Erstellung einer Ökobilanz für die Herstellung und Nutzung eines Autobahnabschnitts

Der Verkehrssektor leistet einen maßgeblichen Beitrag bei der Emission klimaschädigender Gase. Ziel der Studie war es daher, Optimierungspotentiale hinsichtlich der Umweltwirkungen im Straßenbau durch geeignete bautechnische Ausführungen zu quantifizieren. Die ökologischen Auswirkungen, die bei der Verkehrsbelastung einer Autobahn inklusive deren Herstellung und Erhaltung für einen Betrachtungszeitraum von 30 Jahren entstehen, wurden systematisch analysiert. Als Werkzeug wurde die Methodik der Ökobilanz nach DIN ISO 14040 verwendet. Hierbei wurden in der Sachbilanz alle stofflichen und energetischen In- und Outputs der betrachteten Prozesse (Herstellung und Nutzung eines Autobahnabschnitts) bilanziert. Dazu gehören auch die Ressourcengewinnung, die Energiebereitstellung, die Herstellung der benötigten Produkte, Transportleistungen sowie die Nutzung und die Entsorgung der jeweiligen Produkte. Im Rahmen der Wirkungsabschätzung wurden in dieser Studie die in der Sachbilanz ermittelten Emissionen in Luft, Wasser und Boden ermittelt und über Äquivalenzfaktoren mittels der CML-Methode [1] zu den Wirkungskategorien Treibhauspotential (GWP), Ozonabbaupotential (ODP), photochemisches Ozonbildungspotential (POCP), Versauerungspotential (AP) sowie Eutrophierungspotential (EP) aggregiert. Als Datenquelle wurde ausschließlich die Schweizer „ecoinvent“ – Datenbank verwendet. Prozesse, die in der Datenbank nicht vorhanden waren, wurden analysiert und mittels bestehender Vorprozesse modelliert. Die Daten wurden mit Hilfe der Ökobilanzierungssoftware „SimaPro“ verarbeitet und ausgewertet.
Die Studie bezog sich auf einen 1 km langen, vier-spurigen Autobahnabschnitt mit einem 85 cm dicken Oberbau. Die untersuchten Ausführungsvarianten waren eine Betonkonstruktion mit Waschbeton und eine mit einer texturierten Betondeckschicht (Kunstrasen). Zudem wurden ein Fahrbahnaufbau mit einer lärmmindernden offenporigen Asphaltdeckschicht und eine Gussasphaltbauweise analysiert. Daneben wurde auch eine Kompositbauweise, bei der auf eine texturierte Betonfahrbahn zusätzlich eine Deckschicht aus offenporigem Asphalt als Deckschicht aufgebracht wird, vereinfacht untersucht.
Die Wirkungsabschätzung der Herstellung des Oberbaus zeigte, dass die größten Umwelt-wirkungen von den in den oberen Schichten verbauten Baustoffen Asphalt bzw. Beton stammen. Ihr Beitrag ist mit 32% beim EP bei den Betonbauweisen am geringsten, da hier die gesamten Transportprozesse mit knapp 30% einen deutlichen Beitrag zu einer potentiellen Über-düngung liefern. Beton liefert den größten Beitrag am gesamten GWP mit über 70%. Dieser Anteil stammt zu 80 (Material für die HGT) bis 95% (Beton für die obere Waschbetondeckschicht) aus dem Zement (CEM I). Asphalt liefert mit rund 65% den größten Anteil am ODP und ist zu knapp 60% am Treibhauspotential (GWP) verantwortlich. Folglich liegen hier die größten Einsparpotentiale. Für den Baustoff Asphalt sind dies neben der verfahrens-technischen Optimierung der Baustoffherstellung die Verlagerung von Lkw-Transporten auf weniger umweltbelastende Transportmittel und die Optimierung der Baustoffe selbst. Bei der Zementherstellung gilt das verfahrenstechnische Einspartpotential als erschöpft. Neben der Verwendung eines geringeren Bindemittel¬gehalts im Beton sind deutliche Einsparpotentiale im Aus-tausch von Portlandzement durch Zusatzstoffe wie Hüttensand oder Steinkohlenflugasche vorhanden.
Wie die Wirkungsabschätzung der Nutzung zeigte, liegen die potentiellen Umweltwirkungen aus der Verkehrsbelastung um den Faktor 100 über denen aus Erhaltung und Herstellung zusammen, so dass hier das größte Einsparpotential vorliegt. So würde bereits eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs um 0,5% für die Nutzungsdauer von 30 Jahren zu einer Einsparung von über 1.150 t CO2-Äqu. führen. Eine Reduzierung des Treibstoffverbrauches um 2 % führt beim GWP bereits zu Einsparung die um den Faktor 1,3 (Kompositbauweise) bis 1,8 (Gussasphaltbauweise) größer ist als die gesamten Umwelt¬wirkungen aus Herstellung und Erhaltung der Straßenbaukonstruktion. Eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs allein beim Schwerlastverkehr um 10% würde eine Einsparung von knapp 10.760 t CO2-Äqu. bedeuten.
Würden sich die Umweltwirkungen der Herstellung und Erhaltung einer optimal ausgeführten Fahrbahn im Vergleich zu den betrachteten Bauweisen verdoppeln, so würde dies bei einer Treibstoffeinsparung um 2% im angenommenen Verkehrsszenario eine deutliche Reduzierung der gesamten Umweltwirkungen während der Herstellung und Unterhaltung der Autobahn bedeuten. Einer „treibstoffsparenden“ Bauweise kommt demnach eine deutlich größere Bedeutung als einer Bauweise mit geringen Umweltwirkungen während Herstellung und Nutzung zu.

[1] http://cml.leiden.edu/research/industrialecology/ researchprojects/finished/new-dutch-lca-guide.html

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Charlotte Milachowski

Förderung

BetonMarketing Deutschland GmbH