CO₂-Speicherung in Baustoffen gemäß aspern klimafit 2.0

CO₂-Speicherung in Baustoffen

Prozesse können CO₂ aus der Atmosphäre entziehen wie beispielsweise das Wachstum von Pflanzen (Photosynthese) oder die Carbonatisierung von gebrannten Kalkerzeugnissen wie Baukalk oder Zement. Diese Prozesse verlaufen zeitlich variabel über lange Zeiträume. Die CO₂-Speicherung bzw. die ihr zugrundeliegende Entnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre wird in Ökobilanzen als negative Emission (mit einem negativen Vorzeichen) modelliert.

CO₂-Speicherung in Biomasse

Wird CO₂ von Biomasse (z.B. Holz, einjährige Pflanzen, Schafwolle) aufgenommen, spricht man von biogenem CO₂. Die Menge an aufgenommenen CO₂ wird aus dem biogenen Kohlenstoffgehalt (C-Gehalt) des Rohstoffs ermittelt. Für das Wachstum von 1 kg Holz (atro) ist zum Beispiel die Aufnahme von 1,83 kg CO₂ aus der Atmosphäre erforderlich. Laut Norm geht die Aufnahme von biogenem CO₂ in Biomasse als negativer Wert und zu 100 %, also mit −1 kg CO₂-eq (Äquivalenten) pro kg CO₂, in den Indikator GWP biogen ein. Emissionen von biogenem CO₂ aus Biomasse und Übergänge von Biomasse in nachfolgende Produktsysteme müssen umgekehrt als positiver Wert (+1 kg CO₂-eq/kg CO₂) charakterisiert werden. In aspern klimafit wird die CO₂-Aufnahme auf Basis wissenschaftlicher Untersuchungen differenzierter betrachtet (Details sind im [Handbuch aspern klimafit 2.0, Seite 62) zu finden):

• Für Baustoffe aus biogenen Rohstoffen mit einem Jahr Umtriebszeit werden 100 % des biogenen CO₂-Speichers angerechnet (z.B. Stroh, Hanf, Flachs,).
• Für Baustoffe aus Pflanzen mit längeren Umtriebszeiten, wie Bäume, wird ein Wert von insgesamt 55 % des enthaltenen biogenen CO₂ angerechnet.
• Für Holz, das nachweislich aus Bäumen mit Borkenkäferbefall, Windwurf etc. entstammt (Kalamitätenholz), wird 100 % des biogenen CO₂-Speichers berücksichtigt.
• Für Rohstoffe aus Recyclingmaterialien (Altholz, Altpapier, etc.) wird 100 % des biogenen CO₂-Speichers berücksichtigt.

CO₂-Speicherung in mineralischen Baustoffen (Carbonatisierung)

Bei der natürlichen Carbonatisierung wird das während der Kalzinierung freigesetzte CO₂ aus dem Kalkstein wieder eingebunden. Laut Abschätzungen liegt die CO₂-Aufnahme über 60 Jahre bei geeigneten Umgebungsbedingungen zwischen 0,5 % (realistisch) und 1,5 % (optimistisch) der Treibhausemissionen für die Herstellung. In aspern klimafit können für mineralische Baustoffe, die unter den gegebenen Einbaubedingungen CO₂ aufnehmen können, ohne Nachweis 0,5 % für die natürliche Carbonatisierung im Indikator GWP-fossil angerechnet werden.

Bei der beschleunigten Carbonatisierung wird Recycling-Betongranulat mehrere Stunden mit CO₂ begast, wodurch sich ein Teil des kalzinierten Zements zu Kalkstein umwandelt. Es können ca. 5,7 kg CO₂ pro Tonne Recycling-Betongranulat eingebunden werden. Der Aufwand für Aufbereitung, Begasung etc. ist zu berücksichtigen und wird im GWP-fossil berücksichtigt.

