Graue Emissionen von Holz und Stahl: A1–A3 vergleichen

Ein CO₂-Vergleich zwischen Holz und Stahl ist nur sinnvoll, wenn beide Optionen dieselbe Aufgabe erfüllen und innerhalb derselben Grenze gemessen werden. Die Antwort ist keine „exakte“ Reduktion, die für jedes Gebäude gilt. Sie ist eine projektspezifische Schätzung auf Grundlage von Materialmengen, deklarierten CO₂-Faktoren und dokumentierten Annahmen.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Eine veröffentlichte Gebäudestudie kann für Massivholz ein niedrigeres Ergebnis ausweisen, während ein anderes Modell einen geringeren Vorteil oder eine andere Rangfolge ergibt. Keines dieser Ergebnisse lässt sich durch das Kopieren des Prozentsatzes aus der Überschrift auf ein neues Projekt übertragen. Geografie, Tragwerkskonzept, Materialklassen, Brand- und Schallschutzaufbauten, Transport, Fertigung, Datenquellen und die Behandlung biogenen Kohlenstoffs können das Ergebnis verändern.

Mit der Frage beginnen, die die Berechnung beantworten kann

Für einen frühen Materialvergleich lautet eine praktische Frage:

„Wie hoch sind die geschätzten Treibhausgasemissionen der Produktphase für diese beiden Materialinventare?“

Die Produktphase umfasst die Module A1–A3:

• A1: Rohstoffbereitstellung;

• A2: Transport zur Herstellung;

• A3: Herstellung.

Diese Grenze umfasst nicht den Transport zur Baustelle, die Bauausführung, Nutzung, Instandhaltung, den Austausch, Rückbau, die Abfallbehandlung oder Vorteile und Belastungen jenseits der Systemgrenze. A1–A3 ist daher ein sinnvoller Ausgangspunkt, aber keine Bewertung des gesamten Gebäudelebenszyklus.

Vier Bedingungen für einen fairen Vergleich

Erstens ist eine gleichwertige Funktion zu vergleichen. Ein Kubikmeter Holz und eine Tonne Stahl sind keine austauschbaren Einheiten der Tragwerksleistung. Die Alternativen müssen so weit entwickelt sein, dass sie dieselbe definierte Planungsaufgabe erfüllen. Lasten, Spannweiten, Stabilität, Feuerwiderstand, Akustik, Dauerhaftigkeit und geltende Vorschriften erfordern weiterhin eine qualifizierte Planung.

Zweitens sind für den verglichenen Umfang vollständige Materialinventare zu verwenden. Einzubeziehen sind die Materialgruppen, die sich mit der Tragwerksoption ändern, nicht nur das optisch dominierende Material. Eine Holzlösung kann weiterhin Beton, Bewehrungsstahl, Verbindungsmittel und Schutzschichten enthalten. Eine Stahllösung kann Betondecken, Brandschutz und zusätzliche Oberflächen benötigen.

Drittens muss die Lebenszyklusgrenze identisch bleiben. Ein A1–A3-Ergebnis kann nicht direkt mit einem A1–A4- oder einem Lebenszyklusergebnis verglichen werden. Wenn eine Quelle mehrere Szenarien ausweist, ist für beide Alternativen dasselbe Szenario zu verwenden und klar zu kennzeichnen.

Viertens müssen die Daten kompatibel sein. Umweltproduktdeklarationen und generische Datenbanken können unterschiedliche Produktkategorieregeln, Regionen, Strommixe, Produktionswege, Allokationsmethoden und Bezugsjahre verwenden. Für jedes Material sind Faktor, Einheit, Quelle, Datum und deklarierter Modulumfang festzuhalten.

Was ein veröffentlichter Gebäudevergleich ergab

Eine vom US Forest Service indexierte Studie aus dem Jahr 2024 verglich die gebaute Massivholzkonstruktion der Adohi Hall mit einem funktional gleichwertigen Stahlentwurf. Innerhalb der A1–A4-Grenze der Studie betrugen die ausgewiesenen grauen Emissionen 198 kgCO₂e/m² für die Massivholzkonstruktion und 243 kgCO₂e/m² für die Stahlalternative. Das entspricht für diesen Fall und diese Methode einem Unterschied von 19%.

Dieselbe Studie wies 2,757 Tonnen CO₂e aus, die in den Holzprodukten gespeichert sind. Der Speicherwert wurde separat dargestellt, was der transparenten Vorgehensweise entspricht. Er sollte nicht stillschweigend als sofortige und dauerhafte Kompensation fossiler Emissionen behandelt werden.

Dieses Beispiel belegt, dass eine sorgfältig definierte Holzlösung besser abschneiden kann als eine vergleichbare Stahloption. Es belegt nicht, dass jedes Holzgebäude 19% niedrigere Emissionen aufweist. Die Studie umfasst außerdem den A4-Transport; ihr Gesamtwert kann daher nicht mit einem auf A1–A3 begrenzten Rechner reproduziert werden.

