Straßen sind Lebensadern. Ähnlich wie elektrische Leitungen oder Wasserrohre, die für die menschliche Grundversorgung unverzichtbar sind, befördern Straßen Menschen, Waren und Fahrzeuge, um den Zugang zu Nahrung, Familie, Gesundheitsversorgung, Bildung und Beschäftigung zu ermöglichen.
Der Straßenbau führt jedoch auch zur Abholzung von Wäldern und zum Verlust von Lebensraum für Wildtiere. Dazu trägt er mit den umfangreichen Treibhausgasemissionen durch Erdbewegungen, Bodenversiegelung, Einsatz von Schwermaschinen, Verbrauch von Baumaterialien und Förderung der Kultur des Privatfahrzeugbesitzes erheblich zum Klimawandel bei.
Die Verkehrsinfrastruktur kann ein entscheidender Faktor für Stabilität, Resilienz, Entwicklung und Wachstum sein. Daher sind Straßen in Entwicklungsländern wie Kolumbien, die tendenziell am stärksten von den negativen Auswirkungen des Klimawandels bedroht sind, besonders wichtig und daher auch besonders problematisch.
Im November 2024 erklärte die US-Behörde für internationale Entwicklung (USAID) in ihrem Länderprofil „Colombia Climate Change Country“: „Das Land Kolumbien ist zwar nicht für einen großen Kohlenstoffausstoß verantwortlich, jedoch sind die produktiven Wirtschaftsbranchen und einzigartigen Ökosysteme des Landes besonders anfällig für die Auswirkungen des Klimawandels. Kernbestandteile der Volkswirtschaft, wie etwa die Wasserkraft – die für zwei Drittel der Stromerzeugung zuständig ist – oder die Landwirtschaft, sind sehr anfällig für den Klimawandel. Klimaschwankungen, unregelmäßige Niederschläge oder langanhaltende Dürreperioden wirken sich unverhältnismäßig stark auf die traditionellen Lebensweisen der ländlichen und ethnischen Gemeinschaften des Landes aus.“
Diese Risiken haben die kolumbianische Regierung dazu veranlasst, ehrgeizige Klimaziele zu setzen – bei gleichzeitiger massiver Investition in den Bau und Ausbau des Straßennetzes. Dazu zählen die bis 2050 geplante Klimaneutralität sowie die Senkung der Treibhausgasemissionen bis 2030 um mehr als 50 %.
Angetrieben von einem wachsenden Engagement für die Kreislaufwirtschaft und einem starken Interesse an die digitale Transformation leistet das kolumbianische Bauunternehmen Conconcreto seinen Beitrag durch den Entwurf nachhaltigerer Straßen und Brücken. „Wir glauben fest an die Nachhaltigkeit“, so Tomás Trujillo, Direktor für BIM-Integration bei Conconcreto. „Wir müssen unsere Emissionen senken – die Menschheit hat keine andere Wahl.“
Weltweit besteht die überwiegende Mehrheit der Straßen und Brücken aus Beton und Stahl. Beide Werkstoffe tragen wesentlich zum Klimawandel bei. Nach Angaben des Weltwirtschaftsforums – WWF ist Beton nach Wasser das am häufigsten verwendete Material der Welt und die Zementherstellung ist für etwa 6 % der gesamten CO2-Emissionen weltweit verantwortlich. Noch mehr Kohlenstoffemissionen werden in der Stahlproduktion erzeugt: Mit einem weltweiten Anteil von 7 % aller vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen ist sie der Klimasünder Nummer eins unter den Fertigungsbranchen, so das WWF.
