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Editor in Chief: RAFFAELLO COSSU

MEASURING RECYCLABILITY – A KEY FACTOR FOR RESOURCE EFFICIENY EVALUATION

  • Franziska Struck - Institute for Infrastructure, Water, Resources and Environment, FH Münster, Germany
  • Sabine Flamme - Institute for Infrastructure, Water, Resources and Environment, FH Münster, Germany

Released under CC BY-NC-ND

Copyright: © 2022 CISA Publisher


Abstract

The construction sector is one of the largest consumers of raw materials and energy, as well as a producer of CO2 in the European Union. To reduce environmental pollution and to preserve raw materials and energy, resource-efficient building elements must be designed. Even if laws demand resource-efficient product design in the building sector, there is no independent evaluation system for the resource efficiency of building elements (e.g., walls, roofs, floors). Such an evaluation should take the whole life cycle into account. The measurement of reusability and recyclability is therefore necessary. This article, therefore, describes the development of an evaluation system for reusability and recyclability to be included in resource efficiency assessment. Existing approaches and the special requirements of the building sector are considered. Finally, a practical example shows that the developed system is suitable for the assessment of reusability and recyclability. It can be used for the comparison of different construction methods or for the comparison of specific designs or products; thus, the evaluation system is helpful for architects as well as for product designers.

Keywords


Editorial History

  • Received: 08 Feb 2022
  • Revised: 20 Dec 2022
  • Accepted: 21 Dec 2022
  • Available online: 24 Feb 2023

References

Addis, W., & Schouten, J. (2004). Principles of design to faciliate reuse and recycling (Vol. 607). CIRIA

Akca, N., Bruns, A. S., Fromen, B., & Zelewski, Stephan. (2012). Case-Study-Guide: Basics - Illustrative examples - Notes for seminar papers. Logos-Verl. https://www.logos-verlag.de/cgi-bin/engbuchmid?isbn=3089&lng=deu&id=

Akinade, O. O., Oyedele, L. O., Ajayi, S. O., Bilal, M., Alaka, H. A., Owolabi, H. A., Bello, S. A., Jaiyeoba, B. E., & Kadiri, K. O. (2017). Design for Deconstruction (DfD): Critical success factors for diverting end-of-life waste from landfills. Waste Management (New York, N.Y.), 60, 3–13.
DOI 10.1016/j.wasman.2016.08.017

Bach, V., Berger, M., Henßler, M., Kirchner, M., Leiser, S., Mohr, L., Rother, E., Ruhland, K., Schneider, L., Tikana, L., Volkhausen, W., Walachowicz, F., & Finkbeiner, M. (2016). Messung von Ressourceneffizienz mit der ESSENZ-Methode: Integrierte Methode zur ganzheitlichen Bewertung. Springer

Brennan, J., Ding, G., Wonschik, C. R., & Vessalas, K. (2014). A Closed-Loop System of Construction and Demolition Waste Recycling. In Q. Ha, X. Shen, & A. Akbarnezhad (Eds.), Proceedings of the International Symposium on Automation and Robotics in Construction (IAARC), Proceedings of the 31st International Symposium on Automation and Robotics in Construction and Mining (ISARC). International Association for Automation and Robotics in Construction (IAARC).
DOI 10.22260/ISARC2014/0066

Building Research Establishment Ltd (Ed.). (2019). Technical Standards - BREEAM. https://www.breeam.com/discover/technical-standards/

Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (Ed.). (2017). Nutzungsdauern von Bauteilen für Lebenszyklusanalysen nach Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB). https://www.nachhaltigesbauen.de/fileadmin/pdf/Nutzungsdauer_Bauteile/BNB_Nutzungsdauern_von_Bauteilen_2017-02-24.pdf

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (Ed.). (2015). Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) Büro- und Verwaltungsgebäude - Version V 2015: BNB_BN 4.1.4, Rückbau, Trennung und Verwertung. https://www.bnb-nachhaltigesbauen.de/fileadmin/steckbriefe/verwaltungsgebaeude/neubau/v_2015/BNB_BN2015_414.pdf

