärme ein Gewerbegebiet versorgen soll, sowie Sauerstoff, der in die künftige Oxyfuel-Anlage eingespeist werden soll.

Das im Zementwerk abgespaltene CO2 soll dann mit dem H2 der Elektrolyseure zu Methanol umgesetzt werden. Das Methanol wiederum wird in der Raffinerie umgewandelt: in synthetisches Benzin und Kerosin, das sich beispielsweise am Flughafen Hamburg einsetzen ließe. Außerdem sollen in einer Methanol-zu-Olefin-Anlage „grünes“ Propylen und Ethylen entstehen – Grundstoffe der organischen Chemie, aus denen sich viele weitere Produkte gewinnen lassen. Dieser ganzheitliche Ansatz, bei dem die innovativen Technologien perfekt ineinandergreifen, verleiht dem Reallabor Westküste 100 eine Vorbildfunktion für die nachhaltige Erzeugung von Strom und Wärme sowie fürs klimaneutrale Fliegen und Bauen.

Menschen orientieren sich bei Entscheidungen an den Erfahrungen anderer. Dieses als „Social Proof“ bekannte psychologische Phänomen…