Die ökologische Bewertung von Bauteilen stößt in der Praxis auf erhebliche Wissens- und Anwendungsdefizite. Die Komplexität der an Bauteile gestellten Forderungen und die unterschiedlichen Informationsinteressen von Bauherren, Planern und Produzenten erschweren die Entwicklung geeigneter Informations- und Bewertungsmodelle. Eine am IÖR durchgeführte Forschungsarbeit hat die Anwendungsmöglichkeiten der Ökobilanz als Analyse- und Bewertungsinstrument geprüft. Im Rahmen der Arbeit wurden methodische Probleme untersucht und ein Bewertungsansatz für Bauteile entwickelt. Es wird deutlich, dass die Ergebnisse der Ökobilanz für den Planer von Bedeutung sind, dass er als Entscheidungshilfe jedoch einen inhaltlich breiteren Bewertungsansatz benötigt. Es wird vorgeschlagen, die Bilanz von Bauteilen neben den für eine Ökobilanz typischen Umweltwirkungen um funktionsbezogene, technische, gesundheitsorientierte und wirtschaftliche Aspekte zu erweitern. Des Weiteren wird festgestellt, dass die Bilanzierung von Bauteilen vom methodischen Ansatz her stets eine Kombination aus Produkt- und Betriebsbilanz ist, wobei die betriebliche Bilanzierung aufgrund der langen Nutzungsdauer von Bauprodukten stärker in den Vordergrund rücken sollte.:Tabellenverzeichnis................................................................................VI Abbildungsverzeichnis...........................................................................VII Einleitung.................................................................................................1 A Bestimmung eines spezifischen Bilanzansatzes – methodische Untersuchungen zu Bilanzmodellen.........................................................5 1 Stoffstrombetrachtungen und Ökobilanz – Zusammenhänge...............7 1.1 Stoffstrombetrachtungen – Antwort auf das Umdenken in der Umweltpolitik...........................................................................................7 1.2 Stoffstrommanagement – Einordnung der Ökobilanz........................7 2 Unterschiedliche Bilanzmodelle im Rahmen von Stoffstrombetrachtungen – Methodendiskussion..............................................................................11 2.1 Ökobilanzen als Synonym für die Analyse und Bewertung von Stoff- und Energieflüssen......................................................................11 2.2 Unterschiedliche Bilanzmodelle im Rahmen von Stoffstrombetrachtungen.......................................................................12 2.3 Auswertung der dargestellten Modelle............................................22 3 Produkt- und Betriebs-Ökobilanzen – Detailuntersuchungen.............25 3.1 Ökobilanzen – allgemeine Definition................................................25 3.2 Produkt-Ökobilanzen nach ISO-Norm..............................................25 3.2.1 Festlegung des Zieles und des Untersuchungsrahmens..............28 3.2.2 Sachbilanz....................................................................................29 3.2.3 Wirkungsabschätzung..................................................................29 3.2.4 Auswertung..................................................................................30 3.3 Betriebs-Ökobilanzen......................................................................30 3.4 Produkt- und Betriebs-Ökobilanz im Vergleich.................................32 4 Spezifischer Bilanzansatz für Bauteile................................................34 4.1 Betrachtungsgegenstand Bauteil – Besonderheiten.......................34 4.2 Bestimmung eines spezifischen Bilanzansatzes für Bauteile...........35 B Eingrenzung eines spezifischen Bilanzrahmens – methodische Untersuchungen zu Betrachtungsinhalten und -grenzen......................39 1 Problembereiche im Rahmen der Produkt-Ökobilanz..........................41 1.1 Zieldefinition....................................................................................41 1.1.1 Funktionale Äquivalenz.................................................................42 1.1.2 Untersuchungsrahmen.................................................................45 