Lebenszyklusanalyse im Straßenbau für eine nachhaltige Infrastruktur

Eine Straße sollte nicht ohne Berücksichtigung ihrer Lebenszyklusanalyse (LZA) geplant oder gebaut werden. Diese umfassende Methodik ist entscheidend, um die Umweltauswirkungen einer Straße über ihre gesamte Lebensdauer zu bewerten und zu minimieren, und spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung nachhaltiger Infrastrukturen.

Während die weltweite Aufmerksamkeit auf nachhaltige Infrastrukturen und Klimaresilienz gerichtet ist, ist die LZA zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Straßenbauingenieure geworden. Sie ermöglicht es ihnen, Straßen zu entwerfen, die den spezifischen Anforderungen der Projekte entsprechen und mit den Nachhaltigkeitszielen übereinstimmen.

Was ist die Lebenszyklusanalyse?

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist ein systematischer Prozess zur Quantifizierung der Umweltauswirkungen eines Produkts, eines Prozesses oder einer Dienstleistung über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg. Diese Methodik kann auch auf lineare Infrastrukturprojekte angewendet werden, um die Umweltauswirkungen des Baus von Straßeninfrastrukturen über deren gesamte Lebensdauer hinweg zu bewerten.

Von der Rohstoffgewinnung bis zum Lebensende sind hier die verschiedenen Teile des Lebenszyklus zu berücksichtigen:

• • Rohstoffgewinnung (A1): Sie umfasst die Beschaffung und Vorbereitung der Rohstoffe vor Beginn der Herstellung.
  • Transport (A2): Die Rohstoffe werden zu einer Produktionsanlage transportiert, um die Endprodukte herzustellen.
  • Herstellung (A3): Die Rohstoffe werden in ein fertiges Produkt umgewandelt, das für die Verteilung bereit ist.
  • Verteilung (A4): Die Endprodukte werden in Säcke oder Schüttgutbehälter geladen und zur Baustelle transportiert.
  • Bau (A5): Diese Phase umfasst alle Aktivitäten, die für den physischen Bau der Straße erforderlich sind, einschließlich der Materialhandhabung, Maschinenoperationen und der Installation wesentlicher Infrastrukturen.
  • Nutzungsphasen (B1-B7): Diese Phase des Straßenbaus umfasst die Nutzung, Wartung, Reparatur und Sanierung der Straße, einschließlich der Aktivitäten zur Sicherstellung ihrer Funktionalität, Langlebigkeit und der notwendigen Upgrades während ihrer Betriebszeit.
  • End-of-Life-Phasen (C1-C4): Sie konzentrieren sich auf den Abbau, den Transport, die Abfallbehandlung und die Entsorgung von Straßenmaterialien am Ende der Lebensdauer der Straße, mit einem Schwerpunkt auf Recycling und Abfallmanagement.
    
    

Die Ökobilanz ist eine robuste und zuverlässige Methodik. Sie basiert auf Normen, die sie definieren:

• • • ISO 14040:2006: Sie beschreibt die Prinzipien und den Rahmen der Ökobilanz.
    • ISO 14044:2006: Sie stellt die Anforderungen und Leitlinien für die Ökobilanz bereit. Sie umfasst die Datenqualität, die kritische Überprüfung und die Berichterstattungsanforderungen.

EN 15804 (Nachhaltigkeit von Bauwerken) regelt die Lebenszyklusanalyse für Baumaterialien, was in der Bauindustrie von großer Bedeutung ist. Sie bewertet die Umweltleistung von Materialien wie Asphalt, Beton, Stahl und Projekten (Schienen, Straßen, Brücken usw.).

Mehr über die Ökobilanz erfahren Sie in diesem Artikel:

Welche sind die Schritte der Ökobilanz für Ihr Straßenbauprojekt?

Dieser Abschnitt behandelt die verschiedenen Schritte der Lebenszyklusanalyse (LCA), die im Straßenbau involviert sind. Da etwa 90 % des europäischen Straßennetzes mit Asphalt bedeckt ist, konzentriert sich dieses Beispiel auf den flexiblen Belag.

• Die Produktphase, die A1 bis A3 umfasst:

• • • Rohstoffgewinnung: Für den Bau von flexiblen Belägen werden hochwertige Gesteinskörnungen durch Bohren, Sprengen und Brechen in Steinbrüchen gewonnen. Bitumen, der Hauptbindemittel von Asphalt, wird aus der Raffination von Rohöl gewonnen. Weitere Materialien, wie Asphaltzusatzstoffe, können zur Herstellung der Endprodukte erforderlich sein, die für die verschiedenen Belagschichten verwendet werden.
    • Der Transport der Rohstoffe zur Asphaltfabrik umfasst das Laden, den Transport und das Entladen der Gesteinskörnungen und des Bitumens mit Lastwagen oder Förderbändern, um eine effiziente Logistik und einen minimalen Materialverlust zu gewährleisten.
    • Die Herstellung von Asphalt umfasst das Erhitzen der Gesteinskörnungen, deren Mischen mit Bitumen bei kontrollierten Temperaturen und die Zugabe von leistungssteigernden Zusatzstoffen, um eine dauerhafte und verarbeitbare Mischung zu erzeugen.

