Ein Forscher und seine urbane Mine

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Ob mit einem Vorschlaghammer in einem Abbruchhaus oder am Computer des Christian Doppler Labors für Anthropogene Ressourcen: Fritz Kleemanns Forschungsschwerpunkt beleuchtet die Materialien, aus dem die Gebäude sind. Dass sich dabei die Suche nach dem geeigenten Abbruchhaus gar nicht so einfach gestaltet und was er sich – als Meister des Abbruchs – wünscht, verriet er uns im folgenden Interview.

Schon Goethe hat sich dafür interessiert, was die Welt in ihrem Innersten zusammenhält. Sie forschen nach den Materialien, die die Gebäude zusammenhalten. Was untersuchen Sie im Konkreten dabei?

Fritz Kleemann: Mich interessieren Materialströme. Welche Materialien sind in unserer Gesellschaft unterwegs. Und welche Lager von Materialen bauen sich in einer Stadt auf. Die Lager und Materialströme betreffen in meinem Fall die Gebäude in Wien.

Wie gehen Sie dann weiter vor?

Fritz Kleemann: Nun, wir sehen uns unterschiedliche Gebäude zunächst genau an, ordnen sie anschließend in unterschiedliche Typen. Anhand der verschiedenen Gebäudetypen errechnen wir das Gesamtlager an Materialen in Gebäuden. Dabei verwenden wir GIS-Daten (Geoinformationssystem, Anm.) der Stadt Wien. Im letzten Schritt geht es um die Abbruchaktivität. Dabei beschäftigen wir uns mit folgenden Fragen: Wie viele Gebäude werden abgebrochen und welche Mengen dabei freigesetzt? Was kann leicht wiederverwertet werden und was wird deponiert?

Sind Sie bei diesen Abbrüchen mit dabei?

Fritz Kleemann: In den ersten zwei Jahren meiner Forschertätigkeit begleitete ich mit meinem Kollegen Abbruchobjekte. Bevor ein Gebäude abgerissen wurde, sahen wir uns genau an, was darin verbaut war. Einerseits konnten wir das auf Grundlage von Plänen durchführen, andererseits auf Basis von Gutachten. Informationen über Kabel, Rohre, Fenster, Deckenabhängungen oder Bodenaufbauten konnten wir aber oft nur bekommen, indem wir selbst ins Gebäude gingen. Auf diese Weise erfuhren wir, was alles an Materialien verbaut wurde. So konnten wir eine umfassende Materialbilanz erstellen.

Standen Sie da auch mit einem Vorschlaghammer auf der Baustelle?

Fritz Kleemann: Durchaus. Deswegen suchten wir uns ja immer Gebäude aus, die danach abgerissen wurden (schmunzelt).

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Ist es einfach, ein Abbruchhaus in der Stadt zu finden?

Fritz Kleemann: Das ist nicht so einfach. Oft befürchten Bauherren, dass sich dadurch Verzögerungen ergeben. Die Angst ist aber unbegründet. Wir fanden die Gebäude mit Hilfe der Wiener Stadtbaudirektion, mit der wir auch das Projekt „Hochbauten als Wertstoffquelle“ durchführten. Die Herausforderung bestand darin, die Arbeitsabläufe mit den Abbruchunternehmen zu koordinieren. Denn, wenn Häuser zum Abbruch freigegeben werden, dann soll es möglichst schnell gehen, obwohl es vorher jahrelang leersteht. Bisher hat es aber immer reibungslos funktioniert und einige der Gebäude, die wir vor zwei Jahren angesehen haben, stehen immer noch – leer.

In wie viele Häuser konnten Sie hinein?

Fritz Kleemann: 15 konnten wir sehr genau erheben. Von weiteren 40 Gebäuden erhoben wir die Materialzusammensetzung anhand von Bauakten und ergänzten mit Daten von anderen Studien. Zum Beispiel mit bestehender Literatur zu Gründerzeithäusern aus Deutschland. Diese haben mit Wiener Gründerzeithäusern viele Überschneidungen. Deswegen nahmen wir die Daten mithinein. Für neue Gebäude, die langfristig gesehen ja auch irgendwann abgebrochen und zu Abfall werden, bekamen wir Daten von sogenannten Lebenszyklusanalysen von Gebäuden der Seestadt Aspern.

Die untersuchten Häuser haben Sie dann in verschiedene Gebäudetypen eingeteilt. Warum?

Fritz Kleemann: Insgesamt haben wir zwischen 15 verschiedene Gebäudekategorien differenziert. Eine Kategorie sind beispielsweise Gründerzeithäuser, hauptsächlich zur Wohnnutzung, errichtet vor 1918 – ein in Wien riesiger Anteil. Sie sind vorwiegend aus Ziegeln gefertigt und es gibt bei ihnen oft hohe Anforderungen an den Denkmalschutz, daher bleiben auch meistens die bekannten Holzkastenfenster bestehen anstatt durch Aluminiumfenster ersetzt zu werden. Die nächste Kategorie betrifft die Häuser um 1945/46. Später kommt in der Bauweise langsam der Beton dazu. Heutige Neubauten bestehen großteils daraus. In den Gewerbeimmobilien werden tendenziell mehr Metalle verwendet. In hohen Industriehallen ist der Anteil an verbauten Materialien eher geringer als in Wohnhäusern, die enger und kompakter gebaut sind.

