14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 355 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele Dr.-Ing. Hursit Ibuk BAUER Spezialtiefbau GmbH, Schrobenhausen Harry Blaskowitz BAUER Spezialtiefbau GmbH, Esslingen Zusammenfassung Eines der Nachhaltigkeitsziele der Agenda 2030 der Vereinten Nationen besteht darin, unverzüglich Maßnahmen gegen den Klimawandel und seine Auswirkungen zu ergreifen. Der Spezialtief bau kann seinen Beitrag zu einer nachhaltigeren Welt leisten. Zur Bewertung des Einflusses auf den Treibhauseffekt wird hauptsächlich Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als Leitindikator und der bei der Ermittlung des CO 2 -Fußabdrucks von Bauprodukten verwendet. In diesem Beitrag wird die CO 2 -Emissionsberechnung für geotechnische Bauwerke des EFFC (European Federation of Foundation Contractors) erläutert. Anhand unterschiedlicher Bauvarianten für dieselbe Bauaufgabe wird an Beispielen aufgezeigt, wie bereits heute bei Planung und Ausführung Treibhausgasemissionen quantifiziert und reduziert werden können. Durch geeignete Kombinationen innovativer Bauverfahren können CO 2 -Emissionen um bis zu 50-% reduziert werden. Ergänzend dazu werden im Beitrag die Umwelt-Produktdeklarationen (EPD) für das Mixed-In-Place-Bodenmischverfahren vorgestellt, die die umweltrelevanten Eigenschaften des Bauprodukts mit objektiven Daten deklarieren. 1. Ausgangssituation 1.1 Nachhaltigkeitsziele Abgesehen von der ökologischen Betrachtung zur Lebensweise unserer Gesellschaft und der daraus resultierenden Nutzung von Infrastruktur und Gebäuden, obliegt es der Bauindustrie, aktiv zum Erreichen der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen beizutragen. Diese sogenannten Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs - Sustainable Development Goals) sind in der AGENDA 2030 der Vereinten Nationen definiert, wie eine weltweite nachhaltigere Entwicklung erreicht werden kann [1, 2]. Die 17 Nachhaltigkeitsziele umfassen ökologische, wirtschaftliche und soziale Aspekte. Die Berücksichtigung dieser Ziele kann dazu beitragen, nachhaltige Bauprodukte im Bauwesen zu entwickeln sowie Baumaßnahmen möglichst nachhaltig zu planen und auszuführen. Einige der Nachhaltigkeitsziele haben besondere Relevanz für geotechnische Arbeiten (Abb. 1). Abb. 1: Postulierte Ziele der Vereinten Nationen [1, 2] mit Relevanz für geotechnische Arbeiten Angesichts der Tatsache, dass üblicherweise fast jede bauwerksbezogene Entscheidung die Nachhaltigkeit beeinflusst, kann eine partnerschaftliche Zusammenarbeit der Baubeteiligten dazu beitragen, nachhaltige Lösungsansätze zu finden und gemeinsam zu verfolgen. Dabei zeigt sich, dass das Bauunternehmen mit dem kostengünstigsten Angebot nicht zwangsläufig das nachhaltigste Bauprodukt bietet. Um nachhaltige Bauprodukte angemessen zu fördern, müssen diese in die Vergabesysteme integriert werden. Dabei sollte die Vergabe nicht allein auf dem Preis basieren, sondern auch andere Kriterien berücksichtigen. 