Ganzheitliches Urban Mining – transparent und digital Ressourcen schonen

Digitalisierung vom Bestand zum Einzelgebäude

Ressourcen in Bauwerken nutzen statt wegwerfen: Das ist die Idee des Urban Mining. Software-Tools machen heute die digitale Planung einer ganzheitlichen Urban-Mining-Strategie in Bestand und Neubau möglich, die Daten sind da. Doch woher kommen sie und wie steht es um die Anwendbarkeit?

1 Einführung

Gebäude prägen das Gesicht unserer Städte. Wohngebäude, Büroimmobilien, öffentliche Einrichtungen oder Gewerbebauten: Sie formen einen wesentlichen Teil unserer Umwelt, sind oft öffentlich zugänglich und über Kartendienste einsehbar. Dennoch wissen wir erstaunlich wenig über ihre materielle Beschaffenheit. Zentrale Informationen bleiben im Verborgenen: Welche Materialien wurden verwendet? In welchen Mengen? Woher stammen sie, und mit welchen ökologischen Auswirkungen sind ihre Herstellung, ihr Transport und ihre Verarbeitung verbunden? Die graue Energie, die bei der Herstellung der Materialien und Gebäude eingesetzt wurde und jetzt in den Gebäuden steckt, bleibt häufig unsichtbar. Es klafft eine Datenlücke mitten im Stoffwechsel unserer Städte. Wie kann das sein?

Grundsätzlich existieren sie, diese „Zutatenlisten“ unserer gebauten Umwelt. Jedes Gebäude wurde geplant, Materialentscheidungen wurden getroffen, dokumentiert oder zumindest verwaltungstechnisch erfasst. Doch daraus folgt keineswegs, dass diese Planungs- und Baudaten zentral verfügbar oder systematisch auswertbar wären. Vielmehr sind sie über Jahrzehnte hinweg dezentral abgelegt worden – in analogen Projektakten, auf Disketten, CD-ROMs, lokalen Festplatten oder inzwischen in verschiedenen Cloud-Systemen. Die Materialdaten unserer Gebäude verteilen sich auf ein digitales und ein physisches Archiv, das so heterogen ist wie die Baugeschichte selbst. Und je älter ein Bauwerk, desto schwieriger wird der Zugriff auf seine stoffliche Identität.

Dabei sind diese Daten der Schlüssel zu einem unermesslichen Schatz: Die Materialien aus Bauwerken und Gütern stellen eine riesige Quelle anthropogener Ressourcen dar, die durch Urban Mining erschlossen werden kann. Urban Mining steht seit Langem für die Rückgewinnung wertvoller Materialien, in unserer gebauten Umwelt stecken davon mehr als 90 %. Um Urban Mining als umfassende Strategie zu entwickeln, sind aber Informationen zum Potenzial des urbanen „Materiallagers“ erforderlich. Hier setzt das Urban Mining Katasteran: Der gesamte Gebäudebestand Deutschlands wird auf einer digitalen 3D-Karte dargestellt.

Materialgehalt und graue Energie – also das vergegenständlichte Treibhauspotenzial – eines Gebäudes werden farblich dargestellt. Die volumenspezifische Darstellung des CO₂-Gehalts bzw. des Materialgewichts pro m³ Rauminhalt gibt einen schnellen Überblick über besonders ressourcenintensive Bauten.

Doch was, wenn das Fachwerkhaus in der eigenen Nachbarschaft laut der Karte in Tiefviolett und mit Beton als Hauptbestandteil erscheint? Dann lohnt sich ein Blick auf Zweck und Methode der Datenerfassung durch das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) mit Sitz in Dresden. Die Karte macht Informationen zugänglich und sichtbar, denen Daten aus jahrelanger Forschungstätigkeit zugrunde liegen.

2 IÖR-Materialkataster als Datenbasis für Urban Mining

Mit dem Materialkataster Deutschland(Bild 1) legt das IÖR erstmals eine flächendeckende Datenbasis zur stofflichen Zusammensetzung des Gebäudebestands aller Gemeinden Deutschlands vor [1].

