Faktor Umwelt: HDD-Verfahren und offener Leitungsbau im Vergleich

BERLIN, LENNESTADT, 05.02.2018 – Eine Gemeinschaftsstudie des Global Nature Fund (GNF), der GSTT und der Firma Tracto-Technik beschäftigt sich mit der Naturkapitalbewertung beim HDD-Verfahren als grabenloses Bauen im Vergleich zum offenen Leitungsbau. Die Ergebnisse helfen, bessere unternehmerische Entscheidungen zu treffen.

Von Andrea Peiffer, Martin Haustermann (beide GNF) und Dr. Hans-Joachim Bayer (GSTT und Tracto-Technik)

Trinkwasserrohrverlegung in offener Bauweise
Abb. 1: Traditionelle offene Bauweise mittels Rohrverlegung in Gräben

Naturkapital kann beschrieben werden als der Bestand an erneuerbaren und endlichen natürlichen Ressourcen auf der Erde, welche den Menschen Nutzen stiften. Dazu gehören beispielsweise Pflanzen, Tiere, Böden, Luft, Wasser und Mineralien.
Eingesetztes Material, Arbeitskräfte, Maschinen – bisher sind diese und andere direkte Kosten einer Baumaßnahme die ausschlaggebenden Kriterien bei der Auftragsvergabe. Dabei hat das Verlegen von Rohren nicht nur kurz-, sondern auch langfristig erheblichen Einfluss auf Natur und Umwelt – sei es durch das Fällen von Bäumen oder den Schadstoffausstoß der Baumaschinen. Die Projektpartner möchten darauf hinwirken, dass diese Umweltwirkungen stärker bei der Planung, Bewertung und Vergabe von Aufträgen im Leitungsbau berücksichtigt werden.

Naturkapitalbewertung vergleicht Umweltwirkung

Die Naturkapitalbewertung vergleicht die Umweltwirkung der grabenlosen Rohrverlegung mit denen der offenen Bauweise. Sie beleuchtet jene Umweltaspekte, die bei Ausschreibung und Vergabe von Bauaufträgen bislang unberücksichtigt blieben, und zeigt, wie man sie sinnvoll bewerten kann, um sie bei zukünftigen Entscheidungen einzubeziehen. Im Rahmen einer Pilotstudie hat der GNF gemeinsam mit den Projektpartnern GSTT und Tracto-Technik erste Erfahrungen in der Durchführung einer Bauverfahrensbewertung gesammelt.

Trinkwasserrohrverlegung mittel Horizontalspühlbohrverfahren
Abb. 2: Grabenlose Rohrverlegung mittels Horizontalspülbohrverfahren

Offene und grabenlose Bauweise

Um ein Rohr zu verlegen, muss in der offenen Bauweise ein Graben in der gesamten Länge und Arbeitsbreite des Rohres ausgehoben werden. Der Aushub wird meist abtransportiert. Ist das Rohr verlegt, muss die Fläche wiederhergestellt werden. Für all diese Arbeiten sind verschiedene Baumaschinen wie Bagger oder Planierraupen notwendig, deren Einsatz den Ausstoß von Luftschadstoffen und Treibhausgasen verursacht. In städtischen Gebieten ist es zudem oft unvermeidbar, den Verkehr zwischenzeitlich umzuleiten (Abb. 1).
Das grabenlose HDD-Verfahren erfordert eine Start- und eine Zielbaugrube sowie bei langen Rohrleitungen zusätzliche Zwischenbaugruben. Im gesamten übrigen Trassenbereich bleibt die Oberfläche unberührt. Dadurch muss weniger Boden ausgehoben und Fläche wiederhergestellt werden als bei der offenen Bauweise, die Bauzeit kann durch die grabenlose Bauweise beträchtlich kürzer ausfallen. In beiden Verfahren muss der Aushub deponiert und mit Lastwagen transportiert werden. Zudem wird neuer Boden von geeigneter Qualität benötigt, um die Baugrube anschließend wieder zu füllen (Abb. 2).