Cradle to Cradle Products Innovation Institute (Ed.). (2021). cradle to cradle certified version 4.0: Product standard. https://cdn.c2ccertified.org/resources/certification/standard/STD_C2C_Certified_V4.0_FINAL_031621.pdf

Cradle to Cradle Products Innovation Institute (Ed.). (2022, April 21). C2C in construction: orientation for municipalities. Berlin. https://c2c-bau.org/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=einladung_digitale_praesentation_der_handreichung_c2c_im_bau_orientierung_fuer_kommunen_2_maerz_2022&utm_term=2022-07-27

Crowther, P., Shalaby, M., & Saitou, K. (2008). Design for Disassembly With High-Stiffness Heat-Reversible Locator-Snap Systems. Journal of Mechanical Design, 130(12), 121701.
DOI 10.1115/1.2991134

Cruz Rios, F., Chong, W. K., & Grau, D. (2015). Design for Disassembly and Deconstruction - Challenges and Opportunities. Procedia Engineering, 118, 1296–1304.
DOI 10.1016/j.proeng.2015.08.485

Dawes, J. (2008). Do data characteristics change according to the number of scale points used? An experiment using 5 point, 7 point and 10 point scales. International Journal of Market Research(Vol 50, No. 1), 157–184. https://www.researchgate.net/publication/228445427_Do_Data_Characteristics_Change_According_to_the_Number_of_Scale_Points_Used_An_Experiment_Using_5_Point_7_Point_and_10_Point_Scales

Densley Tingley, D. (2012). Design for Deconstruction: An Appraisal [Dissertation]. University of Sheffield, Sheffield. https://www.researchgate.net/publication/279440677_Design_for_Deconstruction_an_appraisal

Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (Ed.). (2018a). Grundstruktur des DGNB Systems. https://static.dgnb.de/fileadmin/de/dgnb_system/Nutzungsprofile/Kriterienuebersicht/Kriterienuebersicht_DGNB_System_Version2018.pdf?m=1516093268&

Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (Ed.). (2018b). Rückbau- und Recyclingfreundlichkeit (Technische Qualität TEC 1.6). https://static.dgnb.de/fileadmin/de/dgnb_system/version2018/05_TEC1.6_Rueckbau--und-Recyclingfreundlichkeit.pdf?m=1540451693&

Durmisevic, E. (Ed.). (2009). CIB: no. 323. Lifecycle design of buildings, systems and materials: Conference proceedings. International Council for Building Research Studies and Documentation (CIB), Working Commission W115; University of Twente. https://www.irbnet.de/daten/iconda/CIB14264.pdf

Durmisevic, E. (2019). Deliverable D8, Reversible Building Design: Reuse Potential Tool. https://www.bamb2020.eu/wp-content/uploads/2019/02/D8-Reuse-Potential-Tool.pdf

El Housni, M. (2019). Schließung von Kreisläufen für Baustoffe des Innenausbaus [Masterarbeit]. Fachhochschule Münster, Münster

Europäische Kommission (Ed.). (21.02.20). Circular Economy: Principles of Building Design. https://ec.europa.eu/docsroom/documents/39984/attachments/1/translations/en/renditions/native

European Commission (Ed.). (November 2018). European Construction Sector Observatory - Analytical Report: Improving energy and resource efficiency. https://ec.europa.eu/docsroom/documents/33121/attachments/1/translations/en/renditions/native

Directive 2008/98/EC of the european parliament and of the council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives, OJ L150, p.109 (2018). European Waste Framework Directive

Eurostat (Ed.). (2020, December 8). Statistics Explained, Waste statistics: Total waste generation. https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Waste_statistics#Waste_generation_excluding_major_mineral_waste

Eurostat (Ed.). (2021). EU’s material consumption at 14 tonnes per person in 2019. https://ec.europa.eu/eurostat/de/web/products-eurostat-news/-/ddn-20210319-2

Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBSR) at the Federal Office for Building and Regional Planning (Ed.). (2017). Useful lives of building components for life cycle analyses according to the Sustainable Building Assessment System (BNB). https://www.nachhaltigesbauen.de/fileadmin/pdf/Nutzungsdauer_Bauteile/BNB_Nutzungsdauern_von_Bauteilen_2017-02-24.pdf

Figl, H., Thurner, C., Dolezal, F., Schneider-Marin, P., & Nemeth, I. (Februar 2019). A new Evaluation Method for the End-of-life Phase of Buildings. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/225/1/012024/pdf
DOI 10.1088/1755-1315/225/1/012024

German Engineers’ Association (VDI) (03-2018). Resource efficiency: Evaluation of the raw material expense (VDI 4800-2). Berlin. Beuth Verlag GmbH

Green Building Initiative (Ed.). (2020). Green Building Initiative : LEED vs. Green Globes: Green Globes: A Practical Alternative to LEED. https://thegbi.org/green-globes-certification/why-green-globes/compare?gclid=CKyN-YSF98cCFUVlfgod8NsAjQ

Guy, B., & Ciarimboli, N. (2008). DfD: Design for Disassembly in the built environment: A Guide to Close Loop Design and Building. Seattle. Hamer Center

Heller, N. (2022). Entwicklung und Bewertung von Entsorgungsstrategien für Wärmedämmverbundsysteme mit expandiertem Polystyrol (1. Auflage). Schriftenreihe zur Aufbereitung und Veredlung: Vol. 82. Shaker

Hillebrandt, A., Riegler-Floors, P., Rosen, A., & Seggewies, J. (2018). Recycling Atlas: Gebäude als Materialressource (1. Auflage). DETAIL Atlas. Detail Business Information GmbH

Hüske, K. (2001). Nachhaltigkeitsanalyse demontagegerechter Baukonstruktionen: Entwicklung eines Analysemodells für den Entwurf von Gebäuden. Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2001. Dissertation / Institut für Massivbau, Technische Universität Darmstadt: Vol. 2. Inst. für Massivbau

Jäger, W. (2013). Entwicklung der Grundprinzipien für voll rezyklierbare, modulare, massive Bauweisen in Breitenanwendung auf 0-Energiebasis: Schlussbericht. Forschungsinitiative ZukunftBau F: Vol. 2854. Fraunhofer IRB-Verl

Kreislaufwirtschaft Bau (Ed.). (2018). Mineralische Bauabfälle - Monitoring 2016: Bericht zum Aufkommen und zum Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2016. Berlin. http://www.kreislaufwirtschaft-bau.de/Arge/Bericht-11.pdf

Kühnapfel, J. B. (2021). Scoring und Nutzwertanalysen: Ein Leitfaden für die Praxis. Springer Gabler. http://www.springer.com/
DOI 10.1007/978-3-658-34810-6

Likert, R. (1931). A technique for the measurement of attitudes. New York University, New York

Madaster Services B.V. (Ed.). (2018). Madaster Circularity Indicator explained. Utrecht. https://docs.madaster.com/files/Madaster_Circularity_Indicator_explained_v1.1.pdf

Meyer, F., & Flamme, S. (2019). Blick aufs Ganze: Die Bewertung der Ressourceneffizienz einer Baukonstruktion wird durch ihren gesamten Lebenszyklus beeinflusst. Resource, 32(1), 29–34

Mohamed Sultan, A. A., Lou, E., & Mativenga, P. T. (2017). What should be recycled: An integrated model for product recycling desirability. Journal of Cleaner Production, 154, 51–60.
DOI 10.1016/j.jclepro.2017.03.201

natureplus e.V. (Ed.). (2011). Vergaberichtlinie 0000, Basiskriterien: Zur Vergabe des Qualitätszeichens nature plus. https://www.natureplus.org/fileadmin/user_upload/pdf/cert-criterias/RL00Basiskriterien.pdf

Platform CB’23 (Ed.). (2020). Measuring circularity: Working agreements for circular construction. https://platformcb23.nl/images/downloads/Platform_CB23_Guide_Measuring_circularity_2.0.pdf