Die einzelnen Gebäudetypen lassen also einen Schluss auf die verbauten Materialien zu?

Fritz Kleemann: Ganz genau! Wir können den Gebäudekategorien eine spezifische Materialintensität zuordnen. Mehr noch: In einem weiteren Schritt verknüpften wir diesen Materialmix mit der Gebäudestruktur Wiens. Dabei stützten wir uns auf genaue Geoinformationsdaten der Stadt Wien. Anhand dieser Daten errechnen wir aus Fläche, Höhe und Faktoren für Höhen von Dach und Untergeschoss den Bruttorauminhalt jedes Gebäudes. Mit dieser Kombination aus Materialdaten zu unterschiedlichen Gebäudekategorien und der Gebäudestruktur können wir die insgesamt verbauten Materialien errechnen.

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War das so einfach wie es klingt?

Fritz Kleemann: Sicher nicht. Die Datenerhebung und die Dokumentation stellten eine Herausforderung dar. Wie kann man die Ergebnisse in eine geeignete Form bringen und auch eine Schnittstelle zu den Geodaten schaffen? Außerdem muss man sich dessen bewusst sein, dass es sich dabei um eine Stichprobe handelt und nicht um eine Gesamterhebung.

Wo steht Ihr Institut im internationalen Kontext?

Fritz Kleemann: Es steht natürlich ganz weit oben (lacht). Unser Institut hat sich auf das Baurestmassenrecycling in Wien konzentriert, es ist dynamisch und wächst. Es gibt in Deutschland, der Schweiz, in Japan und den USA ähnliche Forschungsansätze. Gerade im Bereich Urban Mining tut sich sehr viel.

Wo steht Österreich beim Baumassenrecycling?

Fritz Kleemann: Der Großteil der recycelten mineralischen Materialien wird hierzulande im Unterbau im Straßenkörper verwertet. In Deutschland und der Schweiz gibt es allerdings schon Tendenzen, das mineralische Recyclingmaterial „gleichwertig“ zu verwenden. Zum Beispiel als Zuschlagstoff in Beton. Es existieren in diesen Nachbarländern bereits Wohnbauten, bei welchen der Zuschlagstoff zu rund 30 Prozent aus Recyclingmaterial besteht. Mit der Durchführung solcher „Leuchtturmprojekte“ hinkt Österreich, denke ich, ein bisschen nach.

Sind die heute verwendeten Baustoffe moderner Gebäude recyclingfähiger?

Fritz Kleemann: Eher nicht. Man müsste sich heute mehr überlegen, wie die Materialien später recycelt werden können. Wir untersuchten ein Gebäude von 2003, vorwiegend aus Verbundmaterialien errichtet, das heißt günstige bauliche Eigenschaften, aber mit dem derzeitigen Stand der Technik nur schwer bis gar nicht zu recyceln. Wenn eine Fassade großflächig mit Wärmedämmung verklebt ist, dann wird das Runterkletzeln schwierig. Hier müsste man auf andere innovativere Befestigungsmethoden als „ankleben“ setzen.

Was wünschen Sie sich als Forscher?

Fritz Kleemann: Ich würde mir wünschen, dass schon bei der Planung der Abbruch mitgedacht wird. Davon sind wir aber recht weit entfernt. In diesem Zusammenhang ist das übliche Billigstbieterprinzip zu hinterfragen. Heute wird billig gebaut und da gibt es keine Überlegungen zum Abbruch, weil es ja erst in 50, oder noch besser 70 Jahren so weit ist. Und so langfristig denken Menschen nicht, aber das ist eine andere Geschichte …

Vielen Dank für das Interview.

Fritz Kleemann ist Dissertant im Christian Doppler Labor für Anthropogene Ressourcen der TU Wien. Seit drei Jahren forscht er dort zu Thema: Ressourcenpotenzial von Gebäuden. Zu einer seiner Publikationen zählt Methode zur Bestimmung der Materialzusammensetzung von Gebäuden vor dem Abbruch“.

A Researcher and his Urban Mine

Whether with a sledgehammer in a condemned building or on the computer of the Christian Doppler laboratory for anthropogenic resources: Fritz Kleeman’s research focuses on examining the materials a building is made of. In the following interview, he reveals how finding a suitable condemned building is more easily said than done and what he – as Master of Demolition – would wish for.

Even Goethe wanted to know what keeps the world together at the core. You research the materials that keep buildings together. What exactly do you investigate?

Fritz Kleemann: I am interested in material flows. What materials are in use in our society. And what material stores build up in a city. In my case, the stores and material flows relate to the buildings in Vienna.

How do you proceed from there?

Fritz Kleemann: Well, to begin with we take a close look at different buildings, then we classify them into different types. Based on the different building types, we calculate the overall store of materials in buildings. We base our calculation on GIS data (geo information system) supplied by the city of Vienna. The final step is about the demolition activity. In this context we deal with the following questions: How many buildings are demolished and what quantities are released in the process? What can be recycled easily and what is landfilled?

