Urban Mining - Energie- und Ressourceneinsparung durch Urban Mining-Ansätze

Ausgangssituation und Motivation

Urban Mining oder städtischer Bergbau zielt auf die effiziente Rückgewinnung von Materialien aus (langlebigen) Gütern am Ende ihrer Nutzungsdauer ab. Aufgrund des enormen anthropogenen Lagers, das urbane Regionen im Laufe der Zeit aufgebaut haben, kann verstärktes Urban Mining maßgeblich zur Steigerung der Ressourceneffizienz von Städten beitragen – für manche Materialien liegt dieses anthropogene Lager bereits in der Größenordnung wirtschaftlich abbaubarer natürlicher Lagerstätten vor.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes ist es, Energie- und Ressourceneinsparungen durch die gezielte Nutzung und Verwertung städtischer Materiallager zu untersuchen und anhand von drei konkreten Fallstudien darzustellen, welchen Beitrag Urban Mining zur Gestaltung ressourcen- und energieeffizienter Kreisläufe leisten kann. Die Fallstudien beziehen sich jeweils auf unterschiedliche Teile des anthropogenen Lagers. Fallstudie 1 behandelt die effiziente Nutzung bzw. Rückgewinnung von Materialien in Photovoltaik-Anlagen, Fallstudie 2 befasst sich mit der lebenszyklus-orientierten Bewirtschaftung von erdverlegten Infrastrukturnetzwerken und Fallstudie 3 bezieht sich auf die ressourceneffiziente Bewirtschaftung von Gebäuden am Ende ihrer Nutzung. Neben den Fallstudien stellt die breite Einbindung von Stakeholder:innen einen zentralen Projektbestandteil dar, der dazu dient, Erfahrungen und Wissen relevanter Expert:innen in das Projekt einzubringen und darauf aufbauend Potentiale, Herausforderungen und Hindernisse für Urban Mining aufzuzeigen.

Methodische Vorgehensweise

Zur Erreichung der Projektziele wurden verschiedene Methoden angewendet: i) kritische Analyse und Auswertung bestehender Arbeiten zum Thema Urban Mining, ii) konkrete Fallstudien, die spezifische quantitative Grundlagen in Bezug auf Energie- und Ressourceneinsparungen durch Urban Mining schaffen (anhand von Materialflussanalysen und Ökobilanzen), sowie iii) strukturierter Austausch- und Diskussionsprozess mit Stakeholder:innen zur Identifikation von Optimierungspotentialen, Barrieren und Strategien.

Resultate und Schlussfolgerungen

Die gesamten anthropogenen Materialbestände können im Durchschnitt mit rund 400 Tonnen pro Einwohner:in abgeschätzt werden, wobei hier eindeutig mineralische Baustoffe das Lager mengenmäßig dominieren. Obwohl die Größe der anthropogenen Materiallager bereits in zahlreichen Studien untersucht wurde, besteht erheblicher Forschungsbedarf, was die Charakterisierung dieser Materiallager in Bezug auf ihre Nutzbarkeit als Rohstoffquelle betrifft.
Diverse äußere Faktoren wie Rechtslage, Markt, Technologien etc. bestimmen die sich ständig verändernden Grenzen zwischen Ressourcen und Reserven und sind damit wichtige Treiber für die Umsetzung von Urban Mining Strategien zur Steigerung der Ressourceneffizienz auf städtischer Ebene. Politische Anreize für Urban Mining und in weiterer Folge die Aufklärung der Gesellschaft in Bezug auf dessen Erfordernis und Potenziale sind ebenso notwendig, wie die Forcierung der Forschung, da diese den Grundstein für erfolgreiches Urban Mining legt. Urban Mining beginnt bei der Erkundung des anthropogenen Lagers, über die Bestimmung der Rückgewinnbarkeit bis hin zur Bewertung der rechtlichen, ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen.

• Photovoltaik-Module werden für die Recyclingbranche aufgrund der stetig gewachsenen Kapazitäten und den durchschnittlichen Nutzungsdauern erst in 10 bis 15 Jahren als Abfallstrom relevant. Dennoch gibt es vielerlei Maßnahmen, die bereits in naher Zukunft umgesetzt werden können und müssen, um ein optimales PV-Recycling in Österreich zu etablieren.
• Materialien in unterirdischen Infrastrukturen stellen aufgrund ihrer Lage besondere Herausforderungen und Chancen für den städtischen Bergbau dar. Eingriffe sind in der Regel mit Ausgrabungsaktivitäten verbunden, die häufig zu Verkehrsbeschränkungen führen und vor allem in städtischen Gebieten hohe Kosten (Planung, Durchführung) verursachen. Daher gilt es, diese Materialien (hauptsächlich Kupfer und Aluminium) durch eine integrierte und lebenszyklusorientierte Infrastrukturbewirtschaftung besser zu nutzen, was ökologische und ökonomische Vorteile mit sich bringt.
• Hochbauten stellen aufgrund der akkumulierten Materialmengen und dem hohen Anteil von Wertstoffen ein relevantes Ressourcenpotential dar, das derzeit nur unzureichend genutzt wird. Vor allem die Erhaltung und Weiternutzung von Gebäudeteilen sowie die Bauteil-Wiederverwendung birgt ein hohes Potential für Energie- und Rohstoffeinsparungen. Generell stellt besonders die detaillierte Planung (inkl. Wertstoffrückgewinnungskonzept) des Rückbaus und seine sorgfältige Durchführung die Basis für eine ressourceneffiziente Bewirtschaftung von Alt-Gebäuden dar.

Ausblick

Als Begriff ist Urban Mining aktuell noch zu unklar definiert bzw. wird er selbst von Expert:innen zu wenig konkret angewandt. Es wird empfohlen, entweder eine Schärfung des öffentlichen Begriffsbilds zu forcieren oder bei der Öffentlichkeitsarbeit und Ähnlichem konkret das gewünschte Teilgebiet anzusprechen. Zusammenfassend können auf Basis dieser Studie folgende Empfehlungen bzw. notwendige zukünftige Arbeiten abgeleitet werden:

• Etablierung von Organisationsstrukturen, die eine Vernetzung der Akteur:innen entlang der Wertschöpfungskette unterstützen (für z.B. Gebäude, Photovoltaik und Infrastruktur).
• Entwicklung von Datenbanken, die das anthropogene Lager in Art und Menge des Rohstoffs verzeichnen sowie eine räumliche Verortung des „Vorkommens" erlauben (Rohstoffkataster).
• Entwicklung von Konzepten zur modularen Bauweise von Gebäuden, um z.B. die Nutzungsdauer zu verlängern bzw. einzelne Module wiederzuverwenden.
• Entwicklung und Bewertung neuer Geschäftsmodelle für Recycling, Wiederverwendung, Einsatz von Sekundärrohstoffen etc.
• Methode zur Berücksichtigung der Lebenszykluskosten bei Projektkalkulationen – speziell bei öffentlichen Ausschreibungen.
• Untersuchung einzelner Design-for-Recycling-Ansätze in Hinblick auf die Lebensdauer und die Auswirkungen auf die Betriebs- und Nutzungsphase (z.B. mittels Ökobilanzierung).

Projektleitung

Institut für Wassergüte und Ressourcenmanagement, Technische Universität Wien

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz

Technische Universität Wien
Institut für Wassergüte und Ressourcenmanagement
Caroline Roithner, MSc
Karlsgasse 13/226.2
A-1040 Wien
Tel.: +43 1 58 801 226 47
E-Mail: caroline.roithner@tuwien.ac.at
Web: http://iwr.tuwien.ac.at/ressourcen