Parkanlage und begrüntes Hochhaus in Mailand
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Kreislaufwirtschaft in Städten
Nachhaltiger Ressourcen-Verbrauch in der Stadt

Städte wachsen und schrumpfen organisch. Sie werden stets von außen versorgt und nach außen entsorgt. Wie sieht ein zukunftsfähiger Stoffwechsel aus?

Von Stefan Bringezu 16.01.2023

Städte sind Organismen, die von ihrer Umwelt am Leben gehalten werden. In Deutschland werden jedes Jahr pro Person 6 Tonnen Energieträger eingesetzt, 6 Tonnen Mineralien verbaut, 3 Tonnen Nahrungsmittel aufgewendet und 9 Tonnen Treibhausgase emittiert, 2,8 Tonnen Bauabfälle deponiert und 0,6 Tonnen Siedlungsabfälle ausgeschieden. Die Extraktion der Rohstoffe und die Deposition der Abfallstoffe finden außerhalb der Städte statt. Das Gleiche gilt für die Wasserver- und Abwasserentsorgung. Würde man ihren Stoffwechsel vom Umland abschneiden, würden sie in kürzester Zeit zu Grunde gehen. Auch die Stadt der Zukunft wird durch Stoffflüsse mit ihrer regionalen und globalen Umwelt verwoben sein.

Freilich müssten die Städte ihren Stoffwechsel nachhaltiger gestalten. Die Stoffversorgung sollte mehr auf Kreisläufen beruhen, die Energieversorgung auf Erneubaren. Rohstoffentnahmen und Emissionen müssen unter kritischen Schwellen bleiben. Die Technosphäre, die Menge an Gebäuden und Infrastrukturen, darf nur bis zu einem Niveau wachsen, bei dem wesentliche Funktionen der Agrar-, Forst- und Natursysteme nicht verloren gehen.

In konkreten Zahlen ausgedrückt, hieße das, dass die Treibhausgasemissionen auf netto Null zurückgehen müssen, um die Klimaneutralität zu erreichen (und dies unter Berücksichtigung der Lieferketten des Handels der Städte). Der Aufwand an energetischen und nicht-energetischen Rohstoffen (der "Materialfußabdruck"), der mit dem Verbrauch von Gütern verbunden ist, sollte nicht mehr als fünf Tonnen pro Person und Jahr betragen (eine Verminderung auf ein Drittel bis ein Viertel), die Anbaufläche, die hier und anderswo für die Produktion der verbrauchten Agrargüter belegt wird, sollte nicht mehr als 2.000 Quadratmeter pro Person einnehmen (Verminderung um ein Drittel), und die Bezüge sollten nicht von bewässerten Kulturen stammen, in deren Regionen Wassermangel herrscht.

Ressourceneffizienz und Recycling im Baugewerbe

Ohne die drastische Steigerung der Ressourceneffizienz würde die globale Rohstoffextraktion von 2015 bis 2060 verdoppelt werden. Baustoffe wie Zement und Stahl sind mit erheblichen Treibhausgasemissionen verbunden. Nur wenn weniger davon eingesetzt wird, können die Paris-Ziele erreicht werden. Recycelte Materialien sind in der Regel mit geringeren Emissionen verbunden und schonen primäre Lagerstätten. Städte werden zunehmend das "anthropogene Lager" als Mine der Zukunft erschließen. In Deutschland sind mindestens 1 Miliarden Tonnen Stahl, 8 Millionen Tonnen Kupfer und 7 Millionen Tonnen Aluminium in Baubestand und langlebigen Gütern enthalten. Nach Schrottpreisen von 2022 hätten diese einen Wert von 360 Milliarden Euro, 59 Milliarden Euro beziehungsweise 13 Milliarden Euro. Bei der aktuellen Abrissrate dürften jährlich 500 bis 1.500 Millionen Euro erlöst werden. Dabei bestehen Gebäude weniger aus Metallen, als vielmehr überwiegend aus Beton. Auch Beton lässt sich recyceln. Die Zuschlagstoffe lassen sich zurückgewinnen und erneut einsetzen. Ein aktuelles Beispiel kann im nordhessischen Korbach besichtigt werden, wo Recyclingbeton aus dem Rückbau eines Rathausgebäudes aus den 1970er Jahren in einer ansprechenden architektonischen Lösung eingesetzt wurde. Ein erheblicher Teil der wiedergewonnenen Zuschlagstoffe wurde zudem zur Verfüllung im Fundamentbereich eingesetzt und auch dadurch wurden Sand- und Kiesgruben geschont.

"Mittlerweile kann CO2 als Rohstoff eingesetzt werden, um die Kreislaufführung von Kohlenstoff zu ergänzen."

