ZeRoRe

Forschungsantrag Zukunft Bau

Titel des Vorhabens: Zerore – Grundlagen für ein zentrales Rohstoffregister zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Prognose stofflicher Ressourcen im Bauwesen

1. Ausgangslage und Problemstellung

Eine funktionierende Kreislaufwirtschaft im Bauwesen setzt eine detaillierte Kenntnis über Art, Menge, Lagerorte und Nutzungsverläufe von Rohstoffen voraus. Zwar existieren bereits Materialkataster und Baustoffregister auf regionaler oder objektspezifischer Ebene, ein zentrales, digital gestütztes Rohstoffregister auf nationaler Ebene fehlt jedoch vollständig. Dadurch bleiben wertvolle Potenziale zur Wiederverwendung mineralischer Rohstoffe (z. B. Kies, Kalk, Ton, Gips, Lehm, Sand) ungenutzt, was zu einer ineffizienten Ressourcennutzung, erhöhtem Primärrohstoffbedarf und einer zunehmenden Gefährdung der Rohstoffsicherheit führt.

Gleichzeitig steigt der Bedarf an Transparenz und Planbarkeit in Bezug auf vorhandene und zukünftig verfügbare Rohstoffe. Insbesondere vor dem Hintergrund drohender Ressourcenengpässe und geopolitischer Unsicherheiten ist ein intelligentes, vorausschauendes Rohstoffmanagement elementar.

2. Zielsetzung des Projekts

Ziel des Forschungsvorhabens ist die konzeptionelle und technische Grundlagenerforschung eines zentralen Rohstoffregisters (Zerore), das als digitales Gedächtnis aller mineralischen Rohstoffe im Bauwesen dient. Es soll eine Plattform entstehen, die mittels digitaler Zwillinge, KI-gestützter Datenverarbeitung und blockchainbasierter Transparenz folgende Funktionen erfüllt:

• Erfassung aller mineralischen Rohstoffe eines Landes

• Verknüpfung mit Informationen zu Lagerung, Einsatz, Umbau, Rückbau und Wiederverwertung

• Nachverfolgbarkeit von Materialflüssen und Eigentumsverhältnissen

• Möglichkeit zur Prognose von Engpässen, Überhängen und regionalen Verfügbarkeiten

• Schaffung einer Grundlage für digitalen Rohstoffhandel und KI-gestützte Planungsprozesse

3. Innovationsgehalt

Das geplante Register stellt ein Novum dar: Es verlagert den Fokus von bauteilbezogenen Materialien auf die zugrunde liegenden Rohstoffe – über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg. Die Verwendung von digitalen Zwillingen für Rohstoffe, kombiniert mit KI-gestützter Organisation und Blockchain-Technologie zur fälschungssicheren Nachverfolgung, ermöglicht eine bisher unerreichte Datentiefe und Systemtransparenz.

Das Projekt bietet damit die Grundlage für eine digitale Infrastruktur, die zirkuläre Wertschöpfungsketten im Bauwesen überhaupt erst messbar, steuerbar und wirtschaftlich sinnvoll macht.

4. Arbeitspakete und Vorgehensweise

AP 1 – Bestandsaufnahme & Analyse

• Erhebung bestehender Register, Materialpässe, Normen und Datenstrukturen

• Identifikation relevanter Rohstoffe im Bauwesen

• Bewertung bestehender Technologien zur digitalen Erfassung und Verfolgung

AP 2 – Konzeption digitaler Rohstoffzwillinge

• Definition der Anforderungen an digitale Identitäten für Rohstoffe

• Entwicklung eines interoperablen Metadatenmodells

• Festlegung von Schnittstellen zu BIM, GIS und Materialdatenbanken

AP 3 – Systemarchitektur & Technologievergleich

• Untersuchung geeigneter Blockchain-Technologien oder alternativer Ledger-Systeme

