Urban Mining & Recycling

Die Unit Urban Mining & Recycling zeigt auf, wie ein verantwortlicher Umgang mit unseren natürlichen Ressourcen mit einer ansprechenden Architektur kombiniert werden kann. Der Unit liegt die These zugrunde, dass alle zur Herstellung eines Gebäudes benötigten Ressourcen vollständig wiederverwendbar, wiederverwertbar oder kompostierbar sein müssen.

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In der von Werner Sobek mit Dirk E. Hebel und Felix Heisel konzipierten Unit Urban Mining & Recycling spielt der Kreislaufgedanke eine zentrale Rolle. Die verwendeten Materialien werden nicht verbraucht und dann entsorgt; sie sind vielmehr für eine bestimmte Zeit aus einem technischen bzw. natürlichen Kreislauf entnommen und werden später wieder in diese Kreisläufe zurückgeführt. Wiederverwendung und Wiederverwertung spielen hierbei eine ebenso grosse Rolle wie Recycling und Upcycling (sowohl auf systemischer wie auf molekularer bzw. biologischer Ebene, z.B. durch Einschmelzen oder Kompostierung). Die Unit Urban Mining & Recycling ist so zur gleichen Zeit temporäres Materiallager und Materiallabor. Sie wird voraussichtlich Ende 2017 in Betrieb gehen.

Der Unit liegen folgende Ansätze zugrunde:

  • Temporäres Entnehmen bzw. Entleihen statt permanentem Erwerben und Entsorgen
  • Maximale Modularisierung und Vorfertigung
  • Sortenreine Entnehmbarkeit aller Materialien und Produkte
Die Innovationsobjekte in der Unit Urban Mining & Recycling
Modulare Primärstruktur

Die Tragkonstruktion besteht aus Holz – ein Primärmaterial, das (solange es richtig eingesetzt wird) ohne Abwertung wiedergewonnen und -verwertet werden kann. Die Innovation liegt in den Verbindungen und einem materialgerechten Einsatz: Die Knoten des auf Zug und Druck beanspruchten Systems werden reversibel verbunden. Auf Klebeverbindungen wird zugunsten von Steck- und Schraubverbindungen verzichtet. Konstruktiver Holzschutz ersetzt die sonst üblichen Beschichtungen, durch die eine sortenreine Wiederverwertung bzw. eine rein biologische Entsorgung nicht mehr möglich wären.
Die entstehende Unit besteht aus selbsttragenden Modulen, die bei Bedarf auch «im laufenden Betrieb» ausgewechselt werden können. Das erlaubt eine Um- und Nachrüstung in der Werkstatt, eine wichtige Voraussetzung für eine 100-prozentige Weiternutzung der enthaltenen Materialien oder Produkte. In der Regel wird während der Projektlaufzeit aber ein Auswechseln der Wand- und Deckenpanele ausreichend sein, um die beabsichtigten Tests von Materialien durchführen zu können.

Partner: Werner Sobek Design, Heisel/Hebel Architekten, Kaufmann Zimmerei und Tischlerei GmbH

Materialressource Abfall

Rezyklierte Materialien aus der Materialressource Abfall stehen bereits heute in einer Vielzahl prototypischer Produkte für den Einsatz in der Unit Urban Mining and Recycling zur Verfügung. Das Innovationsobjekt zeigt durch den Einsatz exemplarischer Produktgruppen das Potenzial dieser Materialquelle auf und beantwortet Fragen über einen materialgerechten und sicheren Umgang mit Abfall als Baumaterial. Bei der Auswahl der jeweiligen Materialien gilt es zu beachten, dass durch die Umwandlung von Müll zu Baustoff keine Verlängerung der Sackgasse eintritt, sondern vielmehr der Rohstoff in einen Kreislauf (zum Teil unter Akzeptanz eines einmaligen Downcyclings) überführt wird. 
Die Materialien dieses Innovationsobjekts lassen sich hierbei in drei Gruppen aufteilen, kategorisiert nach Herstellungsverfahren: (1) verdichtet, (2) physikalisch umgewandelt, und (3) chemisch umgewandelt. Ziel ist es, jeweils mindestens ein Material aus den oben genannten Produktgruppen in der Unit Urban Mining und Recycling einzusetzen und auf seine Eignung für einen Einsatz im grösseren Umfang zu überprüfen. Die Hersteller der jeweiligen Baumaterialien zeigen hier grosses Interesse an einer Zusammenarbeit, um ihre Produkte (unter Auflagen) in einer realen Umgebung im Massstab 1:1 im NEST zu erproben.