Untersuchungsrahmen der Pilotstudie

Um allgemeingültige Aussagen zu den relevanten Umweltwirkungen der beiden Verfahren aufzuzeigen, betrachtet die Pilotstudie eine fiktive Baustelle. Wir nehmen also an, in einem Wohnbezirk in Berlin soll ein 1.000 m langes Trinkwasserrohr aus Kunststoff (HDPE) verlegt werden und analysieren dazu zwei Szenarien: zum einen die grabenlose Rohrverlegung mit dem Horizontalspülbohrverfahren, zum anderen die herkömmliche offene Bauweise. Im Fokus der Analyse stehen die Unterschiede zwischen den zwei Verfahren. Umweltwirkungen, die bei beiden gleichermaßen anfallen, beispielsweise der Umwelteffekt der Rohrherstellung, werden ausgespart.
Allerdings ist nicht nur die Umweltwirkung unmittelbar auf der Baustelle relevant. Denn in den verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette kommt es ebenfalls zu Veränderungen des Naturkapitals. So zum Beispiel bei der Produktion der Rohstoffe und Materialien, bei den Hin- und Rücktransporten sowie bei der Entsorgung des Bauaushubs. Auch diese Aspekte unterscheiden sich bei den beiden Szenarien.

Datensammlung und Bewertung

Nachdem wir die relevanten Auswirkungen beider Verfahren auf das Naturkapital identifiziert haben, erfassen und bewerten wir sie. Dazu werden im nächsten Schritt die Ressourcenverbräuche (Wasser, Kraftstoffe, Flächenverbrauch, sonstige Rohstoffe) und die Emissionen (Treibhausgase, Luftschadstoffe, Lärm) ermittelt. Dies erfolgte vorliegend mittels Experteninterviews, Literaturrecherche sowie der Anwendung von LCA-Modellen (Lifecycle Assessment). Die absoluten Verbräuche und Emissionen dienen wiederum als Grundlage für die monetäre Bewertung der Veränderung des Naturkapitals. Die entsprechenden Kostensätze sind ebenfalls mithilfe wissenschaftlicher Literatur, Experteninterviews und öffentlich zugänglichen Datenbanken ermittelt worden. Die Tabelle 1 fasst die berücksichtigten Daten- und Informationsquellen zusammen.

Auszug der Kostensätze für Naturkapitalbewertung
Tabelle 1: Auszug der Kostensätze und Quellen für die Naturkapitalbewertung

Ergebnisse der Pilotstudie im Leitungsbau

Ergebnis der Studie ist, dass auf der hier zugrunde gelegten Baustelle die offene Bauweise mit insgesamt 40.228 Euro zu Lasten des Naturkapitals geht. Die grabenlose Bauweise verursacht 1.662 Euro. Dies sind 38.565 Euro weniger Naturkapitalkosten und damit nur 4 % der Schadenskosten bei offener Bauweise.
Die Tabelle 2 stellt im Einzelnen die Umweltwirkung der offenen Bauweise (gelbe Punkte) der Wirkung der grabenlosen Bauweise (blaue Punkte) gegenüber. Die Größe der Punkte gibt einen Hinweis auf das Ausmaß der Umweltwirkung. Der Tabelle ist zu entnehmen, dass die grabenlose Bauweise auf jeder Wertschöpfungsstufe geringere Naturkapitalkosten verursacht als die offene Bauweise.

Weniger Eingriff in die Pflanzen- und Tierwelt

Die größten Differenzen ergeben sich beim Transport (8.841 Euro), auf der Baustelle selbst (17.226 Euro) und bei der Entsorgung des Bodenaushubs (12.407 Euro). Die größte Auswirkung auf die Gesundheit der Menschen haben die Luftschadstoffe, die mit dem Maschineneinsatz auf der Baustelle und dem Transport einhergehen. Da die grabenlose Bauweise mit geringerem Maschineneinsatz auskommt und die Bauzeiten geringer sind, sind Schäden am Naturkapital um 21.681 Euro geringer. Ein weiterer entscheidender Vorteil ergibt sich daraus, dass sie weniger in die Böden und damit in die Pflanzen- und Tierwelt eingreift. Ihr geringer Flächenbedarf führt zu 147 Euro Naturkapitalkosten. Die offene Bauweise verursacht dagegen durch die Flächennutzung Biodiversitätsverluste im Wert von rund 13.817 Euro. Damit ist ihre Wirkung auf die Biodiversität fast 94 Mal höher.