• KI-basierte Klassifikation, Prognose und Optimierung

• Entwicklung eines modularen Systemdesigns für die Umsetzung

AP 4 – Anwendungsfelder & Impactanalyse

• Entwicklung von Szenarien für Nutzung in Planung, Rückbau, Handel, Politik

• Quantifizierung möglicher Einsparungen und Ressourceneffekte

• Stakeholder-Workshops zur Einbindung relevanter Akteure

AP 5 – Umsetzungsperspektive & Roadmap

• Ableitung einer Strategie für ein Folgeprojekt zur technischen Realisierung

• Definition regulatorischer, organisatorischer und technischer Voraussetzungen

5. Erwartete Ergebnisse

• Struktur und Datenmodell für digitale Rohstoffzwillinge

• Technologiebewertung zur Umsetzung eines zentralen Registers

• Konzept für Systemarchitektur, Zugriffsrechte und Datensicherheit

• Handlungsempfehlungen für Politik, Verwaltung und Baupraxis

• Roadmap für Folgeprojekt zur Implementierung von Zerore

6. Bedeutung für Zukunft Bau / gesellschaftliche Relevanz

Zerore ist ein Schlüsselelement für eine zukunftsfähige Kreislaufwirtschaft im Bauwesen. Es schafft die Voraussetzung für die konsequente Wiederverwendung endlicher Rohstoffe, fördert ressourceneffizientes Planen und Bauen, ermöglicht vorausschauendes Krisenmanagement und unterstützt nachhaltige Standortentscheidungen.

Für die Zukunft Bau-Initiative liefert das Vorhaben einen systemischen Baustein zur Digitalisierung und Nachhaltigkeit der gebauten Umwelt.

7. Projektrahmen (geschätzt)

• Projektlaufzeit: 18 Monate

• Antragsteller: [Platzhalter Name / Institution]

• Partner: [z. B. Universität, IT-Entwickler, Bauwirtschaft, Kommunen]

• Benötigtes Budget: [Platzhalter: ca. 350.000 € für Grundlagenforschung]

8. Weiterführung

Auf Basis der Ergebnisse soll ein Folgeprojekt zur technischen Entwicklung und prototypischen Implementierung des Systems gestartet werden. Mögliche Anwendungspartner sind Kommunen, Bauunternehmen, Rohstoffhändler sowie die öffentliche Hand (z. B. für Materialkataster).

📝 Arbeitstitel Forschungsantrag

„Zerore – Grundlagen für ein zentrales Rohstoffregister zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Prognose stofflicher Ressourcen im Bauwesen“
(Alternative: „Grundlagen für ein digitales Rohstoffregister als Schlüssel zur zirkulären Ressourcenwirtschaft“)

💡 Kurzzusammenfassung für den Antrag (Entwurf)

Zielsetzung:
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die konzeptionelle und technische Grundlagenerforschung eines zentralen Rohstoffregisters (Zerore), das in der Lage ist, sämtliche mineralischen Rohstoffe eines Landes über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg digital zu erfassen, zu identifizieren und nachzuverfolgen.

Innovationsgehalt:
Im Fokus steht die Entwicklung eines Systems, das:

• auf digitalen Zwillingen der Rohstoffe basiert,
  
  

• mithilfe von KI und blockchain-ähnlicher Infrastruktur sämtliche Materialflüsse, Umbauten, Rückbauten und Handelsbewegungen registriert,
  
  

• damit transparente Stoffverläufe, Echtheitsnachweise und Verfügbarkeitsprognosen ermöglicht,
  
  

• und so eine verlässliche Ressourcengrundlage für zukunftsfähiges Planen, Bauen und Wirtschaften schafft.
  
  

Bedeutung:
Ein solches Register ist ein zentrales Werkzeug zur Umsetzung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft im Bauwesen, zur Krisenprävention bei drohenden Ressourcenengpässen und zur Förderung materialeffizienter Planungsprozesse.

Aufbau des Vorhabens:

1. Analyse des Status quo: bestehende Materialregister, Kreislaufsysteme, Normierungsfragen
   
   

2. Entwicklung einer Struktur für digitale Rohstoffzwillinge (inkl. Taxonomie, Identitäten, Metadatenmodelle)
   
   

3. Konzept für eine technische Infrastruktur (z. B. blockchainbasiert)
   
   

4. Anwendungsszenarien & ökonomischer Impact
   
   

5. Roadmap für technische Umsetzung in Folgeprojekt
   
   

🔧 Mögliche Schlagworte für Antrag & Förderkontext

• Circular Economy
  
  

• Ressourcenmonitoring
  
  

• Digitale Zwillinge für Rohstoffe
  
  

• Materialverfolgung
  
  

• Resiliente Rohstoffversorgung
  
  

• Stoffstromtransparenz
  
  

• Digitale Infrastruktur Bauwesen
  
  

• KI im Ressourcenmanagement
  
  

• Materialpass auf Rohstoffebene