1.2 Erfassung von Treibhausgasemissionen bei Bauprodukten Geotechnische Arbeiten sind ein unverzichtbarer Bestandteil des Bauwesens und tragen maßgeblich zur Nachhaltigkeit bei. Bauherren, Planer und Bauunternehmen sollten grundsätzlich danach streben, den CO 2 -Fußabdruck bestmöglich zu reduzieren bzw. möglichst gering zu halten, ohne dabei die erfolgreiche Durchführung der Arbeiten zu beeinträchtigen. In diesem Zusammenhang stellt sich die zentrale Frage, wie der CO 2 -Fußabdruck transparent und vergleichbar anhand einheitlicher Berechnungsmethoden ermittelt werden kann. In diesem Beitrag werden zwei unterschiedliche Berechnungsansätze aufgezeigt: Zum einen veröffentlichte die EFFC (European Federation of Foundation Contractors) ein CO 2 -Berechnungstool, das für Emissionsberechnungen für geotechnische Bauwerke entwickelt wurde (s.-Abschnitt-2.2). Diese Berechnung berücksichtigt sämtliche CO 2 -Emissionen bis hin zur Fertigstellung des Bauwerks, wobei diese Phasen i.d.R. einen überaus bedeutsamen Teil der gesamten CO 2 -Emissionen ausmacht. 356 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele Zum anderen verfügen einige Bauprodukte über Umweltproduktdeklarationen, auch bekannt als Environmental Product Declarations (EPD), welche standardisierte Dokumente mit Informationen zu Umweltauswirkungen eines Produkts bereitstellen (s. Abschnitt 2.3). Die EPDs können eine transparente und objektive Darstellung der Umweltauswirkungen über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts bieten, von der Rohstoffgewinnung über die Produktion bis hin zur Nutzung und Entsorgung. In den EPDs werden nicht ausschließlich, aber ebenfalls CO 2 -Emissionen für das ausgewiesene Bauprodukt erfasst. 2. Emissionsberechnung für Bauprodukte in der Geotechnik 2.1 CO 2 -Äqivalent Ein CO 2 -Äquivalent (CO 2 e) ist eine standardisierte Maßeinheit, die verwendet wird, um die Klimawirkungen verschiedener Treibhausgase miteinander vergleichbar zu machen (IPCC 2007/ 2023). Sie misst die Menge an Kohlendioxid (CO 2 ), die die gleiche Erwärmungswirkung wie ein spezifisches Treibhausgas innerhalb eines festgelegten Zeitraums (i.d.R. 100 Jahre) hat. Emissionen anderer Treibhausgase als CO 2 , insbesondere Methan (CH 4 ), Lachgas (N 2 O), Kohlenwasserstoffverbindungen (F-Gase) und Schwefelhexafluorid (SF 6 ), werden in CO 2 -Äquivalente umgerechnet, um ihre Klimawirkungen besser vergleichbar zu machen (s.-Tab. 1). Bei dieser Umrechnung orientiert sich die Berechnung am globalen Erwärmungspotenzial, wobei das Erwärmungspotenzial von CO 2 als Referenz dient. (Umweltbundesamt 2022). Die Einführung des CO 2 -Äquivalents (CO 2 e) führte zu einer Normierung und Vereinheitlichung der Klimaauswirkungen verschiedener Treibhausgase. Tab. 1: CO 2 -Äquivalente unterschiedlicher Treibhausgase, GWP100 Treibhausgas Chemisches Kurzzeichen/ Bezeichnung Aktuelle CO 2 -Äquivalente, GWP100, Vierter IPCC-Sachstandsbericht Kohlendioxid CO 2 1 CO 2 e Methan CH 4 25 CO 2 e Lachgas N 2 O 298 CO 2 e Fluorierte Treibhausgase F-Gase 100 - 24000 CO 2 e* Schwefelhexafluorid SF 6 22800 CO 2 e * 1 Vierter IPCC-Sachstandsbericht [4], * 2 Umweltbundesamt [5] Im Allgemeinen beschreibt das CO 2 e die relative Klimawirkung von Treibhausgasen über unterschiedliche Zeiträume (20 Jahre, 100 Jahre, 500 Jahre) im Vergleich zur Treibhauswirkung von CO 2 innerhalb desselben Zeitrahmens [3]. Für die internationale Treibhausgas-Emissionsberichterstattung wurde verbindlich festgelegt, die GWP-Werte mit 100-Jahren Zeithorizont zu verwenden (GWP100: engl. Global Warming Potential over a 100year time frame). Derzeit gelten die GWP100-Werte des Vierten Sachstandsberichtes des Weltklimarats IPCC [4], ein Wechsel auf die aktualisierten GWP100-Werte des Fünften Sachstandsberichts des IPCC (2014/ 2015) ist für die Berichterstattung 2024 vorgesehen [5]. Beispielsweise hat Methan gemäß dem Vierten Sachstandsbericht des Weltklimarats einen GWP100 von 25. Die emittierte Tonne Methan ist, auf 100 Jahre gesehen, so klimaschädlich wie 25-Tonnen Kohlendioxid [5]. 