Ergebnisse der Naturkapitalbewertung
Tabelle 2: Ergebnisse der Naturkapitalbewertung | Abbildungen und Tabellen: Tracto-Technik

Lebensdauer der Leitungen

Ein weiterer Aspekt, der letztlich dem Thema „Nachhaltigkeit“ zuzurechnen aber nicht in der vorliegenden Analyse berücksichtigt ist, ist die Lebensdauer von Leitungen. Je weniger Leitungsaustausch im Laufe der Jahre erforderlich ist und je weniger Eingriffe damit im Straßen- oder Gehweguntergrund notwendig werden, desto naturschonender ist der Betrieb von Leitungsnetzen. Mittlerweile gibt es viele vergleichende Erfahrungen zur Bettungsqualität und Lebensdauer von Leitungen. Durch den Erhalt des natürlichen Bodengefüges oberhalb von Leitungen, damit auch durch den Erhalt der Gewölbetragfunktion einer Straße oder eines Gehweges, durch die lastableitende Rundform des Bohrloches und seiner schlüssigen Einbettung des Rohres in ein bettungselastisches Medium (Bentonit) beim grabenlosen Leitungsbau sind ideale Voraussetzungen für eine hohe Lebensdauer gegeben. In der offenen Bauweise erfahren Leitungen ungleiche Bettungen durch ungleiche Verdichtungsarbeiten oberhalb von Leitungen, zudem erfährt der Boden auch in der Umgebung durch schwere Baufahrzeuge hohe Verdichtungen. Eine höhere Lebensdauer von Leitungen dient letztlich auch der Natur und der menschlichen Umwelt.

Fazit der Pilotstudie

Es kann festgehalten werden, dass sich Bauvorhaben, wie das Verlegen von Rohren, negativ auf Arbeiter, Anwohner und die Tier- und Pflanzenwelt sowie deren Lebensräume auswirken. Diese mit der jeweiligen Technologie einhergehenden Auswirkungen auf das Naturkapital hängen allerdings erheblich von den Gegebenheiten auf der Baustelle ab, so dass jeder Fall einzeln zu beurteilen ist.
Insgesamt wird jedoch deutlich, dass die offene Bauweise verfahrensbedingt zu größeren Veränderungen des Naturkapitals führt als die grabenlose Bauweise. Die Naturkapitalbewertung erfasst diese Umwelteinflüsse in monetären Werten und erlaubt einen Vergleich der beiden Verfahren. So zeigen sich die Umwelteinflüsse in Form von Krankheitskosten für die Menschen, Kosten für Wiederherstellungs- oder Pflegemaßnahmen der Flora und Fauna sowie Einbußen im Erholungswert bei einem Verlust an Biodiversität. Die Naturkapitalbewertung verdeutlicht zudem, dass die Gesamtkosten der offenen Bauweise höher wären, wenn die Naturkapitalkosten einberechnet würden. Würden diese Kosten in der Gesamtbeurteilung berücksichtigt, könnte dies die Entscheidung bei der privaten und öffentlichen Auftragsvergabe beeinflussen. Insbesondere die öffentliche Hand ist ein wichtiger Akteur, um zukünftig die Umweltwirkung von Infrastrukturmaßnahmen mit in Entscheidungen einzubeziehen und Anreize zu setzen, die Umwelteinflüsse möglichst gering zu halten.

Den Bericht in voller Länge lesen Sie in unserer aktuellen Ausgabe (1/18) der B_I umweltbau.