Projekt

Produktgestaltung mit Sekundärrohstoffen in der Baustoff- und Keramikindustrie

Problemstellung:

Einen der größten Abfallströme in Bayern stellen die Sekundärrohstoffe in Form von Bauschutt dar. Die Abnahme an natürlichen Ressourcen und die zunehmende Verknappung von Deponieraum können mit dem gegenwärtigen Stand der Technik auf dem Sektor des Bauschuttrecyclings nicht beantwortet werden. Vom Bauschutt, der sich hauptsächlich aus Ziegel, Beton und Mörtel zusammensetzt, werden gegenwärtig zwar etwa 61% recycelt, doch nur knapp 17% davon erfahren ein hochwertiges Recycling, wie etwa im Hochbau. Recycling-Baustoffe werden derzeit vornehmlich im Straßen- oder Erdbau eingesetzt. In dem Projekt sollen Aufbereitungsverfahren für Bau­ und Keramikschutt entwickelt werden, um hochwertige Sekundärrohstoffe mit definierten Eigenschaften zu gewinnen.

Bauabfälle in Bayern 2012 (gesamt: 45.579.000 t):

Ziel:

Das Projektziel ist die Entwicklung einer innovativen Technologie zur Herstellung von porösen Recyclinggranulaten mit definierten Eigenschaften aus heterogenen, feinkörnigen mineralischen und keramischen Sekundärrohstoffen. Diese sollen im Hochbau, als Zuschlagstoff für Leichtbeton, zur Wärmedämmung, für den Schallschutz oder auch als Trägermaterial für Pflanzennährstoffe eingesetzt werden. Ferner sollen aus Pressgranulatabfall, Rohrscherbenbruch, fehlerhaften ungebrannten Keramikprodukten, Keramikbruch und Sekundärmaterial aus der Sprühgranulation neue Keramikprodukte durch Mischen mit hohen Anteilen an Sekundärbaustoffen hergestellt werden. Dies soll zum einen eine hochwertige Wiederverwendung der Baustoff- und Keramikabfälle sowie eine Vergrößerung des Keramikrohstoffstroms bewirken, wodurch kostengünstige und konkurrenzfähige Keramikprodukte entstehen können.

Das Sulfatproblem:

In etwa 10 % der deutschen Gebäudesubstanz steckt Gips, beispielsweise als Putz, Estrich oder in Form von Platten.  Gipshaltige Baustoffabfälle werden bisher aufgrund des enthaltenen Sulfats hauptsächlich deponiert. Beim Recycling kann dieser sich lösen und somit die gesetzlich geregelte, zulässige Sulfatmenge im Abwasser überschreiten.

Im Projekt werden daher Möglichkeiten zur Reduzierung des Sulfatgehalts anhand von Modellbaustoffen untersucht. Durch Zerkleinerung und Fraktionierung kann beispielsweise eine Anreicherung des Sulfats in bestimmten Fraktionen erfolgen. Hierzu wurden an der TH-Nürnberg zwei normgerechte Prüfstände zur Herstellung von Eluaten installiert. Durch Schadstoffuntersuchungen an den Eluaten können somit für die Baustoff- und Recyclingindustrie wichtige Aussagen über in den Baustoffen enthaltene Sulfatmengen getroffen werden.

Durch die Selektive Zerkleinerung wurde ein Werkzeug geschaffen, mit dem es möglich ist den Sulfatgehalt in bestimmten Fraktionen anzureichern und gezielt aus dem Recycling auszuschleusen. Ferner wurde der Sulfatgehalt in den Baustoffen durch Auslaugen reduziert, wodurch eine weitere Möglichkeit der Schadstoffreduzierung geschaffen wurde.

 

Die Recyclingprozesskette:

Um einen geschlossenen Stoffkreislauf innerhalb des Hochbaus zu realisieren und somit ein Downcycling bzw. die Entsorgung  zu vermeiden wurde ein Recyclingprozess geschaffen:

Der Prozess besteht aus verschiedenen Zerkleinerungsschritten des Ausgangsmaterials, simultaner Partikelcharakterisierung und anschließender Formgebung durch Agglomerieren der Stoffströme. Die so entstandenen Grüngranulate erfahren anschließende eine thermische Stabilisierung. Abhängig von den gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften der Granulate eignen sich zwei verschiedene Verfahren zur Härtung. Zum einen erfolgt diese als Glühbrand oder durch Sintern in einem Brennofen, alternativ dazu können durch Hydrothermale Härtung, wie in der Herstellung von Kalksandstein üblich, gute Ergebnisse erzielt werden.

Neben den Hochbauanwendungen kann auch ein gießfähiger Schlicker aus Ziegel- und Keramikbruch hergestellt werden, welcher nach dem Formgeben und Brennen als günstige und damit konkurrenzfähige Geschirrkeramik Anwendung findet.

Das Projekt wurde im Zuge des Forschungsverbunds ForCYCLE ausgeführt.

Ferner möchten wir uns bei unseren Projektpartnern, der Porzellanfabrik Walküre und dem Fraunhofer ICT bedanken.

Weitere Information finden Sie unter:

http://www.forcycle.de

https://www.ict.fraunhofer.de/

http://www.walkuere.de/

 

Ansprechpartner:  

Kevin Hefele

Arbeitsschwerpunkte:


-    Zerkleinerung der Baustoffe
-    Charakterisierung der Eigenschaften des Recyclingmaterials
-    Aufbauagglomeration und Grüngranulatherstellung
-    Charakterisierung der Produkteigenschaften

-    Thermische Härtung der Grüngranulate

-    Selektive Zerkleinerung

-    Normgerechte Elution und Schadstoffbestimmung der Baustoffe