2.2 CO 2 e-Fußabdruck mit dem EFFC/ DFI Carbon Calculator Der CO 2 e-Fußabdruck ist die Gesamtmenge an Treibhausgas-Emissionen, die durch ein Bauprodukt verursacht werden. Mit dem EFFC/ DFI Carbon Calculator steht ein Berechnungsprogramm zur Bestimmung des CO 2 e-Fußabdrucks für geotechnische Bauprodukte zur Verfügung [6]. Das Programm, das vom „European Federation of Foundation Contractors (EFFC)“ herausgegeben wird, bietet eine strukturierte Eingabeschnittstelle, die es ermöglicht, den CO 2 e-Fußabdruck bis zur Fertigstellung des Bauwerks zu ermitteln. Das bedeutet, dass die Lebenszyklusmodule von A1 bis A5 analog zu den Definitionen der DIN-EN-15804 [7] in die Berechnung einfließen. (s. Abb. 2). 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 357 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele Abb. 2: Lebenszyklusdefinition der DIN EN 15804 [7, 8] mit den berücksichtigten Lebenszyklusmodulen A1 bis A5 des EFFC/ DFI-Carbon Calculators [9] Im EFFC/ DFI Carbon Calculator wird das grundlegende Prinzip zur Bestimmung des CO 2 -Fußabdrucks - wie in allen Normen und Richtlinien üblich [6] - beibehalten, indem die „Aktivitätsdaten“ mit den entsprechenden „Emissionsfaktoren“ multipliziert werden (siehe Gl. 1). Durch Anwendung dieser Faktoren werden die Einzelemissionen, die mit jeder Tätigkeit auf der Baustelle (Aktivitätsdaten) verbunden sind, unter Berücksichtigung ihrer globalen Erwärmungspotenziale (GWP100, Emissionsfaktoren) in eine entsprechende Menge an CO 2 e umgewandelt. Die Summe aller Einzelemissionen aus sämtlichen Aktivitäten zur Errichtung des Bauprodukts ergibt den CO 2 e-Fußabdruck [6]. (Gl. 1) Der EFFC/ DFI Carbon Calculator zielt mit diesen Berechnungen darauf ab, zumindest die Größenordnung des CO 2 -Fußabdrucks zu bestimmen, da verständlicherweise Emissionsfaktoren und Aktivitätsdaten gewissen Unsicherheiten unterliegen. Zusätzlich wird der CO 2 e-Fußabdruck nach den im Grundbau relevanten Emissionsquellen aufgeschlüsselt. Das bedeutet, dass der EFFC/ DFI Carbon Calculator auch den CO 2 e für folgende Emissionsquellen ermittelt: eingesetzte Baustoffe, Energie, Transport von Baumaterial, Mobilisierungsemissionen, Personentransport, Produktion der Arbeitsausrüstung und Transporte für Entsorgungen [6]. Der EFFC DFI Carbon Calculator greift auf unterschiedliche Datenbanken zurück (Abb. 3), um Emissionswerte im Bereich des Grundbaus bereitzustellen. In die Berechnung gehen Emissionsdaten aus etablierten Datenbanken wie u. a. „Bilan Carbone“, „Defra“, und „Ecoinvent“ ein. Für die hier präsentierte Berechnung wurden auch zusätzliche Emissionswerte aus der „Ökobaudat“-Datenbank angesetzt. Die hier vorgestellten CO 2 e-Berechnungsergebnisse beruhen auf den empfohlenen Durchschnittswerten aus den entsprechenden Datenbanken für jeden Emissionsfaktor [6]. Abb. 3: Übersicht zur CO 2 e-Berechnung mit dem EFFC/ DFI Carbon Calculator 2.3 CO 2 e-Fußabdruck mit Umweltproduktdeklarationen (EPD) EPDs beruhen auf international