4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 377 Infrastrukturplanung neu gedacht: nachhaltig und digital BIM-basierte Ökobilanzierung mit ORIS Isabelle Armani ORIS SAS, Paris Straßenbau zwischen Tradition und Transformation Der Straßenbau steht heute mehr denn je an einem Scheideweg. Einerseits sind Straßen unverzichtbare Lebensadern unserer Gesellschaft, die Mobilität und wirtschaftliches Wachstum fördern. Andererseits trägt der Verkehrswegebau erheblich zum Ressourcenverbrauch und zu den Treibhausgasemissionen bei. Die massive Nutzung mineralischer Rohstoffe und die CO₂-Intensität des Baus machen den Straßenbau zu einem zentralen Ansatzpunkt für Nachhaltigkeitsstrategien. Dabei sind circa 85 % der CO₂-Emissionen auf den Materialeinsatz zurückzuführen. Regulatorische Entwicklungen wie die EU-Taxonomie- Verordnung, ESG-Berichtspflichten sowie politische Nachhaltigkeitsziele zwingen Bauherren dazu, nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Umweltwirkungen ihrer Projekte nachzuweisen. Gleichzeitig stellen der Klimawandel und die zunehmende Häufigkeit von Extremwetterereignissen neue Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit von Infrastruktur. Die Digitalisierung bietet eine einzigartige Gelegenheit, diese Herausforderungen zu adressieren. Methoden wie Building Information Modeling (BIM) und digitale Tools wie die Plattform ORIS Materials Intelligence ermöglichen datenbasierte, transparente und nachhaltige Entscheidungen in jeder Phase eines Bauprojekts. Dieser Beitrag zeigt, wie die Kombination dieser Technologien nicht nur die Planung optimiert, sondern auch langfristig ökologische und ökonomische Vorteile bietet. BIM: Die Grundlage für integrierte Planung BIM ist längst mehr als ein Schlagwort. Die Methode ermöglicht es, Bauprojekte als digitale Zwillinge zu planen, zu simulieren und über ihren gesamten Lebenszyklus zu verwalten. Dabei bildet BIM alle relevanten Informationen zu Geometrie, Materialeigenschaften, Bauabläufen und Kosten in einer gemeinsamen Datenumgebung ab. Für den Straßenbau bedeutet dies eine fundamentale Veränderung: Statt auf fragmentierte Daten und getrennte Systeme angewiesen zu sein, können alle Beteiligten - von der Planung bis zur Bauausführung - auf eine konsistente und aktuelle Datenbasis zugreifen. Diese Transparenz reduziert Fehler und Nachbesserungen und ermöglicht präzisere Entscheidungen, insbesondere in Bezug auf Materialauswahl, Bauzeiten und Kosten. Doch BIM allein reicht nicht aus, um die ökologischen Herausforderungen des Straßenbaus zu bewältigen. Hier kommt die Plattform ORIS Materials Intelligence ins Spiel, die das BIM-Modell um spezialisierte Funktionen für die Nachhaltigkeitsbewertung und die Simulation von Szenarien erweitert. Ein neuer Ansatz für Nachhaltigkeit und Resilienz ORIS Materials Intelligence ist eine digitale Plattform, die speziell für den Infrastrukturbau entwickelt wurde. Sie ermöglicht es, verschiedene Bauweisen hinsichtlich ihrer Umwelt-, Kosten- und Materialeffizienz zu analysieren. Im Kern basiert ORIS auf drei Säulen: 1. CO₂-Bilanzierung: Mithilfe von Lebenszyklusanalysen (LCA) wird der gesamte CO₂-Fußabdruck eines Projekts ermittelt - von der Materialproduktion über den Bau bis zum Rückbau. 2. Materialoptimierung: Die Plattform nutzt Materialdaten, um ressourcenschonende und emissionsarme Alternativen zu bewerten und zu vergleichen. Dabei können die tatsächlichen Transportentfernungen berücksichtigt werden. Auch kreislaufwirtschaftliche Überlegungen können abgebildet und Szenarien verglichen werden. 3. Klimarisikobewertung: Durch die Integration von Klimadaten können zukünftige Risiken wie Starkregen, Hitze, Fluten oder Frostwechsel in die Planung einbezogen werden. Experten führen die Simulation projektspezifisch mit der Plattform durch. Weitere Aspekte, die darüber hinaus berücksichtigt werden können, sind etwa Verkehrssicherheit, Modellierung der Verkehrsemissionen und der Vergleich unterschiedlicher Bauweisen. Ein besonderer Vorteil liegt in seiner Interoperabilität mit BIM-Systemen. Für Civil3D und AutoCAD gibt es ein direktes Plugin, wodurch der Planungsprozess nicht nur nachhaltiger, sondern auch effizienter wird. Andere IFC- Modelle können ebenfalls über ein Interface