Rosen, A. (2021). Urban Mining Index: Entwicklung einer Systematik zur quantitativen Bewertung der Kreislaufkonsistenz von Baukonstruktionen in der Neubauplanung. Fraunhofer IRB Verlag

Saleh, T. M., & Chini, A. R. (2009). Building green via design for deconstruction and adaptive reuse. In E. Durmisevic (Ed.), CIB: no. 323. Lifecycle design of buildings, systems and materials: Conference proceedings. International Council for Building Research Studies and Documentation (CIB), Working Commission W115; University of Twente

Schiewerling, M. (2019). Hindernisse und Lösungsansätze bei der Bewertung der Rezyklierfreundlichkeit von Anschlusskonstruktionen. In S. Flamme (Ed.), Münsteraner Schriften zur Abfallwirtschaft: Vol. 18. 16. Münsteraner Abfallwirtschaftstage (1st ed., pp. 323–328). IVD Druck; IWARU

Schneider, U., Böck, M., & Mötzl, H. (2011). recyclingfähig konstruieren: Subproject 3 zum Leitprojekt “gugler! build & print triple zero” (Berichte aus Energie- und Umweltforschung No. 21). Wien. https://nachhaltigwirtschaften.at/de/hdz/projekte/gugler-build-print-triple-zero-subprojekt-3-recyclingfaehig-konstruieren.php

Schröder, M., & Pocha, A. (Eds.). (2015). Bauen im Bestand. Abbrucharbeiten: Grundlagen, Planung, Durchführung (3. aktualisierte und erw. Aufl.). Verlag: R. Müller

Schuh, H. (2019). Entscheidungsverfahren zur Umsetzung einer nachhaltigen Entwicklung (Dresdner Beiträge zur Betriebswirtschaftlehre 45/01). https://core.ac.uk/download/pdf/236363212.pdf

Schwede, D., & Störl, E. (2017). Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen. Bautechnik(94 (1)), 1–9.
DOI 10.1002/bate.201600025

U.S. Green Building Council (Ed.). (2020). LEED v4.1 building design and construction. https://www.usgbc.org/leed/v41#bdc

Vefago, L. H. M., & Avellaneda, J. (2013). Recycling concepts and the index of recyclability for building materials. Resources, Conservation and Recycling, 72, 127–135.
DOI 10.1016/j.resconrec.2012.12.015

Verein deutscher Ingenieure (VDI) (Juli 2002). Recyclingorientierte Produktentwicklung (VDI 2243). Düsseldorf. Beuth Verlag GmbH

Verein eco-bau (Ed.). (2019). Methodik Baumaterialien: Bewertung von Baumaterialien und Bauprodukten nach ökologischen Kriterien (Methodik und Anhang 1). Zürich. https://www.eco-bau.ch/resources/uploads/Methodik_eco-bau/2019_A1_Methodik_eco-bau_Bericht_2019_d.pdf

Vogdt, F. U., Schenk, A., & Koc, A. (2019). Urban Mining: Leitfaden zur Vermeidung nicht recyclingfähiger Bauabfälle bei künftigen kommunalen Hochbauvorhaben. Forschungsinitiative ZukunftBau. Fraunhofer IRB Verl

Wiltshire, J. (2008). Recyclability efficiency metric: Development of options for setting client procurement requirements for recyclability in construction projects. http://www.wrapni.org.uk/sites/files/wrap/Recyclability%20Efficiency%20Metric.pdf

Zangemeister, C. (1970). Nutzwertanalyse in der Systemtechnik: Eine Methodik zur multidimensionalen Bewertung und Auswahl von Projektalternativen (1. Auflage). Prof. Dr.-Ing. Christof Zangemeister. https://www.zvab.com/servlet/BookDetailsPL?bi=22461374232&searchurl=an%3Dzangemeister%26sortby%3D20%26tn%3Dnutzwertanalyse%2Bin%2Bder&cm_sp=snippet-_-srp1-_-title1