anerkannten Normen wie der ISO 14025 [10] und der EN 15804 [11], um eine konsistente und vergleichbare Informationsbereitstellung sicherzustellen. EPDs enthalten i.d.R. Daten zum Energieverbrauch, den Treibhausgasemissionen, dem Wasserverbrauch und anderen relevanten Umweltaspekten eines Produkts. Die spezifischen erfassten Emissionen in einer EPD variieren je nach Produktkategorie und den geltenden Vorschriften. Im Bauwesen bilden EPDs für Fachleute, wie Architekten und Planer, eine wesentliche Grundlage dafür, Gebäude ganzheitlich planen und bewerten zu können [12]. EPDs könnten zukünftig als Nachweis in Gebäudezertifizierungen (z. B. DGNB-System) angesetzt werden, so dass damit das Gesamtergebnis der angestrebten Gebäudezertifizierungen positiv beeinflusst wird. Produktspezifische EPDs (gemäß [10, 11]) sind daher den allgemeinen generischen Ökobilanzdatensätzen aus der Ökobaudat vorzuziehen [13]. Die Firma Bauer Spezialtief bau hat sechs EPDs für das Mixed-In-Place Bodenmischverfahren (BAUER MIP® Class I bis Class VI) erlangt [14]. Diese unterscheiden sich maßgeblich durch den Zementgehalt (Tab. 2). Tab. 2: Übersicht MIP-EPD’s mit zugeordneten Zementgehalten [14] lfd. Nr. EDP-Bezeichnung Zementgehalt z CEM III/ B [kg/ m³] 1 BAUER MIP® Class I 60 ≤ z < 100 2 BAUER MIP® Class II 100 ≤ z < 150 3 BAUER MIP® Class III 150 ≤ z < 230 4 BAUER MIP® Class IV 230 ≤ z < 360 5 BAUER MIP® Class V 360 ≤ z < 520 6 BAUER MIP® Class VI 520 ≤ z < 600 358 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele Der mit dem MIP-Bodenmischverfahren hergestellte MIP-Baustoff entsteht direkt im Baugrund, indem die anstehenden Bodenschichten mit einer Einfach- oder Dreifachschnecke aufgebrochen und umgelagert werden, wobei die entstandenen Hohlräume mit einer Bindemittelsuspension aus Zement, Wasser, gegebenenfalls Bentonit und Betonzusatzmitteln gefüllt werden (Abb. 4). Abb. 4: MIP-Verfahren mit Dreifachschnecke: Abbohr- und Vermörtelungsvorgang des Bodens [15] Bei der Herstellung von MIP-Wänden werden die mit dem MIP-Gerät bereits hergestellten, noch frischen Einzelstiche im Baugrund im Pilgerschrittverfahren zu Wänden kombiniert. Das deklarierte Produkt entsteht somit im Baugrund und besteht aus der Bindemittelsuspension und dem eingeschlossenen Boden, wobei die Abmessungen der Schnecke(n) die Abmessungen des Bauteils bestimmen. Der hergestellte MIP-Baustoff erhärtet in der vorgesehenen Form durch Hydratation des Zements zu einem festen künstlichen Gestein. Das in den EPDs deklarierte Produkt ist der unbewehrte MIP-Baustoff bzw. enthält keine Stahlträger oder andere Einbauteile. Bei bewehrten Bauteilen, tragenden Einbauteilen oder nichttragenden Einbauteilen ist der entsprechende Anteil gesondert zu berücksichtigen (BAUER EPDs [14]). EPDs bieten eine ganzheitliche Umweltbilanz des verbauten MIP-Baustoffs zu einem Bauprodukt, von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung (gemäß Tab. 3). Die EPDs erfassen auch die CO 2 -Emissionen des deklarierten Bauprodukts. Die ausgewiesenen Emissionen beziehen sich auf einen Kubikmeter am Einbauort hergestelltem MIP-Baustoff (deklarierte Einheit = 1 m³ Mixed-In-Place-Baustoff). Die CO 2 e-Emissionen lassen sich, im Unterschied zum EFFC/ DFI Carbon Calculator, aus den MIP-EPDs separat nach den Lebenszyklen ablesen. Wenn die Betrachtung bis zur Fertigstellung des