Nachweise:

• Die CO₂-Speicherung durch natürliche Carbonatisierung über 0,5 % ist über verifizierte Berechnungen mit genauer Beschreibung der Rahmenbedingungen nachzuweisen.
• Die CO₂-Speicherung durch beschleunigte Carbonatisierung muss über die tatsächlich aufgenommenen CO₂-Mengen nachgewiesen werden. Der CO₂-Verbrauch bei der Begasung ist nicht ausschlaggebend.

Für Ökobilanzspezialist*innen: Die in „aspern klimafit 2.0“ beschriebene Carbonatisierung müsste eigentlich in Modul B1 (Nutzungsphase) bzw. in den Modulen C1-C4 (Entsorgungsphase) bilanziert werden. Da dieses Modul jedoch nicht Teil der Systemgrenze ist, wird die Carbonatisierung in A1-A3 abgebildet.

CO₂-Speicherung in Zuschlagstoff aus Pflanzenkohle in Beton

Pflanzenkohle wird mit Hilfe der Pyrolyse-Technologie aus Holz oder landwirtschaftlichen Abfällen hergestellt. Unter Sauerstoffabschluss wird ein Teil des Kohlenstoffs eingefangen und in der Kohle gespeichert. Die Zulässigkeit der Anrechnung des gespeicherten CO₂ im Beton ist umstritten, da die Pflanzenkohle der Landwirtschaft entzogen wird, wo sie ein wertvoller Zuschlagstoff sein könnte. Die Allokation der Belastungen aus dem Pyrolyseprozess auf alle entstehenden Produkte ist bis dato noch nicht transparent und nachvollziehbar publiziert.

CO₂-Speicherung aus wiederverwendeten/verwerteten Baustoffen aus biogenen Rohstoffen

Für wiederverwendete Baustoffe aus biogenen Pflanzen wie Holz kann eine CO₂-Speicherung über 100 % des im Baustoff enthaltenen biogenen Kohlenstoffs angerechnet werden. Die bei Transport und Aufbereitung entstehenden CO₂eq-Emissionen der wiederverwendeten Baustoffe sind entsprechend zu berücksichtigen.

Einfluss der Nutzungsdauer auf die CO₂-Speicherung

Alle eingesetzten Baustoffe müssen eine Mindest-Nutzungsdauer von 25 Jahren aufweisen. Für die Anrechnung der CO₂-Speicherung müssen Baustoffe eine Mindest-Nutzungsdauer von 50 Jahren erreichen. Für typische Bauteile bzw. Bauteilschichten mit potenziell geringeren Nutzungsdauern wie Holzfenster oder Holzböden kann mit nachvollziehbar dargestellten Argumenten für eine Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren (z.B. Holzfenster mit Aluwetterschenkel, Fußböden mit wartbarer, abschleifbarer Nutzschicht) die CO₂-Speicherungen einbezogen werden.

Produktspezifische Daten

Es können bereits im Wettbewerb Produkt-Kennwerte eingesetzt werden, für die eine Umweltproduktdeklaration (EPD) laut Qualitätskriterien der österreichischen EPD-Plattform vorliegt. Diese sind entsprechend zu dokumentieren.

Für Ökobilanzspezialist*innen: Gemäß international anerkannten Ökobilanzregeln dürfen in Gebäudeökobilanzen nur Datensätze verwendet werden, die auf Hintergrunddatensätzen mit gleichen methodischen Ansätzen beruhen. Für Österreich bedeutet das, dass nur EPD-Datensätze herangezogen werden dürfen, die auf der Hintergrunddatenbank ecoinvent beruhen.

Quelle

Handbuch aspern klimafit 2.0, September 2024. Fachhochschule Technikum Wien, Kompetenzfeld Renewable Energy Systems (DI Thomas Zelger, Jens Leibold MSc., Simon Schneider MSc., Flora Bachleitner BA BSc., Jasmin Helnwein MSc.); Institute of Building Research & Innovation (DI Dr Peter Holzer); Larix Engineering GmbH (David Stuckey MSc., Drin Annekatrin Koch, Bettina Doser MSc.); Drexel reduziert GmbH (Ing Christof Drexel); UIV Urban Innovation Vienna GmbH (DIin (FH) Petra Schöfmann, MSc.).