Klima- und Nachhaltigkeitsziele lassen sich nur mit einer Begrenzung des Ressourcenverbrauchs erreichen

Wichtige Ziele und Kernstrategien

Klimaschutz ist wichtig, muss aber verbunden werden mit Ressourcenschutz, um das Überleben auf dem Planeten zu sichern. Der Beitrag umreißt, wie die physische Basis von Wirtschaft und Gesellschaft insgesamt zukunftsfähig gestaltet werden kann. Als Zielorientierung und Referenz werden konkrete Obergrenzen für die Nutzung globaler Ressourcen vorgeschlagen.

1 Einführung: die Systemperspektive

Es wird schwieriger, unsere Ernährung sicherzustellen, ohne anderen etwas wegzuessen oder in anderen Regionen die Wasserknappheit zu verschärfen. Während Deutschland im eigenen Land Millionen Hektar Ackerland für Bioenergie nutzt, mehr Nahrungsmittel importiert als exportiert und sich ganzjährig mit frischem Gemüse versorgen lässt, das in wasserarmen Regionen bewässert wird [1], muss die wachsende Bevölkerung in Asien und Afrika mit weniger auskommen.

Die Energiewende wird ohne den massiven Ausbau der erneuerbaren Energien nicht gelingen. Doch um Windräder und PV-Module, Batterien und Elektromotoren herzustellen, werden jede Menge natürlich nicht erneuerbare Rohstoffe wie Stahl, Kupfer, und Lithium gebraucht. Auch die Digitalisierung verlangt nach Metallen für Chips, Leiterplatten und Serveranlagen. Allein in Handys stecken über 50 Metalle, u. a. Gold. Die Gewinnung und Aufbereitung dieser Rohstoffe belastet die Umwelt – meist in anderen Regionen [2].

Während wir in mancher Hinsicht auf einer Insel der Seligen leben, tragen wir ungewollt und bislang unwissentlich zur Verschlechterung der Lebensbedingungen im Rest der Welt bei.

Die verschiedenen Umweltprobleme werden häufig isoliert betrachtet. Doch haben viele eine gemeinsame Ursache. Wenn ­Gegenmaßnahmen an den Ursachen ansetzen, können mehrere Probleme zugleich vermindert werden. Mit einer umfassenden Systemperspektive kann der gesellschaftliche Stoffwechsel mit der Natur beleuchtet werden, um Ursachen und Wirkungen besser zu verstehen und effektive Ansatzpunkte zu erkennen. Empirische Befunde belegen zudem, dass es die Menschen nicht glücklicher macht, immer mehr Produkte und natürliche Ressourcen zu verbrauchen [3].

Die Klimaziele von Paris lassen sich nur erreichen, wenn der Verbrauch von Primärrohstoffen deutlich vermindert wird. Die Herstellung von Stahl aus Eisenerz ist mit ca. 8 %, die von Zement aus Kalkstein mit ca. 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verbunden. Rechnet man alle Rohstoffaufwendungen für die Produktion sämtlicher Güter zusammen, so wird bei deren Herstellung ca. die Hälfte aller Treibhausemissionen emittiert [4]. Die Extraktion von Erzen, Steinen und Erden und die Ernte von land- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen sind zudem mit erheblichen Landtransformationen verbunden, mit Biodiversitätsverlusten und der Verstärkung von Wasserknappheit. Es macht also Sinn und ist letztlich unumgänglich, möglichst wenig Primärrohstoffe einzusetzen. Mit anderen Worten, die Ressourceneffizienz systemweit drastisch zu erhöhen.

Auf der Basis der bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse und unter Berücksichtigung des Vorsorgeprinzips lassen sich Orientierungswerte ableiten, mit denen ein zukunftsfähiger Zielkorridor erreicht werden kann. Konkret hieße das, dass die Treibhausgasemissionen auf Netto-Null zurückgehen müssen, um die Klimaneutralität zu erreichen (und dies unter Berücksichtigung der Lieferketten des Handels). Der Aufwand an energetischen und nicht energetischen Rohstoffen (der Materialfußabdruck), der mit dem Verbrauch von Gütern verbunden ist, sollte nicht mehr als 5 t pro Person und Jahr betragen (für Deutschland würde das eine Verminderung auf ein Drittel bis ein Viertel bedeuten), die Anbaufläche, die hier und anderswo für die Produktion der in Deutschland verbrauchten Agrargüter belegt wird, sollte nicht mehr als 2000 m2 pro Person einnehmen (Verminderung um ein Drittel) (Tab. 1, 2) und die Bezüge sollten nicht von bewässerten Kulturen stammen, in deren Regionen Wassermangel herrscht [5].