1.2 Sachbilanz.......................................................................................52 1.2.1 Input- und Outputgrößen in der Sachbilanz..................................52 1.2.2 Methodische und datenbezogene Probleme.................................54 2 Spezifik des Bauteiles Außenwand im Kontext planerischer Interessen und Ziele.............................................................................58 2.1 Anforderungen an das Bauteil Außenwand......................................58 2.2 Anforderungen an das Bauen – gesetzliche Bestimmungen, Verordnungen und Vorschriften.............................................................59 2.3 Interessen und Ziele der Akteursgruppe Planer..............................60 2.4 Eingrenzung eines spezifischen Bilanzrahmens für das Bauteil Außenwand............................................................................................65 3 Beschreibung des spezifischen Bilanzrahmens...................................69 3.1 Lebenswegphasen..........................................................................69 3.2 Lebenswegkriterien.........................................................................71 3.2.1 Funktionale Anforderungen..........................................................72 3.2.2 Ökologische Anforderungen..........................................................75 3.2.3 Ökonomische Anforderungen........................................................77 C Bilanzbeispiel – Bauteilbewertung im Test.........................................79 1 Außenwandvergleich auf Grundlage ausgewählter Einzelkriterien.....81 1.1 Unterschiedliche Außenwandkonstruktionen – Aufbau und Mindestanforderungen..........................................................................81 1.2 Außenwandvergleich auf Grundlage unterschiedlicher Einzelkriterien ..............................................................................................................82 1.2.1 Bereich Funktion...........................................................................82 1.2.2 Bereich Gesundheit.......................................................................87 1.2.3 Bereich Stoffe/Energie..................................................................92 1.2.4 Bereich Ökonomie.........................................................................99 2 Außenwandvergleich – komplexe Bewertung...................................101 Zusammenfassung..............................................................................105 Anhang A – Spezifischer Bilanzansatz.................................................107 Anhang B – Spezifischer Bilanzrahmen................................................113 Anhang C – Bilanzbeispiel....................................................................117 Literaturverzeichnis.............................................................................123

Die folgende Arbeit beschreibt Potentiale und Risiken der Nutzung industrieller Abprodukte am Beispiel des Apfeltrester – einem Pressrückstand der Apfelsaftgewinnung. Dieser spielt aus finanzieller und ökologischer Sicht als Abprodukt eine steigende Rolle bei der Biogassynthese. Dabei werden die Ergebnisse des vorangegangenen Fachpraktikums vorgestellt und diskutiert. Darauf aufbauend wurden Thesen erstellt und anhand ermittelter Messwerte sowie der Literatur verifiziert. Schlussendlich werden in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung Kosten von Bezug, Lagerung und Beschickung den Gewinnen aus der Einspeisevergütung gegenüber gestellt. Es konnte gezeigt werden, dass Apfeltrester unter Laborbedingungen nicht die befürchtete Übersäuerung des anaeroben Abbauprozesses zur Folge hatte, sondern unter vergleichbaren Erträgen mit leicht höherer Sicherheit zur Maissilage bis zu einem gewissen Anteil zu Maissilage und Stallgülle zugesetzt werden kann.:Abstract 4 Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 1 Literaturrecherche 6 1.1 Grundlagen zur Biogassynthese 6 1.1.1. Übersicht des anaeroben Abbaus organischer