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Are you present during demolition?

Fritz Kleemann: In the first two years of my research work, my colleague and I supervised condemned buildings. Before a building was demolished, we took a close look at what construction materials had been used to build it. On the one hand, we were able to do this based on plans, on the other hand we referred to expert reports. But often it wasn’t possible to get information about cables, pipelines, windows, ceiling suspension systems or floor structures unless we actually visited the buildings. In this manner we learned what types of materials had been used in construction and were able to generate a comprehensive material balance.

Did you also end up at construction sites with a sledgehammer?

Fritz Kleemann: Absolutely. That’s why we always made sure to choose buildings that were demolished afterwards (grins).

Is it easy to find a condemned building in the city?

Fritz Kleemann: No, it’s not. Often building owners are afraid delays will result. But this fear is ungrounded. We found the buildings with the help of Vienna’s Executive Office for Urban Planning (Stadtbaudirektion) with which we also carried out the project “Buildings as a Source of Valuable Materials” (Hochbauten als Wertstoffquelle). The challenge was to coordinate workflows with the demolition companies. This is because things should move fast when buildings are cleared for demolition, even though, prior to demolition, they tend to have been abandoned for years. So far, however, things have always gone smoothly and some buildings we visited two years ago are still standing – vacant.

How many buildings were you able to access?

Fritz Kleemann: We were able to survey 15 buildings very closely. We collected the data on the material composition of another 40 buildings based on construction files and supplemented this with data from other studies, using, for example, existing literature on historic buildings in Germany erected during the Gründerzeit period. These have a lot in common with buildings of the same period in Vienna, which is why we included the data. For new buildings, that will also be demolished and become waste at some point in the long run, we obtained data from the life cycle assessments of buildings in Seestadt Aspern.

You then grouped the buildings into different building types. Why?

Fritz Kleemann: All in all, we distinguished between 15 different building categories. One category, for instance, are buildings from the Gründerzeit period, mainly for residential use, built before 1918 – a very large share in Vienna. They are built mainly from bricks and often come with strict heritage conservation requirements, which is why the familiar wooden box-type windows are mostly retained, instead of being replaced by aluminium windows. The next category relates to buildings that date back to 1945/46. After this time, cement gradually begins to make an appearance in architecture. Nowadays, that is what new buildings are largely made of. Industrial buildings tend to use more metals. In tall factory buildings, the share of building materials used tends to be lower than in residential buildings that are narrower and more compact in build.

So the individual building types allow conclusions about the materials used?

Fritz Kleemann: Precisely! We can assign a specific material intensity to the individual building categories. What’s more, in a further step, we associated this material mix to Vienna’s building structure. We were able to draw upon accurate geoinformation data provided by the city of Vienna in order to do this. Using this data, we calculate the gross cubic capacity of each building, using area, height and factors for the height of the building’s roof and ground floor. With this combination of material data on different building categories and the building structure, we are able to calculate the total volume of materials used.

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Was that as easy as it sounds?

Fritz Kleemann: Certainly not. Collecting the data and the documentation were a challenge. How can the results be put into a suitable form while also creating an interface to the geo data? Moreover, it is important to understand that this is only a sample and not a total survey.

What is your institute’s status in an international context?

Fritz Kleemann: It’s all the way at the top, of course (laughs). Our institute focusses on demolition waste recycling in Vienna; it is dynamic and growing. There are similar research approaches in Germany, Switzerland, Japan and the USA. There’s a great deal happening these days, particularly in the area of urban mining.

What is Austria’s status in terms of the recycling of building materials?

Fritz Kleemann: In Austria, the lion’s share of recycled mineral materials is re-used in roadway substructures. However, in Germany and Switzerland, there is an emerging trend to use recycled mineral material “equivalently”, for example as aggregate in concrete. Residential buildings in which roughly 30 percent of the aggregate is made of recycled materials already exist in these neighbouring countries. To my mind, Austria is lagging somewhat behind in terms of the implementation of such “lighthouse projects”.

Are the building materials used in modern buildings today easier to recycle?

Fritz Kleemann: Not really. More thought should be put into how the materials we use today can be recycled in the future. We investigated a building erected in 2003, built mainly from composite materials, meaning favourable structural properties, but with the current state of technology, recycling it is difficult or not possible at all. When a facade is extensively covered in insulation material using adhesives, scraping it off is hard. In this context, other more innovative mounting methods need to be developed instead of gluing.

What would you wish for as a researcher?

Fritz Kleemann: I would wish for initial planning to include consideration of demolition. At this point, however, we are still far removed from this goal. In this regard, it is necessary to question the conventional cheapest bidder principle. Construction is cheap today, with no thought for demolition, because that isn’t until in 50 or better yet, in 70 years. And people don’t engage in such long-term planning, but that’s a different story …

Thank you very much for the interview.

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Fritz Kleemann is a Ph.D. student at the Christian Doppler Laboratory for Anthropogenic Resources of the University of Technology in Vienna. For the past three years, he has been doing research on the resource potential of buildings. His publications include “Method for determining the material composition of buildings prior to demolition.

 

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