Biotische ­Ressourcen aus: Mikromanagement
im primären Sektor
Makromanagement bezogen auf Verarbeitung und finalen Konsum von Produkten
   Ressourcenspezifisch Gruppenziel
Landwirtschaft Wechsel zu nachhaltigen Produktionsweisen (zertifizierter Anteil guter Praxis sollte steigen) 0,20 ha/Person Anbauland in 2030,
0,16 ha/Person in 2050
2 t/Person primäre Biomasse in 2050
Forstwirtschaft 0,4 m3/Person Rohholz (Welt) in 2050 1,3 m3/Person Rohholz (EU) in 2050
Fischerei Fischfangquoten
Tab. 1 Orientierungswerte für nachhaltigen Einsatz biotischer Ressourcen [5]
Quelle: SDE 21–22
Abiotische ­Ressourcen Mikromanagement
im primären Sektor
Makromanagement bezogen auf Verarbeitung und finalen Konsum von Produkten
   Ressourcenspezifisch Gruppenziel
Fossile Energieträger  Ausstieg aus Verbrennung
Wechsel zu erneuerbaren Energien Umstieg auf Carbon Recycling
6–12 t/Person primäre Extraktion* in 2050
Metallische Minerale Erhöhung des zertifizierten Anteils verantwortlichen Bergbaus und verantwortlicher Steine&Erden-­Gewinnung Minimierung der Primärextraktion
Umstieg auf Kreislaufwirtschaft
Bauminerale
Industrieminerale
Tab. 2 Orientierungswerte für nachhaltigen Einsatz abiotischer Ressourcen [5]
* TMC abiot, inkl. genutzte und ungenutzte Extraktion; mögliches Politikziel 10 t/Person; Korridor: Rückkehr zu globalem Niveau 2000 bzw. Halbierung desselben; RMC (biotisch+abiotisch): 3–6 t/Person, mögliches Politikziel 5 t/Person

Die Hauptstrategien, mit denen die physische Basis von Wirtschaft und Gesellschaft im globalen Kontext nachhaltig gestaltet werden kann, werden im Folgenden mit Beispielen kurz erläutert (ausführlich in [5]).

2 Ressourceneffizienz und Recycling

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, denn das Kalziumkarbonat des Kalksteins wird zu Kalziumoxid gebrannt und das Eisenoxid des Eisenerzes wird in Hochöfen zu metallischem Eisen umgewandelt. Rezyklierte Materialien sind i. d. R. mit geringeren Emissionen verbunden und schonen geogene Lagerstätten. Das an­thropogene Lager wird die Mine der Zukunft sein. In Deutschland sind mindestens 1 Mrd. t Stahl, 8 Mio. t Kupfer und 7 Mio. t Aluminium in Baubestand und langlebigen Gütern enthalten. Nach Schrottpreisen von 2022 hätten diese einen Wert von 360 Mrd. Euro, 59 Mrd. Euro bzw. 13 Mrd. Euro. Auch Beton lässt sich recyceln. Ein aktuelles Beispiel kann im nordhessischen Korbach besichtigt werden, wo RC-Beton aus dem Rückbau eines Rathausgebäudes aus den 1970er-Jahren in einer ansprechenden architektonischen Lösung eingesetzt wurde [6]. Ein erheblicher Teil der wiedergewonnenen Zuschlagsstoffe wurde zudem für 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. 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 [7]. Der Wasserstoff kommt aus der Elektrolyse, die viel Strom dafür 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 etc.), Carbonbeton kann mit Fasern auf CO2-Basis hergestellt werden und die Mineralisierung von CO2 kann langfristig den atmosphärischen Kohlenstoff im Baubestand festlegen.

3 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, d. h. eine Wirtschaft, welche biologische Prinzipien nutzt, jedoch nicht notwendigerweise Biomasse (Bild 1). 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 eine Rolle spielen. Freilich gibt es für Urban Farming nicht genug Platz. In Großstädten steht dafür meist nur 1 m² bis maximal 11 m2 pro Person zur Verfügung, wovon nur einen Bruchteil der Versorgung gedeckt werden kann. Das Gärtnern in der Stadt hat eher einen kulturell-­ästhetischen und edukativen Wert. Die Vertikale Farm, d. h. 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, der kombinierten Aufzucht von Pflanzen und Fischen, 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 hat diesen Effekt. Doch stellt sich die Frage, ob die Fassaden und Dächer eher für die Nutzung von Solarenergie genutzt werden sollten. Es wird auf ein kluges Nebeneinander von beidem hinauslaufen. Und die Ressourcenfußabdrücke beider Ansätze müssen möglichst kleingehalten werden. Denn die Verankerung und Bewässerung von grünen Fassaden ist mit Aufwand verbunden und die Herstellung von Solarpaneelen erfordert ebenfalls einige Ressourcen.