Um die Auswirkungen der Beton- und Stahlproduktion zu verringern, hat sich Conconcreto verpflichtet, geringere Mengen beider Materialien zu verwenden. „Wir verbessern die Straßenstruktur deutlich“, erklärt der BIM-Experte: Durch die Ausführung praktischer Belastungstests an Rammpfählen erzielt das Unternehmen eine genauere Tragfähigkeit sowie eine Reduzierung der Ungewissheiten in der Geotechnik. Mit diesem Verfahren wird die Vermeidung eines Overengineerings gefördert: Es werden nur so viele Materialien verwendet, wie für die Gewährleistung der strukturellen Integrität und Sicherheit des jeweiligen Projekts nötig sind. „Kennt man die maximale Bodentragfähigkeit, so kann man bessere Entscheidungen treffen und die Menge an verwendetem Beton und Stahl reduzieren.“
Da Kolumbien erdbebengefährdet ist, wendet Conconcreto bei Verkehrsinfrastrukturprojekten – insbesondere bei Brücken – eine weitere Strategie für nachhaltiges Bauen an: die seismische Isolierung. Dabei wird das Bauwerk vom Boden entkoppelt, so dass es bei Erdbewegungen während eines Erdbebens relativ ruhig bleibt.„Seismische Isolatoren funktionieren quasi als Gleitplattform für eine Brücke“, so Trujillo: Im Falle eines Erdbebens wirkten die Isolatoren wie ein Stoßdämpfer und damit schwinge die Brücke, anstatt zu wackeln. „Bei einer derartigen seismischen Aktivität sind leichtere Strukturen vorteilhaft. Man kann also mit der Einführung seismischer Isolatoren die Menge an Beton und Stahl reduzieren.“
Der Einsatz solcher Systeme ist gleichzeitig sicherer und nachhaltiger. „Ein Erdbeben bewegt den Boden. Wenn der Boden sich bewegt, bewegt sich auch die Struktur. Es ist also alles eine Frage der Energie“, so der BIM-Integration Direktor. „Je weniger Masse, desto weniger Energie wird in Bewegung gesetzt.“
Der Ansatz von Conconcreto im Bereich der Verkehrsinfrastruktur kommt in Bauvorhaben des Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) wie dem Projekt Nueva Calle 13 in Bogotá zum Tragen. Das 518,5 Millionen Euro teure Projekt zur Neugestaltung der Calle 13 wird die 21,4 km lange Straße in einen Korridor für den Nahverkehr verwandeln. Die Stadtverwaltung hat das Projekt in fünf Abschnitte unterteilt, von denen Conconcreto zwei baut. Die Fertigstellung der Straße ist für die Jahreswende 2026/27 geplant. Sie wird über 10 Fahrspuren verfügen, darunter eine ausschließlich für emissionsfreie öffentliche Busse reservierte Fahrspur in beiden Richtungen. Das Projekt umfasst außerdem fast 26 Hektar öffentlichen Raum, 9,3 Hektar Grünflächen, 1.819 neue Bäume und einen Radweg auf beiden Seiten der Straße. Für diese Leistung wurde Conconcreto mit dem Preis für das „Best Infrastructure Project“ bei den Autodesk 2024 Design & Make Awards ausgezeichnet.
Durch den Einsatz dieser Strategien zur Reduzierung der Beton- und Stahlverwendung wird Conconcreto die CO2-Bilanz des Projekt Calle 13 um schätzungsweise 25 Tonnen CO2-Äquivalent pro Jahr verbessern: Das entspricht der Menge an Kohlenstoff, die gebunden wäre, wenn das Unternehmen mehr als 10 Hektar Wald gepflanzt hätte.
Um den für Kolumbien nötigen wirtschaftlichen Nutzen zu erzielen, müssten Projekte wie Calle 13 sowohl sozial als auch ökologisch verantwortungsvoll geführt werden, so Trujillo. Es wird erwartet, dass durch das Projekt mehr als 2.000 Arbeitsplätze für hoch- und geringqualifizierte Arbeitskräfte geschaffen werden, wobei Letztere gemäß den kolumbianischen Vorschriften 30 % der Projektmitarbeitenden ausmachen müssen.
„Es ist kein Geheimnis, dass wir als Entwicklungsland mit Armut und Ungleichheit zu kämpfen haben. Mit diesen Vorschriften schafft die Regierung Möglichkeiten für Geringqualifizierte“, so der BIM-Experte: Solche Arbeitskräfte einzustellen und ihnen technische Kenntnisse für den Bau von Projekten wie der Calle 13 zu vermitteln, sieht er als eine Möglichkeit, die Wirtschaft anzukurbeln. „Wer eine Stelle ohne Vorkenntnisse antritt, erwirbt nach sechs, 12 oder 18 Monaten dort neue Fähigkeiten und hat dadurch die Möglichkeit, anderswo ein bis zu 50 % höheres Einkommen zu verdienen.“
Auch wenn im Planungs- und Ingenieurwesen die KI den Arbeitsmarkt rasch verändert, bleiben trotz des Einsatzes neuer Technologien viele Arbeitsplätze im Baugewerbe stabil und sicher. „Ich glaube nicht, dass man Geringqualifizierte durch KI ersetzen kann, denn wir brauchen immer noch Menschen, die Materialien transportieren und auf der Baustelle installieren“, so Trujillo.
Allein im Jahr 2023 verkürzten die Projekte des IDU mit Conconcreto als Generalunternehmer die Pendelzeiten für Kolumbianer um 33 %. Dabei wurden 3.300 Arbeitsplätze geschaffen und 323 Tonnen CO2-Äquivalent vermieden. Das Unternehmen hat außerdem 26 % der Bauabfälle wiederverwendet oder recycelt – und dieser Anteil wird mit Sicherheit noch steigen, denn Conconcreto hat den Ansatz des zirkulären Bauens verinnerlicht.