Warum veröffentlichte Antworten variieren

Ein begutachteter Vergleich aus dem Jahr 2025 untersuchte Ergebnisse für Massivholz und Beton anhand von fünf Ökobilanzdatenbanken. Die Bandbreite war groß, und die Behandlung biogenen Kohlenstoffs war einer der Hauptgründe für die Unterschiede. Die Arbeit zeigt, warum die Wahl der Datenbank kein neutraler Hintergrundaspekt ist.

Dieselbe Vorsicht gilt für Stahl. Produktionsweg, Bilanzierung des Recyclinganteils, Energieversorgung, Produkttyp und regionale Daten können einen Faktor wesentlich beeinflussen. Für eine Option die niedrigste verfügbare Deklaration und für die andere einen Durchschnittsfaktor zu wählen, wäre kein ausgewogener Vergleich.

Ein guter Artikel oder ein Rechnerergebnis sollte die Annahmen daher sichtbar machen, anstatt sie in einer einzigen scheinbar autoritativen Zahl zusammenzufassen.

So entsteht eine A1–A3-Schätzung

Für jede Materialzeile lautet die Grundberechnung:

Materialmenge × A1–A3-CO₂-Faktor = geschätzte A1–A3-Emissionen

Mengen und Faktoreinheiten müssen zusammenpassen. Ein je Kilogramm angegebener Faktor muss beispielsweise mit einer Masse kombiniert werden, während eine Deklaration je Kubikmeter mit dem Volumen des deklarierten Produkts zu verbinden ist.

Die Ergebnisse der Materialzeilen werden addiert, um für jede Alternative eine Gesamtsumme zu erhalten. Die Summen dürfen anschließend nur verglichen werden, wenn Umfang und Funktion gleichwertig sind:

Differenz = Referenzsumme − Alternativsumme

Prozentuale Differenz = Differenz ÷ Referenzsumme × 100

Der Prozentsatz beschreibt die beiden eingegebenen Inventare. Er wird nicht zu einer allgemeinen Eigenschaft von Holz oder Stahl.

Was der FrameVerk-Rechner leistet und was nicht

Der FrameVerk-Rechner für graue Emissionen ist dafür vorgesehen, Emissionen der Produktphase A1–A3 aus einem vom Nutzer eingegebenen Materialinventar zu schätzen. Er kann Mengen, Faktoren und den Vergleich zwischen Referenz und Alternative an einer Stelle sichtbar halten. Wenn Daten zur biogenen Speicherung eingegeben oder angezeigt werden, sollten sie von fossilen und gesamten Indikatoren getrennt bleiben, damit nachvollziehbar ist, wie das Ergebnis zustande kommt.

Der Rechner entwirft kein Tragwerk, entscheidet nicht über die funktionale Gleichwertigkeit zweier Lösungen, validiert keine EPD, prognostiziert keine Nutzungsdauer, berechnet keine Transport- oder Baustellenemissionen und bescheinigt keine Konformität mit einer Methode für den gesamten Lebenszyklus. Diese Entscheidungen benötigen Projektdaten und gegebenenfalls eine qualifizierte fachliche Prüfung.

Der Rechner gehört hinter die Vergleichsmethode, wo klar ist, welche Angaben erforderlich sind. Die natürliche Handlung lautet: „Vergleichen Sie Ihr A1–A3-Materialinventar.“

Kurze Qualitätsprüfung vor der Nutzung des Ergebnisses

Vor der Angabe eines Prozentsatzes ist zu fragen:

• Erfüllen beide Alternativen dieselbe definierte Funktion?

• Enthält das Inventar alle materiell unterschiedlichen Komponenten?

• Decken beide Ergebnisse A1–A3 ab?

• Sind Quellen, Daten, Regionen und Einheiten der Faktoren dokumentiert?

• Wird biogener Kohlenstoff separat ausgewiesen und vorsichtig interpretiert?

• Sind die Ausschlüsse für Transport, Bau, Nutzung und Lebensende sichtbar?

Lautet eine Antwort nein, ist das Ergebnis noch nicht für eine belastbare vergleichende Aussage geeignet. Es kann weiterhin eine nützliche Arbeitsschätzung sein, muss aber entsprechend gekennzeichnet werden.

Holz und Stahl lassen sich sinnvoll vergleichen. Das glaubwürdige Ergebnis ist nicht die spektakulärste Zahl, sondern diejenige, die ein anderer Leser von Mengen zu Faktoren zurückverfolgen, reproduzieren und hinterfragen kann.

Quellen

• US Forest Service Research and Development, “Comparison of Embodied Carbon Footprint of a Mass Timber Building Structure with a Steel Equivalent,” 2024: https://research.fs.usda.gov/treesearch/67831

• Duan et al., “Exploring embodied greenhouse gas (GHG) emissions of mass timber construction: A comparative study of life cycle assessment databases,” Resources, Conservation and Recycling, 2025: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344925003696

• WoodWorks, “Mass Timber Comparative LCA Series,” Methoden- und Fallstudiensammlung, abgerufen am 30. Juli 2026. WoodWorks ist eine branchenfinanzierte Bildungsorganisation: https://www.woodworks.org/resources/mass-timber-comparative-lca-series/

• American Institute of Architects and Carbon Leadership Forum, “Embodied Carbon Toolkit for Architects,” abgerufen am 30. Juli 2026: https://carbonleadershipforum.org/download/35250/