eingespielt und die Materialinformationen zur Bewertung extrahiert werden. Das reduziert Medienbrüche und Fehlerquellen. Nachhaltigkeit in der Projektbewertung: Ein Paradigmenwechsel im Straßenbau Traditionell wurden Infrastrukturprojekte hauptsächlich nach Kosten und Zeit bewertet. Doch mit dem wachsenden Fokus auf Nachhaltigkeit zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab: Projekte müssen zunehmend auch ökologische und soziale Kriterien erfüllen. Die Integration von Nachhaltigkeitskriterien in die Projektbewertung erfordert neue Ansätze. ORIS ermöglicht es, Projekte nicht nur nach ihren Kosten, sondern auch mit ihrem CO₂- Fußabdruck und dem Ressourcenverbrauch zu bewerten. 378 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 Infrastrukturplanung neu gedacht: nachhaltig und digital Diese zentralen Kennzahlen ermöglichen es Bauherren, fundierte Entscheidungen zu treffen, die über rein monetäre Aspekte hinausgehen. Dieser neue Bewertungsansatz ermutigt die Beteiligten, innovative Bauweisen und Materialien zu wählen, die langfristig sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvoll sind. Szenarienvergleiche: Von der Theorie zur Praxis Ein zentraler Vorteil der digitalen Plattform ist die Möglichkeit, verschiedene Szenarien bereits in der Entwurfsphase zu vergleichen. Dies ist besonders relevant, da Entscheidungen in der frühen Planungsphase oft den größten Einfluss auf die langfristigen Kosten und Umweltwirkungen eines Projekts haben. In einem Pilotprojekt der Autobahn GmbH in Brandenburg wurde beispielsweise die Verwendung von Recycling-Asphalt hinsichtlich der Treibhausgasemissionen untersucht. Mithilfe von ORIS konnten zwei Szenarien simuliert werden: - Standardbauweise: Neubau eines Abschnitts mit konventionellem Asphalt. - RC-Bauweise: Einsatz von 25 % Recycling-Asphalt. Die Analyse zeigte, dass die innovative Bauweise die CO₂-Emissionen und auch die Kosten reduzierte. Dieses Beispiel verdeutlicht, wie gezielte Materialentscheidungen auf Basis fundierter Daten nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll sein können. Natürlich ist die Möglichkeit, Varianten zu vergleichen, sehr vielfältig. Es können auch Asphalt- oder Betonbauweisen vergleichen oder der Einsatz von emissionsreduzierten Materialien simuliert werden. Ökobilanzierung: Ein ganzheitlicher Ansatz Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist ein zentraler Bestandteil der Nachhaltigkeitsbewertung. Sie ermöglicht es, die Umweltwirkungen eines Projekts über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg zu quantifizieren. Dabei berücksichtigt die LCA nicht nur die direkten Emissionen während des Baus, sondern auch vorgelagerte Prozesse, wie die Materialproduktion, und nachgelagerte Aspekte, wie den Rückbau. ORIS nutzt die Norm DIN EN 15804+A2, um LCA- Daten standardisiert und vergleichbar zu machen. Auf dieser Grundlage können verschiedene Materialien und Bauweisen objektiv miteinander verglichen werden. Besonders im Straßenbau, wo oft große Mengen an Ressourcen bewegt werden, können so erhebliche Einsparpotenziale bei den Emissionen identifiziert werden. Um sicherzustellen, dass die Berechnungen wirklich den Normen entsprechen, wurde die Berechnungsweise extern geprüft und zertifiziert. Der Einsatz einer einheitlichen Plattform kann für Bauherren auch Konsistenz gewährleisten. Ein Fallbeispiel aus Nordrhein-Westfalen zeigt, wie der Einsatz von Asphaltbewehrung den CO₂-Fußabdruck einer Straßensanierung um ca. 50 % reduzieren konnte. Gleichzeitig wurde der Materialverbrauch um ca. 30-% gesenkt, was nicht nur die Umwelt, sondern auch das Budget entlastete. Nachhaltige Materialauswahl: Potenziale und Herausforderungen Die Auswahl der richtigen Materialien ist eine der zentralen Stellschrauben, um CO₂-Emissionen und Kosten im Straßenbau zu reduzieren. Der Einsatz digitaler Tools ermöglicht eine differenzierte Betrachtung der Materialeigenschaften und ihrer Umweltwirkungen. Ein Beispiel für nachhaltige Materialwahl ist die Nutzung von Recycling-Asphalt, der in Deutschland bereits in der Breite eingesetzt wird. Recycling-Asphalt bietet nicht nur ökologische Vorteile, da er den Abbau neuer mineralischer Ressourcen reduziert, sondern auch wirtschaftliche Einsparungen. Die