Substanzen 6 1.1.1 Abgrenzung zum aeroben Abbau 6 1.1.2 Ausgangsprodukte 7 1.2 Phasen der Biogasbildung 11 1.2.1 Hydrolyse 11 1.2.2 Acidogenese 12 1.2.3 Acedogenese 12 1.2.4 Methanogenese 13 1.3 Einflussfaktoren des Biogasprozesses 14 1.3.1 Temperatur 14 1.3.2 pH-Wert und Gehalt an Fettsäuren 15 1.3.3 Nährstoffversorgung und Hemmstoffe 16 1.4 Verfahrenstechnische Betriebsparameter 18 1.4.1 Faulraumbelastung 18 1.4.2 Hydraulische Verweilzeit 18 2 Material und Methoden 20 2.1 Ausgangsmaterialien 20 2.1.1 Apfeltrester der Kelterei „Sachsenobst“ 20 2.1.2 Maissilage des „LLH Eichhof“ 24 2.1.3 Stallgülle des „LLH Eichhof“ 25 2.1.4 Fermentergülle des „LLH Eichhof“ 26 2.2 Diskontinuierlicher Gärtest (Batch-Versuch) 27 2.2.1 Apparativer Aufbau 27 2.2.2 Versuchsdurchführung 29 2.3 Kontinuierlicher Gärversuch 30 2.3.1 Apparativer Aufbau 30 2.3.2 Versuchsdurchführung 31 3 Ergebnisse 38 3.1 Biogasertragsermittlung 38 3.1.1 Variante „Null“ 39 3.1.2 Cellulose als Referenz 39 3.1.3 Apfeltrester 40 3.1.4 Maissilage 41 3.2 Kontinuierlicher Versuch 42 3.2.1 Erläuterung der dargestellten Diagramme 42 3.2.2 Variante „Null“ 45 3.2.3 Variante „Mais“ 48 3.2.4 Variante „Mix“ 53 3.2.5 Variante „Trester“ 57 4 Diskussion 62 4.1 Fehlerrechnung und -diskussion 62 4.1.1 Systematische Fehler der Laborversuche 62 4.1.2 Zufällige Fehler der Laborversuche 64 4.1.3 Fehlerrahmen und Vergleichbarkeit der Ergebnisse 65 4.2 Thesen 67 4.2.1 Die Vergärung von Apfeltrester als Co-Fermentat hat nur wenig Einfluss auf Ertrag und Stabilität des Gärprozesses unter Einsatzbedingungen 67 4.2.2 Die Zugabe von Apfeltrester verdünnt das Fermentat 72 4.2.3 Weder Lagerdauer noch Konservierung des Apfeltresters beeinflussen messbar den Methanertrag 75 5 Einsatz von Apfeltrester als Co-Fermentat in BGA 76 5.1 Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen 76 5.2 Technische und wirtschaftliche Annahmen 81 5.3 Vorstellung der Vergleichsfälle 86 5.3.1 Optimierung hinsichtlich diskreter Parameter des Transports 86 5.3.2 Optimierung hinsichtlich der Verteilung des Tresters 87 5.3.3 Verwertung des Gärrestes 90 6 Fazit 93 Literaturverzeichnis 95 Abbildungsverzeichnis 100 Tabellenverzeichnis 103 Eidesstattliche Erklärung 105 Anhang 106 / Due to the increasing ecological and financial importance of industrial waste products in the recovery of biogas the following thesis describes potentials and risks of the usage of one of these products using apple pomace – the filter cake of the apple juice production. Thereby the issues of the three-month practical course in the LHL Eichhof, a laboratory in middle Germany, are shown and discussed. As conclusion several theses are given and verified with help of the taken measurements and scientific literature. At the end an economical calculation compares the present costs of purchase, storage and processing with the proceeds of the reimbursement by the german renewable energy sources act (EEG). Against the misgiving that apple pomace could decrease the pH-value to an unacceptable level for the anaerobic decomposition process the fermentation of this product gets a comparable output even with a little more reliability compared to corn silage when added up to a defined level to corn silage and slurry.:Abstract 4 Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 1 Literaturrecherche 6 1.1 Grundlagen zur Biogassynthese 6 1.1.1. Übersicht des anaeroben Abbaus organischer Substanzen 6 1.1.1 Abgrenzung zum aeroben Abbau 6 1.1.2 Ausgangsprodukte 7 1.2 Phasen der Biogasbildung 11 1.2.1 Hydrolyse 11 1.2.2 Acidogenese 12 1.2.3 Acedogenese 12 1.2.4 Methanogenese 13 1.3 Einflussfaktoren des Biogasprozesses 14 1.3.1 Temperatur 14 1.3.2 pH-Wert und Gehalt an Fettsäuren 15 1.3.3 Nährstoffversorgung und Hemmstoffe 16 1.4 Verfahrenstechnische Betriebsparameter 18 1.4.1 Faulraumbelastung 18 1.4.2 Hydraulische Verweilzeit 18 2 Material und Methoden 20 2.1 Ausgangsmaterialien 20 2.1.1 Apfeltrester der Kelterei „Sachsenobst“ 20 2.1.2 Maissilage des „LLH Eichhof“ 24 2.1.3 Stallgülle des „LLH Eichhof“ 25 2.1.4 Fermentergülle des „LLH Eichhof“ 26 2.2 Diskontinuierlicher