• Die Bauphase mit A4 und A5:

• • • Transport der Materialien von der Produktionsanlage zur Baustelle, einschließlich Asphalt und Granulaten, die die Granulatschichten bilden.
    • Die Bau- und Installationsarbeiten betreffen hauptsächlich das Verlegen und Verdichten des Asphalts, nachdem die Granulatschichten, die das Fundament bilden, verlegt, verdichtet und nivelliert wurden. Die Entsorgung von Bauschutt durch geeignete Transport- und Entsorgungsmethoden ist ebenfalls Teil der Bauarbeiten.
      
      

LCA: Ihr Leitfaden für nachhaltige Straßeninfrastrukturprojekte

Jetzt, da Sie einen allgemeinen Überblick darüber haben, was LCA ist und die verschiedenen Schritte des Straßenbaus, von A1 bis A5, werden wir im Detail untersuchen, was berücksichtigt werden muss, um die Nachhaltigkeit während des Baus zu fördern.

A1 - Rohstoffgewinnung

In dieser Phase sollten sich Materialanbieter und Designer auf Folgendes konzentrieren:

• • • Verwendung von recycelten Materialien, wann immer möglich, um eine Kreislaufwirtschaft zu fördern
    • Verwendung alternativer Materialien

Viele Unternehmen investieren Ressourcen in Forschung und Entwicklung (F&E), um innovative Materialien zu entdecken. Dies beinhaltet oft Partnerschaften mit Universitäten oder interne Studien. Zum Beispiel bieten Biobindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen wie Pflanzenölen eine größere Nachhaltigkeit als Bindemittel auf Erdölbasis, was sie zu einer umweltfreundlicheren Option macht

A2 - Transport der Rohstoffe für die Herstellung

Der Transport kann auch einen erheblichen Einfluss auf den CO₂-Fußabdruck haben, daher reduziert die Optimierung der Auswahl verfügbarer lokaler Lieferanten für das Projekt die Transportwege. Dies senkt die Kosten und den CO₂-Fußabdruck, maximiert die Effizienz und fördert die lokale Wirtschaft.

A3 - Herstellung

Es ist wichtig, den Energieverbrauch und die Emissionen während der Materialproduktion zu überwachen. Die Auswahl energieeffizienter Prozesse und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen können die Umweltbelastung verringern.

Die Materialauswahl beeinflusst auch den Herstellungsprozess erheblich. Dank der verwendeten Zusatzstoffe benötigen Warmmischasphalt (WMA) und Kaltmischasphalt (CMA) niedrigere Heiztemperaturen als herkömmlicher Heißasphalt (HMA).

Dies reduziert den Energieverbrauch während der Herstellung und verringert somit den CO₂-Fußabdruck. Allerdings muss auch der Umwelteinfluss der Produktion dieser Zusatzstoffe berücksichtigt werden.

A4 - Transport der Materialien zu ihrem Bestimmungsort

Wie in A2 erwähnt, kann der Transport eine bedeutende Rolle beim CO₂-Fußabdruck spielen, daher ist die Beschaffung bei lokalen Lieferanten entscheidend, um Kosten und CO₂-Fußabdruck zu minimieren.

A5 - Bau- und Installationsaktivitäten

In dieser Phase ist ein effizientes Materialmanagement entscheidend, um Abfälle zu minimieren und die Ressourcennutzung zu optimieren. Der Bauprozess kann durch verschiedene Strategien weiter verbessert werden, wie z.B.:

• • • Die Nutzung alternativer Kraftstoffe
    • Die Reduzierung des Energieverbrauchs durch Optimierung der Stillstandszeiten

Warum ist die Lebenszyklusanalyse im Straßenbau entscheidend?

Die Straßeninfrastrukturbranche verpflichtet sich, umweltfreundlicher zu werden. Dies bedeutet, dass sie aktiv nach Lösungen sucht, um ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren und die Dekarbonisierung ihrer Operationen zu erreichen.

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist ein wesentliches Werkzeug zur Förderung nachhaltiger Straßendesigns. Durch die Integration der LCA können die Beteiligten fundierte Entscheidungen auf der Grundlage eines detaillierten Verständnisses der Umweltauswirkungen während des gesamten Lebenszyklus des Straßenbaus treffen.

Für Straßenbauingenieure, die mit der Entwicklung der effizientesten und nachhaltigsten Lösungen betraut sind, liefert die LCA wertvolle Informationen in den folgenden Schlüsselbereichen:

• • Identifizierung von Möglichkeiten zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks, des Materialabfalls und des Ressourcenverbrauchs
  • Optimierung des Straßendesigns für langfristige Leistung, Nachhaltigkeit und minimalen Umwelteinfluss
  • Sicherstellung der Einhaltung der Umweltvorschriften, wie z.B. des Europäischen Green Deal und der Nachhaltigkeitsziele
  • Mit der LCA als Leitfaden erhalten Ingenieure einen robusten Rahmen zur Bewertung der Umweltauswirkungen jeder Phase ihrer Infrastrukturprojekte, von der Materialbeschaffung bis zur Entsorgung am Lebensende.
    
    

Tauchen Sie tiefer in die Rolle der LCA mit unserem Artikel ein: Welche Rolle spielt die LCA bei linearen Infrastrukturen?