„Dieses Jahr war unsere Herausforderung, über das Nachhaltigkeitskonzept hinauszudenken, die Kreislaufwirtschaft zu verstehen und dann zu überlegen, wie sie in unserer Branche funktionieren könnte“, erklärt Trujillo. „Für uns besteht die Kreislaufwirtschaft aus vier Aspekten: Wenn wir weniger auf neue Rohstoffe angewiesen sein und durch solche Entscheidungen verantwortungsvoller mit unserem Planeten umgehen wollen, müssen wir darauf achten, weniger, länger und sauberer zu verbrauchen und Baustoffe wiederverwerten. Dadurch fördern wir die Reduzierung der CO2-Emissionen, die Erweiterung der Kreislaufwirtschaft und den Schutz der biologischen Vielfalt. Gleichzeitig können wir Effizienzgewinne für das Unternehmen erzielen.“
Weiter erläutert er: „In Bogotá herrscht ein akuter Mangel an Materialien für die gesamte Infrastruktur, die die Stadt derzeit baut. Die Kreislaufwirtschaft scheint also der einzige Weg in die Zukunft zu sein. Nicht der bessere, billigere oder konforme Weg, sondern der einzige Weg. Füllstoffe für Straßen mit den von uns benötigten mechanischen Eigenschaften werden wir in Bogotá nicht als neue Materialien finden. Eine Alternative wäre, in andere Städte oder weit entfernte Gebiete zu fahren – aber das wäre richtig teuer. Stattdessen müssen wir die Materialien verwenden, die bei unseren Projekten bereits zur Verfügung stehen – den vorrätigen Straßenbelag oder den Beton aus vorhandenen Gehwegen und umliegenden Gebäuden. Wir müssen die ganzen Werkstoffe sammeln, zerkleinern und als Füllmaterial verwenden.“
Sowohl in Kolumbien als auf der ganzen Welt müssen Planende die Kreislaufwirtschaft ebenso dringend annehmen, wie Bauunternehmer es schon heute tun. Konkret bedeutet das, im Planungsstadium bereits die letztendliche Entsorgung zu berücksichtigen. „Seit ein oder zwei Jahrhunderten bauen wir in dem Glauben, dass Gebäude für immer stehen werden. Das tun sie aber nicht“, so der BIM-Experte. „Irgendwann muss das Gebäude abgerissen werden, also gilt es so früh möglichst frühzeitig darüber nachzudenken, wie man das ganze Material wiederverwenden kann.“
Im Zuge der Umstellung auf eine neue, kreislauforientiertere Art der Planungs- und Bauprozesse setzt Conconcreto zunehmend auf digitale Technologien – einschließlich Software wie Autodesk Construction Cloud, BIM Collaborate Pro, Civil 3D, Navisworks oder Revit, die alle bei Projekten wie Nueva Calle 13 von entscheidender Bedeutung waren.
Laut Trujillo ist die Gebäudedatenmodellierung (BIM) besonders wichtig. In dicht bebauten städtischen Umgebungen wie Bogotá müssen Straßen- und Brückenbauende zahlreiche unterirdische Versorgungsleitungen berücksichtigen, darunter Abwasserkanäle, Wasserleitungen, Stromleitungen und Telekommunikationsnetze. Durch die Visualisierung von Projekten vor dem ersten Spatenstich und die einfache Weitergabe von Plänen an Beteiligte, die davon betroffen sein könnten, hilft die BIM Arbeitskräften aus dem Ingenieur- und Bauwesen, Kollisionen zu vermeiden, die zu unnötigem Zeit- und Kostenaufwand oder zu Materialverschwendung bei Projekten führen könnten.
„Bei Projekten, die mit der BIM-Methode geplant und ausgeführt werden, kommt es viel weniger zu Verzögerungen als ohne BIM“, so Trujillo. Der BIM-Experte nennt einige Statistiken vom IDU: nur 1-5 % der Projekte mit BIM geraten in Verzug, verglichen mit bis zu 25 % der Projekte ohne BIM. „Das macht einen riesigen Unterschied“, stellt er fest.