In den rund 51,6 Mio. Gebäuden Deutschlands stecken etwa 20,8 Mrd. t Baustoffe. Beton dominiert das Materiallager mit einem Anteil von 46 %, gefolgt von Kalksandstein und Ziegel, beide mit jeweils knapp 10 %. Nachwachsende Rohstoffe wie Holz, Schilf oder Stroh spielen mit einem Anteil von rund 1 % an der Gesamtmasse eine marginale Rolle. Wenn die Katasterdaten mit regionalen Bau- und Rückbaudaten verknüpft werden, können sowohl Potenziale für Recyclingprozesse als auch der zukünftige Baustoffbedarf für Neubau und Sanierung abgeschätzt werden. Auch die zu erwartenden Bauabfallmengen können damit flächendeckend prognostiziert werden.

Die Kopplung der Materialdaten mit Ökobilanz-Datensätzen erlaubt zudem Rückschlüsse auf graue Treibhausgas(THG)-Emissionen. Theoretisch würden bei der Herstellung der verbauten Materialien etwa 2,7 Mrd. t THG freigesetzt, etwa das Vierfache der jährlichen Emissionen Deutschlands. Damit wird deutlich, welcher Wert in den bereits verbauten Materialien liegt. Gelingt es, diese wieder oder länger zu nutzen, können weitere THG-Emissionen vermieden werden.

3 Gebäudetyp bestimmt Materialbilanz

Das Kataster basiert auf einem typologischen Ansatz unter Anwendung des Bottom-up-Prinzips. Hierbei werden Gebäudebestände erfasst, Typologien zugeordnet, mit Kennzahlen zu Baumaterialien und grauen Emissionen verknüpft und hieraus die Materialzusammensetzung und Emissionen berechnet.

Die Grundlage der Erfassung des Gebäudebestands bildet ein vollständiges 3D-Gebäudemodell des deutschen Baubestands, bereitgestellt vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG). Diese digitalen Modelle enthalten Informationen zur Gebäudefunktion, die für eine Typisierung der Gebäude genutzt werden. Am Ende ergibt sich ein belastbares Bild zum Volumen für jedes Gebäude nach Gebäudetyp – vom Einfamilienhaus über das Bürogebäude bis zur Logistikhalle.

Welche Materialien in welcher Menge pro m³ Gebäudevolumen typischerweise verbaut wurden, drücken sogenannte Materialkennzahlen aus. Zu deren Entwicklung wurden vom IÖR in langjähriger Forschungsarbeit zahlreiche Einzelgebäude analysiert, die charakteristische Konstruktionsweisen der Gebäudetypen repräsentieren. Vom Fundament bis zum Dach wurde der Materialeinsatz für jedes Bauteil erhoben und auf der Ebene der Gebäudetypen zusammengefasst (Bild 2).

Insgesamt wurden 44 Baustoffgruppen differenziert, wobei je nach Typ mal mehr Beton (etwa bei Industriegebäuden), mal mehr Holz oder Ziegel (wie bei Einfamilienhäusern) zum Einsatz kommen. Die Materialkennziffern sind über das Informationssystem Gebaute Umwelt des IÖR [3] abrufbar. Der vollständige Datensatz des Materialkatasters Deutschland wird über das Open-Data-Repositorium des IÖR-Forschungsdatenzentrums bereitgestellt [1].