Plattform ORIS kann hier einen entscheidenden Beitrag leisten, indem sie die regionalen Materialverfügbarkeiten und deren CO₂-Bilanz transparent darstellt (Material A1-A3 und Transport A4). Herausforderungen bei der nachhaltigen Materialwahl liegen jedoch in der Qualitätssicherung und in der Akzeptanz bei den Beteiligten. Bauunternehmen benötigen präzise Daten über die Eigenschaften von Recyclingmaterialien, um deren Einsatz zu optimieren. Hier bietet die Digitalisierung durch datenbasierte Modelle und Simulationen große Vorteile. Digital unterstützte Beschaffung: Effizienz und Nachhaltigkeit vereinen Ein oft übersehener Bereich, in dem Digitalisierung enorme Potenziale bietet, ist die Beschaffung von Baustoffen. Traditionell erfolgt die Materialbeschaffung im Straßenbau auf Basis von Kostenschätzungen und standardisierten Ausschreibungen. Digitale Plattformen wie ORIS ermöglichen jedoch einen anderen Ansatz: die Optimierung der Beschaffung unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte. So kann beispielsweise die Auswahl lokal verfügbarer Materialien nicht nur Transportkosten und -emissionen senken, sondern auch Lieferzeiten verkürzen. Die Integration solcher Daten in den Planungsprozess führt zu einer effizienteren und nachhaltigeren Beschaffungskette. Ein Pilotprojekt zeigte, dass durch die gezielte Nutzung von regionalen Rohstoffen bis zu 20 % der Transportemissionen eingespart werden konnten. In diesem Zusammenhang ist es sehr zu begrüßen, dass auch bereits Ausschreibungen von der Autobahn GmbH veröffentlicht wurden, die die Transportentfernung vom Lieferwerk zur Baustelle neben dem Preis als Bewertungskriterium mit einbezogen haben. Dies erhöht die Transparenz und ermöglicht es Bauherren, Nachhaltigkeitsziele konsequent zu verfolgen. Digitalisierung in der Instandhaltung: Ein Blick auf den gesamten Lebenszyklus Während die meisten Optimierungen vor der Bauphase ansetzen, ist auch die Instandhaltung ein entscheidender Faktor für die Nachhaltigkeit von Infrastrukturpro- 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 379 Infrastrukturplanung neu gedacht: nachhaltig und digital jekten. Die Digitalisierung kann hier ebenfalls wichtige Beiträge leisten. Mit Hilfe digitaler Zwillinge können Straßenmodelle laufend aktualisiert werden, um ihren Zustand zu überwachen und frühzeitig Verschleißerscheinungen zu erkennen. Dies ermöglicht eine proaktive Wartung, die nicht nur kosteneffizienter, sondern auch ressourcenschonender ist. Ein Beispiel ist die Integration von Sensordaten in digitale Modelle. Sensoren, die beispielsweise in der Fahrbahnoberfläche oder in Brückenstrukturen verbaut sind, liefern Daten zu Belastungen, Temperaturen und Feuchtigkeit. Diese Informationen können genutzt werden, um Verschleißmuster zu analysieren und Wartungsmaßnahmen präzise zu planen. In einem Pilotprojekt an einer Autobahn in Bayern konnten durch den Einsatz solcher Technologien die Wartungskosten um 15 % reduziert werden, während gleichzeitig die Lebensdauer der Straße verlängert wurde. Innovationstreiber für den Straßenbau: KI und Automatisierung Die Zukunft des Straßenbaus wird maßgeblich durch neue Technologien geprägt, die über die derzeitigen digitalen Werkzeuge hinausgehen. Besonders der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und Automatisierung bietet vielversprechende Ansätze, um Nachhaltigkeit und Effizienz auf ein neues Level zu heben. Digitale Plattformen wie ORIS erzeugen heute bereits fundierte Datengrundlagen durch den Einsatz von Maschine Learning. Mit dieser Technologie wurden die Materiallieferanten kartiert. Die KI identifiziert dabei aus der Vogelperspektive Produktionsstätten. Durch regelmäßiges Feedback, ob das Ergebnis korrekt war oder nicht, wird die Suche präziser. In Deutschland wurden mit dieser Methode bereits fast 6.000 Materiallieferanten identifiziert. Inzwischen ist die Technologie so ausgereift, dass bei Projekten außerhalb der ORIS Kernmärkte eine Dokumentation der relevanten Materiallieferanten innerhalb weniger Stunden möglich ist. Zukünftig könnte KI künftig dabei helfen, die Daten automatisiert auszuwerten und optimale Bauweisen vorzuschlagen (Generative KI). Algorithmen könnten beispielsweise die Auswirkungen von Materialkombinationen