Bauwerks oder Bauprodukts erfolgen soll, kann dies ebenfalls entsprechend erfolgen. Der CO 2 e-Fußabdruck wird durch die Multiplikation des Volumens des MIP-Bauprodukts mit der in der EPD angegebenen CO 2 e-Emission berechnet. Somit wird eine sehr einfache Berechnungsgrundlage zur Verfügung gestellt. Tab. 3: Lebenszyklen der MIP-EPD’s [14] Produktionsstadium Stadium der Errichtung des Bauwerks Nutzungsstadium Entsorgungsstadium Gutschriften und Lasten* Rohstoffversorgung, Transport, Herstellung Transport vom Hersteller zum Verwendungsort, Montage Nutzung/ Anwendung Instandhaltung Reparatur, Ersatz, Erneuerung Energieeinsatz für das Betreiben des Gebäudes, Wassereinsatz für das Betreiben des Gebäudes Rückbau/ Abriss, Transport, Abfallbehandlung Beseitigung Wiederverwendungs-, Rückgewinnungs- oder Recyclingpotenzial A1 - A3 A4 - A5 B1 B2 B3 - B5 B6 - B7 C1 - C3 C4 D X X X ND MNR ND X ND X *außerhalb der Systemgrenzen Legende: X = Berücksichtigte Module; ND = Modul nicht deklariert (unberücksichtigt); MNR = Modul nicht relevant 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 359 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele 3. Beispielberechnungen zum CO 2 -Fußabdruck 3.1 EFFC/ DFI Carbon Calculator - MIP vs. Zweiphasen-Schlitzwand In einem fiktiven Beispiel werden die CO 2 e-Fußabdrücke von zwei Bauvarianten derselben Verbauwand berechnet und verglichen [6]. Dieses Beispiel soll anhand des EFFC/ DFI Carbon Calculators verdeutlichen, wie im Planungsprozess von Bauvorhaben vorab geeignete Bauvarianten hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit ermittelt werden können. In diesem Beispiel werden konkret eine Mixed-In-Place-Wand und eine Zweiphasen-Schlitzwand als konkurrierende Bauvarianten für eine Baumaßnahme in Berlin betrachtet. Für einen zulässigen Vergleich ist es erforderlich, dass sowohl die geometrischen Abmessungen als auch die wesentlichen Baustoffanforderungen identisch sind bzw. erfüllt werden (s. Tab. 4). Tab. 4: Abmessungen und wesentliche technische Anforderungen [9] Kennwert Festlegung Länge 200 m Tiefe 20 m Dicke 0,6 m Permeabilität < 1 x 10 -10 m/ s Statische Anforderungen Ja Neben diesen Grundanforderungen müssen in den Berechnungen zusätzlich bauvariantenbedingte Randbedingungen als Eingangsdaten berücksichtigt werden (Tabelle 5a, 5b und 5c). Tab. 5a: Bauvariantenrelevante Eingangsdaten und weitere Spezifikationen [9] - Teil I Ermittlung des Materialmengen - MIP-Wand Schlitz- Wand Länge [m] 200 200 Tiefe [m] 20 20 Dicke [m] 0.6 0.6 Volumen [m³] 2.400 2.400 Material-Mehrverbrauch [%] 0 10 Rückfluss [%] 30 0 Benötigte MaterialMenge [%] 2.400 2.640 Wandfläche [%] 4.000 4.000 Gehalt: Bewehrung / Stahltragglieder bez. Stahlgehalt [t/ m²] 0.06 0.05 Stahl [t] 240 205 Recycling-Rate [%] 41 41 Tab. 5b: Bauvariantenrelevante Eingangsdaten und weitere Spezifikationen [9] - Teil II CO 2 e-relevanter Zement und Boden - MIP- Wand Schlitz- Wand Zementsorte, CEM III/ B III/ A Zement im Boden [t/ m³] 0,34 0,33 Dichte des abzutragenden Bodens [t/ m³] (Mittlere Dichte) 1,8 1,8 Tab. 5c: Bauvariantenrelevante Eingangsdaten und weitere Spezifikationen [9] - Teil III Transporte - MIP- Wand Schlitz- Wand Entfernung z. Baustelle: [km] Schrobenhausen - Berlin 500 500 Entfernungen z. Baust.: [km] Erforderliche Gerätereparatur, Materiallieferanten, Zement-/ Betonlieferanten, Stahl- und Bewehrungslieferanten, Deponie, Kraftstofflieferanten 50 50 Unter Verwendung dieser Eingabedaten berechnet der EFFC Carbon Calculator die in Tab. 6 aufgelisteten Ergebnisse. Die höchsten CO 2 e-Emissionen lassen sich bei den Baustoffen feststellen, die zwischen 70 % und 80-% des gesamten CO 2 e-Fußabdrucks ausmachen. Die relative Emissionsdifferenz bei den Baustoffen zwischen den Bauvarianten beträgt etwa 20 %. Obwohl der Energieverbrauch (Kraftstoff und Strom auf der Baustelle) und der Transport im Vergleich zu den Baustoffen zu geringeren Emissionen führen, sind sie dennoch zu berücksichtigen, da es signifikante relative Unterschiede in diesen Emissionsquellen gibt (siehe Tab. 6). Zudem sind die durch die Abtransporte von Boden und Reststoffen verursachten Emissionen beim MIP im Vergleich zum Schlitzwand etwa 70 % niedriger. Allein dieser Aspekt entspricht bereits einer Reduzierung der Gesamtemissionen um etwa 5,5 % im Vergleich zur Schlitzwand. Im Gegensatz dazu hat eine verkürzte Bauzeit bei der MIP-Wand nur einen geringfügigen Einfluss auf den gesamten CO 2 e-Fußabdruck [9]. 360 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele Tab. 6: Ergebnisausgabe [9] Emissionen MIP- Wand Schlitz- Wand Unit CO 2 e-Einsparung: MIPanstatt Schlitzwand Baustoffe (Herstellung) 675 865 t CO 2 e 20 % Energie (Kraftstoff and Elektrizität) 56 77 t CO 2 e 25 % Transportat der Baustoffe 9 47 t CO 2 e 80 % Mobilisation/ Demobilisation der Baustelle 39 78 t CO 2 e 50 % Personentransporte 3 8 t CO 2 e 65 % Geräteherstellung 11 17 t CO 2 e 40 % Entsorgungstransporte (Boden/ Reststoffe) 10 35 t CO 2 e 70 % CO 2 e-Fußabdruck (gesamt) ~800 ~1130 t CO 2 e Differenz ~330 t CO 2 e 30 % In der Vergangenheit wurden ähnliche Vergleiche auch mit zusätzlichen Gewerken im Spezialtief bau durchgeführt. Durch die Anwendung des EFFC/ DFI Carbon Calculators konnten unter Berücksichtigung von Kombinationen innovativer anstelle herkömmlicher Bauverfahren, wie z. B. die Kombination von LWS- Weichgelsohlen mit MIP-Wänden anstelle von Bohrpfahlwänden mit Düsenstrahlsohlen, CO 2 e-Emissionen um bis zu etwa 50 % reduziert werden. 3.2 CO 2 e-Berechnung einer Dichtwand mit EPDs In diesem fiktiven Beispiel wird der CO 2 e-Fußabdruck einer 1000 Meter langen, 0,40 Meter dicken und 8 Meter tiefen MIP-Dichtwand in Schrobenhausen berechnet. Die fertige MIP-Dichtwand soll einen Wasserdurchlässigkeitsbeiwert (Permeabilität) von 1 x 10-9 m/ s und eine einachsiale Druckfestigkeit von 0,50 MPa aufweisen. Bereits nach der einfachen Berechnung des Volumens von 3200 Kubikmetern des herzustellenden Bauprodukts kann der CO 2 e-Fußabdruck ermittelt werden. Die letzte zu treffende Entscheidung betrifft die Auswahl der geeigneten EPD, die jedoch mit Hilfe der langjährigen Erfahrung der Firma Bauer sehr zielführend getroffen werden kann. Für dieses Beispiel kommt es - unter Berücksichtigung der Bodenverhältnisse - es zur Wahl der BAUER MIP Class I. Nun kann der CO 2 -Fußabdruck berechnet werden, indem das Dichtwandvolumen mit der entsprechenden Emission aus der EPD multipliziert wird [14]. Für die Lebenszyklen A1 bis A5 ergibt sich ein CO 2 e-Fußabdruck von 185,3 Tonnen CO 2 e. Die CO 2 e-Emissionen pro Kubikmeter können der MIP-EPD „BAUER MIP Class I“ entnommen werden und betragen 57,9 kg CO 2 e/ m³ (= 37,3 kg CO 2 e/ m³ + 20,6 CO 2 