4 Baustofflager statt Wegwerfstadt

Der typenbasierte Ansatz ersetzt jedoch keine Detailanalysen auf Gebäudeebene. So erlaubt die Herangehensweise keine exakten Aussagen zur exakten Materialzusammensetzung einzelner Bauwerke, sondern liefert Orientierungswerte. Dennoch ist der Nutzen hoch, denn das Kataster senkt die Kosten für Datenbeschaffung, schafft Transparenz über Materialflüsse im Gebäudebestand und eröffnet neue Geschäftsmodelle, von der Entwicklung von Gebäudepässen über die Unterstützung von Pre-Deconstruction-Audits bis hin zu digital unterstützter Rückbauplanung. Kommunen, Planungsbüros, Immobilienhalter oder Beratungsfirmen können die bereitgestellten Daten direkt nutzen oder mit eigenen Analysen vertiefen, ebenso wie Recyclingunternehmen, die damit präziser abschätzen können, welche Sekundärrohstoffe regional verfügbar sein werden.

5 Von der Karte zum Ressourcenpass im Bestand

Forschung wird erst dann wirksam, wenn sie in der Praxis ankommt – auch und gerade in der Baupraxis. Was lässt sich also lernen aus mehreren Gigabyte Gebäudedaten? Welche Erkenntnisse liefert eine digitale Karte, und wie lassen sich diese Informationen konkret anwenden?

Der digitale Gebäuderessourcenpass für die öffentliche Hand wurde bereits von der Vorgängerregierung beschlossen, bislang jedoch nur für den Neubau umgesetzt. Dort werden Materialdaten schon in der Planungsphase erfasst und zentral gespeichert. Im Gebäudebestand fehlt diese systematische Datenerfassung noch. Concular, das Unternehmen hinter dem Urban Mining Kataster, hat sich zum Ziel gesetzt, die stoffliche Identität bestehender Gebäude sichtbar zu machen und damit eine Grundlage für zirkuläres Bauen im großen Maßstab zu schaffen.

Die digitale Karte des Urban Mining Katasters bietet den visuellen Einstieg in das Thema. Sie macht das Rohstoffpotenzial der gebauten Umwelt sichtbar und regt dazu an, Gebäude nicht länger nur als Energieverbraucher, sondern als Materiallager zu betrachten. Doch Sichtbarkeit allein genügt nicht. Entscheidend ist die Nutzung durch diejenigen, die Verantwortung tragen.

Wer aber ist verantwortlich für ein Gebäude? Die Planenden, die Bauherrschaft, die Besitzenden, die Nutzenden oder die Stadt, in der es steht? Und wer verfügt tatsächlich über die detailliertesten Informationen zum Bauwerk? Die Antwort fällt selten eindeutig aus. Kaum ein Projekt kommt ohne eine Vielzahl an Beteiligten aus: Architekt:innen, Fachplanende, Bauunternehmen, Projektsteuernde, Betreiber:innen. Informationen fließen in alle Richtungen, gehen verloren, werden dezentral abgelegt – und mit der Fertigstellung eines Gebäudes oft entkoppelt von seinem weiteren Lebenszyklus.

Gerade deshalb braucht es zentrale, digitale Strukturen, um Umweltwirkungen und Materialströme nicht nur für Einzelgebäude, sondern für ganze Bestände erfassen und steuern zu können. Eine Schlüsselrolle kommt dabei Städten und Kommunen zu, die erhebliche Mengen an Gebäuden verantworten und damit über wesentliche Hebel für Ressourceneffizienz verfügen.

Digitale Instrumente wie das Urban Mining Kataster sind ein Schlüssel zur Entwicklung nachhaltiger Bewirtschaftungsszenarien. Sie ermöglichen die Kalkulation von Materialbedarfen für Neubauprojekte, markieren Rückbauprojekte oder modellieren kreislaufgerechte Stoffströme auf Bestandsebene. Weitere Funktionen unterstützen das Projekt- und Bestandsmanagement sowie die Abriss-, Sanierungs- und Neubauplanung. Dank der automatisierten Hochrechnung auf Basis des Nationalen Materialkatasters IÖR lassen sich in wenigen Minuten Kennzahlen zu Materialwert, Zirkularität, Recyclingpotenzial, Abfallströmen und CO₂-Bilanz generieren. Werden zusätzlich gebäudespezifische Daten – etwa aus Bauteilkatalogen (CSV/Excel) oder BIM-Modellen (IFC) – eingebunden, entstehen detaillierte Analysen mit hoher Genauigkeit und Filtertiefe.