Partner: Karlsruher Institut für Technologie KIT, diverse

Materialressource Urban Mining

Die Materialressource Urban Mining besteht zurzeit hauptsächlich aus der Um- oder Weiternutzung von ca. 1% der Produkte, die sich durch einen Sammler- oder Zeitwert auszeichnen. Die überwiegende Menge der Ressource wird durch unsachgemässe Anwendung oder nicht-rezyklierbare Verbindungen zu «Sondermüll», welcher auf Grund der Materialmischung nur schwer oder gar nicht weiternutzbar ist. Das vorherrschende Verfahren besteht daher in einem Downcycling-Prozess dieser Ressource in Form von Aggregaten oder Füllstoffen für wieder neue Mischstoffe. 
Wenige Materialien aus der Materialressource Urban Mining stehen heute als prototypische Produkte für den Einsatz in der Unit Urban Mining and Recycling zur Verfügung. Dieses Innovationsobjekt verfolgt daher zwei verschiedene Strategien: (1) Der exemplarische Einsatz existierender Produkte, um das Potenzial aufzuzeigen und den Umgang mit derartigen Materialquellen zu erproben; (2) Die Verbesserung des Status Quo durch die Ermöglichung einer 100-prozentigen Weiternutzung der Materialressource NEST-Unit. Das Gebäude versteht sich als Materiallager.

Partner: Karlsruher Institut für Technologie KIT, diverse

Materialressource Cultivated Materials

Beton ist das meist verbaute Material der Menschheit – mit einem erheblichen Nachteil: Die für die Herstellung benötigten Rohstoffe werden knapp. Sand gehört bereits heute zu einer umkämpften Ressource, Begriffe wie «Sand-Krieg» oder «Sand-Mafia» machen die Runde. Daher forscht die Professur Hebel am Karlsruher Institut für Technologie KIT nach Alternativen, welche das Zeitalter des «Abbaus» hinter sich lassen und einen Weg des «Erntens» beschreiben. 
In der NEST-Unit Urban Mining and Recycling planen wir daher eine dritte Materialgruppe einzuführen – die Ressource der kultivierten Baumaterialien. Myzelium bezeichnet die Gesamtheit aller Hyphen, der fadenförmigen Zellen eines Pilzes. Das Myzelium gewisser Pilzsorten lässt sich in Kombination mit organischen Abfallstoffen (z.B. Sägespäne oder Agrarabfälle) in druckfeste Baustoffe «verweben». Die physikalischen Eigenschaften des Baumaterials lassen sich bei diesem Prozess lokal steuern. Dieser druckfeste und natürliche Baustoff kann in frei formbaren Formen wachsen.

Partner: Karlsruher Institut für Technologie KIT, diverse

Visualisierung Materialien und 4D-Katasterplan

In der gängigen Baupraxis werden architektonische wie auch statische Plandaten aller bewilligten und erstellten Gebäude zweidimensional bei der jeweiligen lokalen Baubehörde hinterlegt (in Form von Plänen und Schnitten und mit Hilfe des sogenannten Katasterplans). Während diese Informationen (und das dahinter liegende, etablierte System der Datenübermittlung) extrem wichtig für die gängige Baupraxis sind, reichen die darin gespeicherten Informationen nicht aus, um eine städtische Mine im Sinne einer zirkulären Bauökonomie zu betreiben. Interessanterweise arbeitet die Stadt Zürich momentan an der Entwicklung eines dreidimensionalen Katasterplanes, um weitere Informationen – hauptsächlich in Bezug auf das Gebäudevolumen – zu erfassen. Ein solcher Schritt wird wohl auch die Grundlagen für eine Einbindung weiterer Daten wie zum Beispiel BIM (Building Information Modelling) vorbereiten und damit die Verortung und Quantifizierung bestimmter Bauteile innerhalb des Gebäudemodells und der Stadt ermöglichen. Dieser 3D-Katasterplan stellt eine gute Basis dar, um letztlich einen 4D-Katasterplan der urbanen Mine zu realisieren.

Partner: Karlsruher Institut für Technologie KIT, diverse

 

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