4 Solarisierung und Funktionsintegration

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 (Bild 2). Doch Achtung: ihre Erstellung hat einen teilweise enormen Materialeinsatz gekostet (für PV- und Solarthermie-Module, Elektroanlagen, Spezialgläser etc.). Hier bedarf es künftig der Beachtung der Klima- und Ressourcenfußabdrücke über den gesamten Lebenszyklus der Gebäude und ihrer Bestandteile.

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

5 Bestandsgleichgewicht und nachhaltiges Bauen

In Deutschland wird erwartet, dass sich Neubau und Rückbau von Gebäuden kurz nach 2040 mengenmäßig die Waage halten werden [8]. Das heißt, es wird im Landesdurchschnitt ein Fließgleichgewicht der Stoffströme von Zufluss in und Abfluss aus dem Baubestand geben. Die Verfügbarkeit von Rückbau­material für Recycling und Verwertung wird also steigen. Doch 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 (Bild 3). Zu diesem Zweck sprießen in ­verschiedenen Städten Bauteilbörsen aus dem Boden. Ein schrumpfender Baubestand kann auch mit Qualitätszuwachs verbunden werden (z. B. Teilrückbau und Sanierung von Plattenbauten).

6 Monitoring, Controlling und Planungsinstrumente

Die Klimagasemissionen und Ressourcenverbräuche (Material, Land, Wasser) werden auf nationaler und EU-Ebene bereits weitgehend erfasst, und Vergleichsdaten liegen für viele Länder der Welt vor. Für wirksame Maßnahmen zur Abkopplung von Wohlsein und Wohlstand vom Ressourcenverbrauch können die Akteure in der Industrie und in Planungsbüros auf digitalbasierte ­Informationen zurückgreifen. Um die aktuellen Ressourcenverbräuche im Betrieb und in Lieferketten zu erfassen, gilt es Hotspots aufzufinden und zu vermindern. Zur Bestimmung des Material-, Wasser- und Klimafußabdrucks von Bauteilen, Gebäuden und Infrastrukturen stehen hinreichende Verfahren zur Verfügung [9]. Baubestandskataster kartieren künftig die Mine der Zukunft. Produkte und Gebäude werden über einen Ressourcenpass verfügen. Städte erfassen ihre Klima- und Ressourcenfußab­drücke und vergleichen sie mit ihren Zielvereinbarungen (Science-based Targets). Bereits bei der Planung von Gebäuden kann jetzt Software eingesetzt werden, welche die Klima- und Ressourcenfußabdrücke (Material, Wasser, Fläche) für verschiedene Varianten in Echtzeit ausweist [10].

7 Gesellschaftliches Lernen und das Ausräumen von Missverständnissen

Mit den vorgeschlagenen Zielen soll der Diskurs angestoßen werden, welche Ziele des Ressourcenverbrauchs politisch gesetzt und von den Akteuren in Wirtschaft und Gesellschaft verfolgt werden sollen. Die Klimaziele können nur erreicht werden, wenn sie durch Ressourcenverbrauchsziele ergänzt werden. Dabei gilt es nicht zuletzt, zwischen ökonomischem und physischem Wachstum zu unterscheiden. Beides wird häufig im Zuge der Degrowth-Debatten vermischt. Unterschieden werden muss auch zwischen den jährlichen Materialflüssen und den Beständen (dem anthropogenen Lager) an Materialien, deren Erhalt zum einen Aufwand erfordert und deren Verfügbarkeit zum anderen die Unabhängigkeit von natürlichen Lagerstätten und Rohstoffimporten erhöht.

Bereits heute investiert die Bauwirtschaft hauptsächlich in Bestandserhalt, Sanierung und Renovation. Der Neubau macht den geringeren Teil aus. Mit der Qualitätsverbesserung des Bestands kann weiter gutes Geld verdient werden. Auch wenn das Bestandsgleichgewicht bei Gebäuden und Infrastruktursystemen erreicht sein wird, wird gleichwohl kräftig gebaut werden. Alte Häuser werden zurückgebaut, ihre Bauteile und Materialien werden zumindest zum Teil für Neubauten verwendet, die am gleichen Ort oder anderswo errichtet werden. Während der Baubestand in seinem physischen Umfang nicht weiter zunimmt, kann der ökonomische Wert weiter steigen.