Gärtest (Batch-Versuch) 27 2.2.1 Apparativer Aufbau 27 2.2.2 Versuchsdurchführung 29 2.3 Kontinuierlicher Gärversuch 30 2.3.1 Apparativer Aufbau 30 2.3.2 Versuchsdurchführung 31 3 Ergebnisse 38 3.1 Biogasertragsermittlung 38 3.1.1 Variante „Null“ 39 3.1.2 Cellulose als Referenz 39 3.1.3 Apfeltrester 40 3.1.4 Maissilage 41 3.2 Kontinuierlicher Versuch 42 3.2.1 Erläuterung der dargestellten Diagramme 42 3.2.2 Variante „Null“ 45 3.2.3 Variante „Mais“ 48 3.2.4 Variante „Mix“ 53 3.2.5 Variante „Trester“ 57 4 Diskussion 62 4.1 Fehlerrechnung und -diskussion 62 4.1.1 Systematische Fehler der Laborversuche 62 4.1.2 Zufällige Fehler der Laborversuche 64 4.1.3 Fehlerrahmen und Vergleichbarkeit der Ergebnisse 65 4.2 Thesen 67 4.2.1 Die Vergärung von Apfeltrester als Co-Fermentat hat nur wenig Einfluss auf Ertrag und Stabilität des Gärprozesses unter Einsatzbedingungen 67 4.2.2 Die Zugabe von Apfeltrester verdünnt das Fermentat 72 4.2.3 Weder Lagerdauer noch Konservierung des Apfeltresters beeinflussen messbar den Methanertrag 75 5 Einsatz von Apfeltrester als Co-Fermentat in BGA 76 5.1 Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen 76 5.2 Technische und wirtschaftliche Annahmen 81 5.3 Vorstellung der Vergleichsfälle 86 5.3.1 Optimierung hinsichtlich diskreter Parameter des Transports 86 5.3.2 Optimierung hinsichtlich der Verteilung des Tresters 87 5.3.3 Verwertung des Gärrestes 90 6 Fazit 93 Literaturverzeichnis 95 Abbildungsverzeichnis 100 Tabellenverzeichnis 103 Eidesstattliche Erklärung 105 Anhang 106

Rückläufige Bevölkerungszahlen und Siedlungsflächenwachstum führen zu steigenden Kosten für leitungsgebundene Infrastrukturen. Dies gilt besonders für die Abwasserentsorgung, die in Deutschland überwiegend über die öffentliche Kanalisation erfolgt. Bei Neuerschließung können im Falle geringer Siedlungsdichten dezentrale Abwassersysteme Kostenvorteile gegenüber zentralen Systemen aufweisen. Lassen sich aber durch Dezentralisierung auch Kosten im bereits erschlossenen, von Schrumpfung betroffenen, Siedlungsbestand reduzieren? Um hierauf Antworten zu geben, werden Kosten der Transformation zentraler Abwassersysteme hin zu stärker dezentral angelegten Strukturen berechnet. Am Beispiel eines realen Abwasser-Entsorgungsgebietes wird ein Verfahren entwickelt, das eine Kostenbewertung der schrittweisen Dezentralisierung technischer Abwassersysteme ermöglicht. / Declining populations and an expansion in settlement areas have led to a rise in the cost of pipeline networks for household supply and waste removal. This is particularly true of waste-water removal, which in Germany is primarily managed using public sewage systems. The work at hand tries to give answer to the question, if decentralisation can lower costs in the building stock affected by shrinkage, which is already connected to the waste-water network.

Die ökologische Bewertung von Bauteilen stößt in der Praxis auf erhebliche Wissens- und Anwendungsdefizite. Die Komplexität der an Bauteile gestellten Forderungen und die unterschiedlichen Informationsinteressen von Bauherren, Planern und Produzenten erschweren die Entwicklung geeigneter Informations- und Bewertungsmodelle. Eine am IÖR durchgeführte Forschungsarbeit hat die Anwendungsmöglichkeiten der Ökobilanz als Analyse- und Bewertungsinstrument geprüft. Im Rahmen der Arbeit wurden methodische Probleme untersucht und ein Bewertungsansatz für Bauteile entwickelt. Es wird deutlich, dass die Ergebnisse der Ökobilanz für den Planer von Bedeutung sind, dass er als Entscheidungshilfe jedoch einen inhaltlich breiteren Bewertungsansatz benötigt. Es wird vorgeschlagen, die Bilanz von Bauteilen neben den für eine Ökobilanz typischen Umweltwirkungen um funktionsbezogene, technische, gesundheitsorientierte und wirtschaftliche Aspekte zu erweitern. Des Weiteren wird festgestellt, dass die Bilanzierung von Bauteilen vom methodischen Ansatz her stets eine Kombination aus Produkt- und Betriebsbilanz ist, wobei die betriebliche Bilanzierung aufgrund der langen Nutzungsdauer von Bauprodukten stärker in den Vordergrund rücken sollte.