e/ m³). Wenn eine Berechnung unter Berücksichtigung aller angegebenen Lebenszyklen (A1 bis D) angestrebt wird, ergibt sich aus der MIP-EPD „BAUER MIP Class I“ eine CO 2 -Emission von etwa 68,5 kg CO 2 e/ m³. Der CO 2 e-Fußabdruck für die Lebenszyklen A1 bis D beläuft sich somit auf 219,2 Tonnen CO 2 e. Diese Berechnungen zeigen zudem, dass bereits bis zur Fertigstellung des Bauwerks rund 85 % der gesamten CO2-Emissionen (der deklarierten Lebenszyklen) entstehen. Daher ist es besonders wichtig, diese Lebenszyklen bei der Entwicklung umweltfreundlicher Bauverfahren in den Fokus zu nehmen. Des Weiteren wird deutlich, dass die ersten Lebenszyklen, die auch im Algorithmus des EFFC/ DFI Carbon Calculators berücksichtigt werden, die entscheidenden sind. Selbst wenn keine EPD verfügbar ist, kann zumindest in einem ersten Schritt eine grobe Abschätzung vorgenommen werden, um eine umweltfreundlichere Bauvariante zu identifizieren. 3.3 Einsparmöglichkeiten in der Bauausführung Nach Eingang von Bauprojektaufträgen könnte eine gründlichere Marktanalyse bezüglich der CO 2 e-Emissionen von Baustoffen zu zusätzlichen CO 2 e-Einsparungen führen. Bedingt durch zeitliche und kapazitätsbezogene Einschränkungen ist es nicht immer möglich, eine derartige Analyse im Rahmen der Auftragskalkulation durchzuführen. In dieser Phase wird stattdessen vermehrt auf Emissionsdaten aus Datenbanken zurückgegriffen. Ein mögliches Anreizsystem, das bei Bauunternehmen dazu führen könnte, auch nach Auftragseingang weiterhin CO 2 e-Emissionen zu reduzieren, ist ein bedeutsamer, aber noch nicht diskutierter, Aspekt. Somit würde die gesamte Lieferkette direkt in die Reduktion des CO 2 e- Fußabdrucks eingebunden. Erst nach Erteilung des Auftrags könnte der während der Angebotsphase ermittelte CO 2 e-Fußabdruck aktualisiert werden. Zuliefererunternehmen könnten im Vergleich zu Datenbankinformationen durch den vermehrten Einsatz erneuerbarer Energien oder, im Falle von Stahl, durch eine hohe Recyclingrate einen Vorteil in Bezug auf den CO 2 e-Fußabdruck bieten. Zudem ist es möglich, dass im Zeitraum zwischen der Angebotsabgabe und dem Beginn der Ausführung ressourcen- und energieeffiziente Produktionsanlagen beim Baustoffzulieferer in Betrieb genommen wurden, was sich positiv auf den CO 2 e-Ausstoß des Bauprojekts auswirken könnte. Statt Zementinfor- 14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2024 361 CO 2 -reduzierte Bauprodukte im Spezialtiefbau - Berechnungsmethoden, Planungs- und Ausführungsbeispiele mationen aus Datenbanken zu beziehen, könnte es bspw. vorteilhafter sein, auf Umweltproduktdeklarationen explizierter Zementhersteller zuzugreifen, die günstigere CO 2 -Emissionen deklarieren. Zusätzlich können auch bautechnische Faktoren zu einem kleineren CO 2 e-Fußabdruck führen. Eine effektive Maßnahme während der Bauausführung könnte darin bestehen, im Rahmen der bautechnischen Ablaufplanung das Nachweisprüfalter der zementgebundenen Baustoffe zu verändern, um damit die CO 2 e-Effizienz zu steigern. Statt der herkömmlichen 28 Tage könnten Druckfestigkeitsprüfungen auch nach 56 oder 90 Tagen durchgeführt werden, um den Beitrag der Nacherhärtung des zementgebundenen Baustoffs zu nutzen. Eine mögliche Folge für die Baustoffzusammensetzung könnte eine Reduzierung des Zementanteils sein, was wiederum zu einer erheblichen