Die ökonomischen Umsätze, die Geldflüsse, und damit das Wirtschaftswachstum, können länger steigen als die Materialflüsse. Letztere gilt es zu begrenzen und insbesondere zu transformieren, von den eher linearen Stoffflüssen von Extraktion von Primärrohstoffen bis Entsorgung der Abfälle hin zu einer weitgehenden Kreislaufwirtschaft. Das Wirtschaftswachstum gilt es abzukoppeln vom Ressourcenverbrauch. Messbar wird dies durch eine Erhöhung der Ressourcenproduktivität.

Auch Unternehmen des Baubereichs werden sich weiter umorientieren: Weg von Masse, hin zu Klasse. Die ersten Firmen haben sich bereits eigene Ziele zur Verminderung von Treibhausgasemissionen in ihrem Bereich gesteckt. Diese Ziele können ergänzt werden durch Orientierungswerte des Einsatzes von Primärrohstoffen. Ein regelmäßiges Monitoring kann z. B. damit starten, die Materialeinsätze im Betrieb zu erfassen und zu überprüfen, wo Verluste vermieden und Unnötiges eingespart werden kann. Für Organisationen, die ein Umweltmanagementsystem nach EMAS oder ISO einführen, ist das bereits gängige Praxis. Als weiteren Schritt könnten die Unternehmen den Materialfußabdruck von ausgewählten Hauptprodukten erfassen, um Hotspots des Ressourcenverbrauchs in ihren Lieferketten zu entdecken.

Insgesamt steht der Baubereich vor einer weiteren Zeitenwende. Es gilt, die Synergien von Ressourcen- und Klimaschutz zu nutzen, die Kreislaufwirtschaft weiter auszubauen und neue organisatorische und technologische Wege zu finden, die Bedarfe der Bevölkerung nach angenehmem Leben und Arbeiten ressourceneffizient und nachhaltig zu erfüllen. Die wichtigsten Strategien sind bekannt, die Planungsinstrumente stehen bereit.


Literatur

  1. Bringezu, S.; Banse, M.; Ahmann, L.; Bezama, N. A.; Billig, E.; Bischof, R. et al. (2020) Pilotbericht zum Monitoring der deutschen Bioökonomie. Universität Kassel, Center for Environmental Systems Research (CESR). doi.org/10.17170/kobra-­202005131255
  2. Schomberg, A.; Bringezu, S.; Flörke, M. (2021) Extended life cycle assessment reveals the spatially-explicit water scarcity footprint of a lithium-ion battery storage. Communications Earth & Environment 2, No. 11. doi.org/10.1038/s43247-020-00080-9
  3. Cibulka, S.; Giljum, S. (2020) Towards a Comprehensive Framework of the Relationships between Resource Footprints, Quality of Life, and Economic Development. Sustainability 12, No. 11, 4734. doi.org/10.3390/su12114734
  4. IRP (2019) Global Resources Outlook 2019. Natural Resources for the Future We Want. A Report of the International Resource Panel. United Nations Environment Programme, Nairobi, Kenya.
  5. Bringezu, S. (2022) Das Weltbudget. Sichere und faire Ressourcennutzung als globale Überlebensstrategie. Berlin: Springer.
  6. Mostert, C.; Sameer, H.; Glanz, D.; Bringezu, S.; Rosen, A. (2021) Neubau aus Rückbau – Wissenschaftliche Begleitung der Planung und Durchführung des selektiven Rückbaus eines Rathausanbaus aus den 1970er-Jahren und der Errichtung eines Neubaus unter Einsatz von Urban Mining (RückRat) [online]. BBSR-Online-Publikation 15/2021. Bonn: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR). www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/veroeffentlichungen/bbsr-online/2021/bbsr-online-15-2021.html
  7. Bringezu, S.; Kaiser, S.; Turnau, S. (2021) Zukünftige Nutzung von CO2 als Rohstoffbasis in der deutschen Chemie- und Kunststoffindustrie. Eine Roadmap. Universität Kassel, Center for Environmental Systems Research (CESR). doi.org/10.17170/kobra­-202002211019
  8. Deilmann, C.; Reichenbach, J.; Krauß, N.; Gruhler, K. (2017) Materialströme im Hochbau. Potenziale für eine Kreislaufwirtschaft. Forschung für die Praxis, Bd. 6. Berlin: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung.
  9. Mostert, C.; Sameer, H.; Bringezu, S. (2023) Die Ermittlung der Ressourceneffizienz und der Klimabelastung von Bauwerken in: Fouad, N. A. [Hrsg.] Bauphysik-Kalender 2023. Berlin: Ernst & Sohn, S. 85–118.
  10. Sameer, H. et al (2022) Surap [Software]. Kassel: Universität Kassel. www.suraptools.de

Autor:in

Prof. Dr. Stefan Bringezu, bringezu@uni-kassel.de
Universität Kassel
CESR im Kassel Institute for Sustainability, Kassel
www.uni-kassel.de

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