Mittlerweile kann CO2 als Rohstoff eingesetzt werden, um die Kreislaufführung von Kohlenstoff zu ergänzen. Kohlendioxid kann von den Abgasen von Zementwerken, Müllverbrennungsanlagen oder aus Rohbiogas abgetrennt oder aus der Luft abgeschieden und dann mit Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt werden. Der Wasserstoff kommt aus der Elektrolyse, die freilich viel Strom benötigt, und das Ganze macht nur Sinn, wenn dieser auf erneuerbaren Quellen beruht. Künftig können Kunststoffe auf CO2-Basis im Baubereich eingesetzt werden (Dämmstoffe, Fenster et cetera), Carbonbeton kann mit Fasern auf CO2-Basis hergestellt werden, und die Mineralisierung von CO2 kann langfristig den atmosphärischen Kohlenstoff im Baubestand festlegen.

Bioökonomie und Bionikomie

Eine Bioökonomie beruht – theoretisch – zu wesentlichen Teilen auf der Nutzung von Biomasse. Aktuell werden die natürlichen Systeme durch Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei jedoch vielfach übernutzt. Die Alternative ist eine "Bionikomie", das heißt eine Wirtschaft, welche biologische Prinzipien nutzt, jedoch nicht notwendigerweise Biomasse. Die industrielle Fotosynthese, die Nutzung von CO2 als Rohstoff für die Produktion von Kohlenwasserstoffen auf abiotischer Basis, ist hierfür ein Beispiel.

Gewachsene Biomasse wird auch künftig in Städten eine Rolle spielen. Freilich gibt es für Urban Farming nicht genug Platz. In Großstädten stehen dafür meist nur ein bis maximal elf Quadratmeter pro Person zur Verfügung, wovon nur ein Bruchteil der Versorgung gedeckt werden kann. Das Gärtnern in der Stadt hat eher einen kulturell-ästhetischen und edukativen Wert. Die Vertikale Farm, das heißt die Erzeugung von Nahrungsmitteln in Hochhäusern erfordert ein sehr hohes Maß klinischer Hygiene und großen Energieaufwand. Der könnte durch LEDs mit spezifischen Strahlungsspektren vermindert werden. Mit Aquaponik können Nährstoffkreisläufe quasi auf Stadtteilebene kurzgeschlossen werden. Doch die Vertikale Farm für das Frischgemüse dürfte eher etwas für Singapur sein als für Bottrop.

Die begrünte Stadt wird angenehmer Lebensraum sein. Grünflächen und Parkanlagen sind nachweislich gesundheitsfördernd. Frischluftschneisen sorgen für Kühlung. Auch Fassaden- und Dachbegrünung haben diesen Effekt. Doch stellt sich die Frage, ob die Fassaden und Dächer eher für Solarenergie genutzt werden sollten. Es wird auf ein kluges Nebeneinander von beidem hinauslaufen.

Solarisierung und Funktions­integration im Städtebau

Wände und Fenster können Solarenergie passiv oder aktiv nutzen. Schaltbare Oberflächen erlauben die Reflexion nicht gewünschter Einstrahlung und die Aufnahme nutzbringender Einstrahlung. Aktivhäuser produzieren während der Nutzungsphase mehr Energie als sie verbrauchen. Doch Achtung: Ihre Erstellung hat einen teilweise enormen Materialeinsatz gekostet (für PV- und Solarthermie-Module, Elektro-Anlagen, Spezialgläser et cetera). Hier bedarf es künftig der Beachtung der gesamten Klima- und Ressourcenfußabdrücke über den ganzen Lebenszyklus der Gebäude und ihrer Bestandteile.

Bislang werden für verschiedene Funktionen wie Regenwasserableitung, Dämmung oder Solarisierung verschiedene Schichten von Bauteilen in massiver Weise eingesetzt. Künftig werden leichte Bauweisen, hochgedämmt, passiv und aktiv solarisiert in funktionsintegrierter Form dominieren.

Bestandsgleichgewicht bei Gebäuden

Das Fließgleichgewicht von Neubau und Rückbau von Gebäuden wird in Deutschland kurz nach 2040 erwartet. Die Verfügbarkeit von Rückbaumaterial für Recycling und Verwertung wird also steigen. Bevor neu gebaut wird, sollte der Bestand besser genutzt werden. Es gibt zahlreiche Beispiele gelungener Umnutzungen. Wohnraum kann durch Untermiete und Wohnungstausch, durch Umbau in kleinere Einheiten, durch soziale Wohnraumvermittlung und gemeinschaftliches Wohnen erschlossen werden. Bauteile können wiederverwertet werden. Zu diesem Zweck sprießen in verschiedenen Städten Bauteilbörsen aus dem Boden. Ein schrumpfender Baubestand kann auch mit Qualitätszuwachs verbunden werden (zum Beispiel Teilrückbau und Sanierung von Plattenbauten).

Monitoring und Planungs­instrumente für Städte

Die Stadt braucht zukunftsweisende digital-basierte Informationen. Baubestandskataster kartieren künftig die Mine der Zukunft. Produkte und Gebäude verfügen über einen Ressourcenpass. Städte erfassen ihre Klima- und Ressourcenfußabdrücke und vergleichen sie mit ihren Zielvereinbarungen (Science-based-Targets). Bereits bei der Planung von Gebäuden wird Software eingesetzt, welche die Klima- und Ressourcenfußabdrücke (Material, Wasser, Fläche) für verschiedene Varianten in Echtzeit ausweist (siehe surap.de).

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