Senkung des CO 2 e-Fußabdrucks führen könnte. Zudem könnten Zementsorten mit einem höheren Anteil an Nebenbestandteilen in Betracht gezogen werden, was bedeutet, dass gleichzeitig damit der Anteil des CO 2 e-intensiven Klinkers im Zement reduziert wird. 4. Zusammenfassung und Ausblick Der Spezialtief bau kann seinen Beitrag leisten eine nachhaltigere Welt zu schaffen. Eines der Hauptziele der Agenda 2030 der Vereinten Nationen ist es, Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels zu ergreifen. Dabei spielt die Quantifizierung des Treibhausgasausstoßes, insbesondere von Kohlenstoffdioxid (CO 2 ), eine entscheidende Rolle. Dies wird auch im Spezialtief bau bei der Bestimmung des CO 2 e-Fußabdrucks von Bauprodukten verwendet. Im Beitrag werden zwei unterschiedliche CO 2 e-Emissionsberechnungen für geotechnische Bauwerke erläutert. Dabei werden sowohl der EFFC/ DFI Carbon Calculator des European Federation of Foundation Contractors als auch die Berechnung mittels Umweltproduktdeklarationen (EPD) vorgestellt. Anhand verschiedener Bauvarianten wird mit Berechnungen mit dem EFFC/ DFI Carbon Calculator verdeutlicht, wie durch innovative Bauverfahren - beginnend in der Planungsphase - signifikante Einsparungen in Treibhausgasemissionen festgestellt werden können. Des Weiteren werden Umwelt-Produktdeklarationen (EPD) für das Mixed-In-Place-Bodenmischverfahren vorgestellt, die transparente sowie objektive Informationen zu Umweltauswirkungen von Bauprodukten liefern. Damit kann der CO 2 e-Fußabdruck schnell und einfach ermittelt werden. Beispielberechnungen zeigen, wie der CO 2 e-Fußabdruck von Bauprodukten mit beiden Berechnungen ermittelt werden kann. Dabei werden unterschiedliche Bauvarianten verglichen und deren ökologische Nachhaltigkeit bewertet. Ferner wird im Beitrag ein Anreizsystem angesprochen, so dass nach Auftragseingang für fortlaufende CO 2 e- Emissionsreduktion in der gesamten Lieferkette führen könnte. Während der Bauausführung können bautechnische Maßnahmen zu einem reduzierten CO 2 e-Fußabdruck führen. Diese erfordern jedoch häufig einer vorherigen Abstimmung zwischen den Baubeteiligten. Ein Beispiel hierfür wäre die Festlegung des Nachweisprüfalters für zementgebundene Baustoffe von 28 auf 56 Tage. Literatur [1] Vereinte Nationen (ohne Jahresangabe): The UN SDG Action Campaign, URL: sdgactioncampaign. org, abgerufen am 09-11-2023. [2] United Nations: Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development, United Nations Verlag (2015). [3] Hottenroth, H.; Joa, B.; Schmidt, M.; Lambrecht, H.; Roller, G.; Steffensen, B.; von Römer, B.: Carbon Footprints für Produkte. Handbuch für die betriebliche Praxis kleiner und mittlerer Unternehmen. In: Hochschule Pforzheim. Institut für Industrial Ecology. 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[13] Greenbuildingproducts.eu: EPD’s beeinflussen das Zertifizierungsziel im DGNB und LEED-System positiv. https: / / www.greenbuildingproducts.eu/ umweltproduktdeklarationen-beeinflussen-das-zertifizierungsziel-im-dgnb-und-leed-system-positiv/ , abgerufen am 09-11-2023. [14] BAUER EPDs: Published EPDs. https: / / ibu-epd. com/ en/ published-epds/ , abgerufen am 09-11-2023. [15] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Merkblatt (DWA -M 512-1): Dichtungssysteme im Wasserbau. Teil: 1: Erdbauwerke. (2012), S. 95.