Über den Zugang zur digitalen Plattform können Bestände laufend aktualisiert, ergänzt und präzisiert werden. Über eine integrierte Gebäudeübersicht mit Kartenvisualisierung lassen sich einzelne Objekte detailliert betrachten oder ganze Portfolios verwalten. So entsteht ein digitales Abbild des gebauten Erbes und damit die Grundlage für ein neues Verständnis von Gebäuden als Rohstofflager im urbanen Stoffkreislauf. Auch für kleinere Bestände, etwa Mehrfamilienhäuser in privater Hand, eröffnet sich hier ein neues Potenzial: ein Gebäuderessourcenpass für den Bestand, der Transparenz schafft, Entscheidungen erleichtert und die Transformation zur zirkulären Bauwirtschaft beschleunigt.

6 Digitales Urban Mining in der Praxis – Stuttgart und Osnabrück gehen voran

Im öffentlichen Sektor kommt das Urban Mining Kataster bereits zum Einsatz. Kommunen und Städte nutzen die Plattform, um ihre Bestände systematisch zu erfassen, zu analysieren und langfristig nachhaltiger zu gestalten (Bild 3).

Im Rahmen des Klima-Innovationsfonds analysiert die Stadt Stuttgart ihren Gebäudebestand über das Urban Mining Kataster. Um den Einstieg zur Nutzung der digitalen Plattform für den öffentlichen Sektor niedrigschwellig zu gestalten, werden zu Beginn der Nutzung Workshops durchgeführt, um Ziele und Potenziale gezielt zu analysieren.

Eine konkrete Auswertung des Bestands liegt für die Stadt Osnabrück bereits vor. Was steckt in einer Stadt – an Materialien, an gespeicherter Energie, an wiederverwendbaren Ressourcen? Osnabrück hat sich dieser Frage gestellt und seinen Gebäudebestand mit dem Urban Mining Kataster erstmals vollständig analysiert. Ziel war es, die stoffliche Zusammensetzung der Stadt sichtbar zu machen und damit die Grundlage für ein zirkuläres Gebäudemanagement zu schaffen (Bild 4).

Das Ergebnis ist bemerkenswert: 66 500 Gebäude (rund 9,9 Mio. m² BGF) wurden erfasst und nach Materialgruppen bilanziert. Mithilfe standardisierter Baualtersklassen und Gebäudetypologien erfolgte eine automatisierte Hochrechnung des Materialbestands sowie der damit verbundenen ökologischen Wirkgrößen, insbesondere des GWP (Global Warming Potential). So entstand ein datenbasiertes Bild der gebauten Masse – ein „Stoffstromprofil“ der Stadt.

Im Osnabrücker Gebäudebestand sind rund 16 Mio. t Baumaterial gebunden. Den größten Anteil stellt Standardbeton mit etwa 7,6 Mio. t, gefolgt von mineralischen Schüttungen (2,9 Mio. t) und Ziegelsteinen (1,55 Mio. t). Letztere prägen die lokale Baugeschichte stark: Rund 823 000 t Ziegelmaterial finden sich allein in Außenwandkonstruktionen (Bild 5).

Die Auswertung identifizierte 21 Gebäude, in denen jeweils über 1000 t Ziegel in Außenwänden verbaut sind – überwiegend Industrie- und Gewerbebauten, ergänzt um Schul- und Wohngebäude. Diese Objekte weisen ein durchschnittliches Materialvolumen von 1980 t Ziegeln auf, was etwa 390 t CO₂-Äq. entspricht, die bei Wiederverwendung anstelle von Neubrand eingespart werden könnten. Ergänzend wurde ermittelt, dass in diesen Konstruktionen signifikante Mengen kalkhaltiger Putze und Mörtel enthalten sind, was für Trenn- und Aufbereitungsprozesse von Bedeutung ist.

