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Dekarbonisierung Infrastrukturbauten - CO2-Reduktionspotenzial vom Holzbau

Zur Abschätzung des Dekarbonisierungspotentials, welches sich aus der Ausführung von Infrastrukturbauten in Holz- statt in Betonbauweise ergibt, wurden an sechs exemplarischen Objektpaaren jeweils vereinfachte Ökobilanzierungen durchgeführt

Steckbrief

Ausgangslage

Die Schweiz hat sich unter dem Pariser Klima-Abkommen verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen bis 2030 gegenüber dem Stand von 1990 zu halbieren. Mit dem Klima- und Innovationsgesetz hat sie die Klimaneutralität bis 2050 im Gesetz verankert. Ein Handlungsfeld zur Verminderung der Treibhausgas-Emissionen ist der Infrastrukturbau. Das Parlament hat am 30. November 2021 die Motion 21.3293 von Ständerat Jakob Stark «Erforschung und Innovation des Werkstoffs Holz für den Einsatz im Infrastrukturbau als Dekarbonisierungsbeitrag» an den Bundesrat überwiesen. In diesem Rahmen wurde der Auftrag der BFH gegeben, die Möglichkeiten zur Dekarbonisierung des Infrastrukturbaus zu untersuchen und dabei insbesondere das Dekarbonisierungspotential, welches sich aus der Ausführung von Infrastrukturbauten in Holz- statt in Betonbauweise ergibt, abzuschätzen (Teilprojekt 3). Am 6. Dezember hat der Bundesrat die Strategie zur Dekarbonisierung des Infrastrukturbaus mit Fokus auf Holz verabschiedet. Er erfüllt damit die Motion von Ständerat Jakob Stark (21.3293).

Vorgehen

Das Gesamtprojekt umfasst drei Teilprojekte, die bei der BFH durchgeführt worden sind: a) Teilprojekt 1 – Entscheidungsprozesse für die Materialisierung, b) Teilprojekt 2 – Technisches Fachwissen und c) Teilprojekt 3 – CO2-Reduktionspotenzial und End-of-Life-Szenarien für den Holzbau. Im Teilprojekt 3 wurden auf sechs exemplarischen Infrastrukturbauten (Wildtierüberführung, Lärmschutzwand, Brücke quer zur Achse, Tunnelzwischendecke, Lärmschutzgalerie und Tagbautunnel) Vergleichsökobilanzierungen von Beton- und Holzausführungen durchgeführt. Die Berechnungen erfolgten gemäss den KBOB-Regeln, die in der Schweiz als Referenz für Ökobilanzierungen im Baubereich, insbesondere für das öffentliche Beschaffungswesen, gelten. Die Herstellung, der Transport zur Baustelle, die Entsorgung sowie der Materialersatz während der Nutzungsphase wurden betrachtet. Für diese Phasen wurden die Treibhausgasemissionen, aber auch die Primärenergie und die Umweltbelastungspunkte, bestimmt. Die Annahmen für die Objekte wurden zusammen mit dem Bundesamt für Strassen ASTRA und mit dem Ingenieurbüro Timbatec Holzbauingenieure Schweiz AG getroffen. Zusätzlich wurde eine Sensitivitätsanalyse für jede Ausführungsvariante durchgeführt, um den Rahmen, in dem die Ergebnisse sich bewegen, aufzuzeigen. Abschliessend wurden die Verwertungsoptionen für die Holzkomponenten am Lebensende sowie die CO2-Speicherung im Holz und im Beton beschrieben und diskutiert. Der Bericht wurde durch Dritte (Empa) verifiziert.

Ergebnisse

Die Treibhausgasemissionen lassen sich bei Ausführung in Holz- statt in Betonbauweise um 2 bis 70 % reduzieren, mit erheblichen Unterschieden zwischen den betrachteten Objekten. Die deutlichste Absenkung um 70 % ergibt sich für die Lärmschutzwände, die geringste Reduktion der CO2-Emissionen um 2% zeigte sich dagegen für die Wildtierüberführungen. Die in Infrastrukturbauten aus Holz gespeicherten Mengen an biogenem CO2 sind erheblich und können ein Vielfaches der CO2-Emissionen erreichen, welche in den betrachteten Lebenszyklusphasen emittiert werden. Bei den Lebensdauern, die für Infrastrukturbauten angesetzt werden, ist die CO2-Speicherung langfristig, aber nicht permanent im klimarelevanten Sinne. Die durch die Zement-Karbonatisierung über die Lebensdauer der Infrastrukturbauten gespeicherten Mengen an CO2, bezogen auf die Treibhausgasemissionen aus Herstellung, Transport und Entsorgung aller verbauten Materialien, fallen aufgrund der grossen Bauteildicken der betrachteten Objekte relativ gering aus. Die Werte liegen für die betrachteten Infrastrukturobjekte i.d.R. zwischen 0.4 und 2.5 %; lediglich für die Lärmschutzwände liegt der Wert aufgrund des häufigeren Austausches der relativ dünnen Schallschutzelemente bei knapp 13 %. Am 6. Dezember 2024 hat der Bundesrat die Strategie zur Dekarbonisierung des Infrastrukturbaus mit Fokus auf Holz verabschiedet. Er erfüllt damit die Motion von Ständerat Jakob Stark (21.3293).

Ausblick

Mit dem Ziel der Dekarbonisierung von Infrastrukturbauten schlagen die Autoren folgende Massnahmen vor: 1) detailliertere Lebenszyklusanalysen unter Einbezug der Phasen Errichtung (A5), Nutzung (B) und gegebenenfalls von Effekten ausserhalb der Systemgrenzen (D) sind notwendig, um die Ergebnisse der Studie zu validieren und daraus wirksame Massnahmen zur Emissionsreduzierung abzuleiten. 2) Eine nahezu emissionsfreie Bauweise ist mit den heutigen Technologien auch im Holzbau nicht möglich. Um die Klimaziele zu erreichen, müssen Konzepte entwickelt werden, die die Treibhausgasemissionen bei der Herstellung von Holzbauelementen deutlich senken. Ebenso müssen Technologien zur Minderung der CO₂-Emissionen bei der Produktion von Zementklinker und Beton weiter vorangetrieben werden. 3) Konstruktive Holzschutzmassnahmen sind konsequent anzuwenden, damit keine Feuchtenester entstehen und auf chemischen Holzschutz verzichtet werden kann. Bei Planung und Realisierung von Holzinfrastrukturen ist zudem die Trennbarkeit der Komponenten sicherzustellen. 4) Ein Absenkpfad für zulässige Treibhausgasemissionen im Infrastrukturbau ist zu entwickeln. 5) Sinnvoll erscheint auch ein Ansatz zur Anrechenbarkeit von Holzbauten als temporäre Kohlenstoffspeicher, verbunden mit einer rechtsverbindlichen Verpflichtung zur anschliessenden permanenten Speicherung oder zur Rückrechnung der angerechneten Speicherleistung.

Kontakt

Prof. Dr. Aude Chabrelie

  • Dozentin
  • +41 31 848 63 43

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