BIM macht Projekte nicht nur effizienter, sondern auch transparenter: Besonders wichtig ist das für öffentliche Projekte, die vom Steuerzahler finanziert werden. „In Kolumbien stehen solche Projekte unter der ständigen Aufsicht der Kontrollbehörden und der allgemeinen Bevölkerung“, meint Trujillo. „BIM ist eine wirklich gute Option, um Projektinformationen für alle Beteiligten klarer zu machen: In welchem Stadium befindet sich das Projekt? Wohin fließt das Geld? Wie kommt der Generalunternehmer voran? Man kann BIM nutzen, um mitzuteilen, was im Projekt vor sich geht. Dies wird dazu beitragen, dass sich mehr Menschen für das Projekt engagieren, was wiederum zu mehr Transparenz führt.“
Nach Angaben des IDU werden mittlerweile bei 92% aller neuen Infrastrukturprojekte in Bogotá die Projektprozesse und -leistung durch BIM optimiert. Doch Unterstützung für Partnerunternehmen anzubieten, die mitten in der digitalen Transformation stehen, ist mit Herausforderungen verbunden. „Das Verständnis dafür, dass BIM mehr ist als nur eine Software oder eine Datenbank, ist ein Grundpfeiler innerhalb und außerhalb des Instituts“, erklärt José Javier Suárez, der Direktor für Stadtentwicklung beim IDU. „Widerstand gegen den Wandel zeigt ein Verständnis für die Schwierigkeiten der traditionellen Art der Projektverwaltung. Aus diesem Grund arbeitet das IDU an Schulungsprozessen für die Umsetzung von BIM sowie an Werkzeugen zu ihrer Verwaltung.“
Aus der Perspektive der Nachhaltigkeit sind Daten das wichtigste Nebenprodukt von BIM. „Der erste Schritt bei Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft ist die Messung, denn nur so kann man Verbesserungen erkennen“, sagt Trujillo: Conconcreto könne BIM-Daten aus früheren Projekten zusammenfassen, um eine Baseline zu erstellen, mit deren Hilfe die Einsparungen bei Beton, Stahl oder anderen Werkstoffen gemessen werden könnten. „Ohne BIM wird es künftig fast unmöglich sein, zu messen, wo man steht oder was man leistet.“
Laut Trujillo kann BIM im großen Maßstab noch mehr bewirken, da bis zu 80 % der von der Bauwirtschaft erzeugten Daten ungenutzt bleiben: „Der Einzelhandel, die Finanzbranche und das Gesundheitswesen nutzen immer mehr Daten und führen immer mehr Analysen durch. So weit sind wir noch nicht“, sagt er weiter. „Als Branche haben wir immer noch einen Mangel an vielen strukturierten Daten, die wir analysieren könnten, um bessere Entscheidungen zu treffen.“
Tomás Trujillo, Direktor für BIM-Integration, Conconcreto
Letztendlich wird die KI durch die Automatisierung der Datenerfassung und -analyse helfen können. „Allein mit BIM ist schon viel möglich, und KI wird BIM auf die nächste Stufe heben“, so Trujillo. Indem sie Fachkräfte im Planungs- und Ingenieurwesen mehr Spielraum für die Entwicklung neuer Lösungen der größten Herausforderungen im Bereich Abfall und Emissionen schafft, kann KI in der Zwischenzeit zu mehr Nachhaltigkeit und Kreislauforientierung beitragen. „Unser KI-Ansatz lautet momentan so: keine Zeit mit dem Aufzeichnen von Besprechungen, dem Anfertigen von Notizen oder dem Schreiben von E-Mails verschwenden. Lass dir von der KI bei solchen Büroarbeiten helfen, damit du mehr Zeit hast, über das Projekt nachzudenken und zu überlegen, wie du dessen Design und Konstruierbarkeit optimieren kannst“, sagt Trujillo. „Durch die KI haben wir mehr Zeit, über Themen nachzudenken, für die wir normalerweise keine Zeit haben: So können wir uns kritischer mit ihnen auseinandersetzen.“
Kolumbien treibt die Übernahme von Smart-City-Modellen durch gezielte staatliche Maßnahmen zur Förderung von der digitalen Transformation und KI voran. Laut Suárez ist es zwar noch ein weiter Weg, bis das volle Potenzial der KI ausgeschöpft ist, dennoch arbeitet das IDU schon an Verbesserungen in der Produktivität durch den Einsatz von Big Data und KI in Verbindung mit BIM.
„Hauptziel ist die Effizienz und Automatisierung von Planungs- und Bauprozessen“, erklärt der Direktor für Stadtentwicklung. „Wir sind nicht weit davon entfernt, die für die Zeit- und Kostenoptimierungen nötige Synergie zu erreichen: Wir gehen Routineaufgaben an und integrieren generative KI. Sogar eine Berechenbarkeitsanalyse, wie etwa für das Risikomanagement, ist möglich.“
Das verspricht der Einsatz von Technologie beim Verkehrsinfrastrukturbau sowohl in Kolumbien als auch auf der ganzen Welt. „Die digitale Transformation ist kein Selbstzweck. Vielmehr ist sie das Mittel zur Realisierung von mehr Effizienz, Nachhaltigkeit und Produktivität im Bausektor“, sagt Trujillo. „Denken Sie an den Gesundheitssektor oder das Finanzsystem. Wie können all diese anderen Branchen florieren? Schaut man sich doch nur mal um, wird man feststellen, dass die Technologie dafür verantwortlich ist. An die Technologie müssen also weiterhin glauben und neue Wege finden, sie zu nutzen.“