Über die reine Quantifizierung hinaus bietet die Plattform die Möglichkeit, stoffliche Potenziale räumlich und typologisch zu differenzieren. Damit wird erstmals sichtbar, wo sich Rückbauprojekte mit hoher Wiederverwendungsquote lohnen könnten und welche Gebäudekategorien besondere Relevanz für die kommunale Kreislaufstrategie besitzen.

Die Stadt Osnabrück nutzt diese Erkenntnisse bereits in der Praxis. Auf die Datenerhebung folgt nun die baufachliche Prüfung und Bewertung ausgewählter Objekte bis hin zu Proberückbauten und der Integration der Materialdaten in zukünftige Sanierungs- und Neubauentscheidungen. Der Prozess folgt einem klaren Dreischritt: Digitalisieren – Bilanzieren – Realisieren.

7 Von der digitalen Analyse auf die Baustelle

Der praktische Wert der Nutzung digitaler Daten liegt in der Umsetzung auf der Baustelle. Zwischen der Analyse der Umwelt­wirkung des Gebäudebestands einer Stadt und einer konkreten Entscheidung im Einzelgebäude liegen jedoch mehrere Zwischenschritte.

Eine zentrale Verbindung bildet die Schnittstelle des Urban Mining Katasters zu digitalen Planungsdaten der Einzelgebäude. Bei älteren Gebäuden liegen diese oft nicht vor und die Ergänzung des Datenbestandes erfolgt bei Handlungsbedarf händisch am entsprechenden Gebäude. Da im Kataster hinter jedem Gebäude ein zugänglicher und bearbeitbarer Datensatz liegt, ist diese Schnittstelle geschaffen. Die Ökobilanzierungs-Software von Concular macht es außerdem möglich, Materialentscheidungen bereits in der Planung zu prüfen und verschiedene Varianten der Sanierungsplanung gegenüberzustellen und das ermittelte Wiederverwendungspotenzial in einem weiteren Prozess über die DIN SPEC 91414 zu prüfen und zu nutzen. Das sogenannte Pre-Deconstruction-Audit (PDA) ist der erste Schritt zur tatsächlichen Wiederverwendung am Einzelgebäude (Bild 6).

Noch immer liegt im Bauwesen der Fokus auf der Betriebsenergie. Mit zunehmender Energieeffizienz der Gebäude wird sich ihr Anteil jedoch stetig verringern. Damit rücken die vorgelagerten Emissionen aus Produktion und Bau in den Vordergrund. Nur wenn Betriebsenergie und graue Energie gemeinsam betrachtet werden, lässt sich der tatsächliche ökologische Fußabdruck eines Gebäudes realistisch bewerten und gezielt reduzieren. Die digitale Erfassung schafft dafür die notwendige Grundlage.

Literatur

1. Schinke, R., Hennersdorf, J., Gruhler, K., Grießbach, U. & Schiller, G. (2025) Material Cadastre of Buildings in Germany 2022 (matcad2022, adm2022). https://doi.org/10.71830/V2STEU, ioerDATA, V1
2. Schiller, G., Lehmann, I. et al. (2022) Kartierung des anthropogenen Lagers IV: Erarbeitung eines Gebäudepass- und Gebäudekatasterkonzepts zur regionalisierten Erfassung des Materialhaushaltes mit dem Ziel der Optimierung des Recyclings.Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt, Texte 05/2022.https://www.­umweltbundesamt.de/publikationen/kartierung-des-anthropogenen-­lagers-iv-erarbeitung
3. Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V. (2025) IÖR Informationssystem Gebaute Umwelt[online]. Dresden: IÖR.https://ioer-isbe.de

Autor:innen

Franziska Stein, franziska.stein@concular.com
Concular GmbH, Berlin
https://concular.de

Dr.-Ing. Georg Schiller, g.schiller@ioer.de
Leiter der Forschungsgruppe Anthropogene und Natürliche Ressourcen
Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V., Dresden
www.ioer.de