simulieren, ohne dass dafür manuelle Eingriffe erforderlich sind. Dies wird zukünftig nicht nur Zeit sparen, sondern auch die Planungsgenauigkeit erheblich erhöhen. Klimaresilienz: Infrastruktur für die Zukunft Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaveränderungen wird zu einem immer wichtigeren Faktor in der Infrastrukturplanung. Höhere Temperaturen, häufigere Starkregenereignisse und veränderte Frost-Tau-Zyklen stellen Bauwerke vor neue Herausforderungen. ORIS ermöglicht es, diese Risiken systematisch zu analysieren und in die Planung zu integrieren. Es ist möglich einzelne Strecken oder auch nur Abschnitte zu betrachten. Außerdem ist eine gesamte Netzwerkanalyse möglich und in Anbetracht des sich stark verändernden Klimas auch durchaus empfehlenswert. Klimadaten aus verschiedenen Quellen werden dabei miteinander kombiniert, um möglichst aussagekräftige Prognosen treffen zu können. Digitale Plattformen ermöglichen die Verarbeitung dieser großen Datenmengen und können so schnell Informationen bereitstellen und Handlungsempfehlungen ableiten. Ein Autobahnprojekt in Bayern nutzte beispielsweise digitale Simulationen, um die Auswirkungen von Starkregen auf die Streckenstabilität zu bewerten. Auf Basis der Ergebnisse wurde ein Drainagesystem empfohlen, das die Erosion entlang der Strecke reduziert. Regulatorische Rahmenbedingungen: Nachhaltigkeit als Pflicht Der gesetzliche Druck, nachhaltige Infrastrukturprojekte zu planen und umzusetzen, nimmt kontinuierlich zu. Gleiches gilt für die Anforderungen an Lebenszyklusanalysen (LCA). Nicht nur neue Projekte, sondern auch Sanierungen müssen zunehmend auf ihre CO₂-Bilanz hin geprüft werden. Plattformen wie ORIS erleichtern die Erfüllung dieser Vorgaben, da sie standardisierte und nachvollziehbare Daten für die LCA bereitstellen. Auch im Vergaberecht wird Nachhaltigkeit immer stärker berücksichtigt. Öffentliche Bauherren haben bereits die Möglichkeit, ökologische Kriterien in ihre Ausschreibungen aufzunehmen. Digitale Plattformen ermöglichen es, klare und vergleichbare Nachhaltigkeitsbewertungen in die Vergabeprozesse zu integrieren, was die Transparenz und Nachvollziehbarkeit solcher Kriterien erhöht. Die zunehmenden regulatorischen Anforderungen sollten jedoch nicht nur als Verpflichtung, sondern auch als Chance gesehen werden. Sie fördern Innovationen und treiben die Entwicklung nachhaltiger Technologien voran, die langfristig sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bringen. Herausforderungen und Potenziale der Digitalisierung Die Einführung digitaler Plattformen wie ORIS bringt sowohl Herausforderungen als auch enorme Chancen mit sich. Eine der größten Hürden ist die Sicherstellung der Datenqualität. Ohne präzise und aktuelle Daten zu Materialien, Transportwegen und Umweltfaktoren können die Analysen ihre volle Wirkung nicht entfalten. Gleichzeitig erfordert die Integration neuer Tools Schulungen und Akzeptanz bei den Nutzern. Dennoch überwiegen die Vorteile. Die Digitalisierung ermöglicht eine bisher unerreichte Transparenz und Präzision in der Planung. Sie schafft die Grundlage für fundierte Entscheidungen, die nicht nur kurzfristige Kosten, sondern auch langfristige Umwelt- und Resilienzfaktoren berücksichtigen. Fazit: Die Zukunft des Straßenbaus ist digital und nachhaltig ORIS zeigt, wie Digitalisierung den Straßenbau revolutionieren kann. Ein bestehendes BIM Modell kann die Grundlage der Ökobilanz sein. Die Daten können naht- 380 4. Kolloquium Straßenbau in der Praxis - Februar 2025 Infrastrukturplanung neu gedacht: nachhaltig und digital los integriert und bewertet werden. Durch die Kartierung der Materiallieferanten kann die Beschaffung optimiert und Transporte reduziert werden. Durch datenbasierte Entscheidungen können Projekte effizienter, nachhaltiger und widerstandsfähiger gestaltet werden. Die Beispiele aus Deutschland verdeutlichen, dass diese Technologien bereits heute praktikable Lösungen bieten. Erwähnenswert ist, dass ORIS nach SOC 2 Typ 2 und ISO 27001 zertifiziert ist, was es noch einzigartiger und zuverlässiger macht. Für Bauherren und Planer ist es an der Zeit, die Chancen der Digitalisierung zu nutzen und die Infrastruktur der Zukunft zu gestalten - nachhaltig, sicher, digital und resilient.