Natürliche Radionuklide in Baumaterialien Bei der Verwendung von Gesteinen und Erden zu Bauzwecken können in diesen Materialien enthaltene oder aus ihnen freigesetzte Radionuklide zu einer Strahlenexposition der Bevölkerung führen. Der Mittelwert der durch die natürlichen Radionuklide in den Baustoffen bedingten Gamma-Ortsdosisleistung ( ODL ) in Gebäuden beträgt rund 80 Nanosievert pro Stunde. Werte der ODL über 200 Nanosievert pro Stunde sind selten. Die in Deutschland in großen Mengen traditionell verwendeten Baustoffe sind im Allgemeinen nicht die Ursache für erhöhte Strahlenexpositionen durch Radon in Gebäuden. Naturwerksteine können in allen Bereichen des Bauens im Hausinneren und im Freien eingesetzt werden Bei der Verwendung von Gesteinen und Erden zu Bauzwecken können in diesen Materialien enthaltene oder aus ihnen freigesetzte Radionuklide zu einer Strahlenexposition der Bevölkerung führen. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Radionuklide aus den radioaktiven Zerfallsreihen von Uran -238, Thorium-232 sowie Kalium-40. Ursachen der durch natürliche Radionuklide in Baustoffen verursachten Strahlenexposition beim Aufenthalt in Gebäuden sind die von den Radionukliden in den Baumaterialien ausgehende, von außen auf den Körper wirkende Gammastrahlung sowie die Inhalation des aus den Baumaterialien in die Räume freigesetzten Gases Radon und seiner Zerfallsprodukte. Untersuchung und Bewertung Seit über 40 Jahren werden in Deutschland Untersuchungen und Bewertungen der natürlichen Radioaktivität in Baustoffen und Bauprodukten durchgeführt. Daher liegen im Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) von mehr als 1.500 Proben von Natursteinen, Baustoffen und mineralischen Reststoffen Daten der spezifischen Aktivitäten der relevanten Radionuklide vor. Aktualisierte Untersuchungen an 120 Baustoffproben aus dem Jahr 2007 sind im BfS-Bericht BfS-SW-14/12 veröffentlicht worden. An einer großen Anzahl von Proben wurde zusätzlich die Radonfreisetzung bestimmt. Spezifische Aktivitäten natürlicher Radionuklide in Natursteinen, Baustoffen und Reststoffen (angegeben sind Mittelwert und Bereich (in Klammern) in Becquerel pro Kilogramm) Material Radium-226 Thorium-232 Kalium-40 Granit 100 (30 - 500) 120 (17 - 311) 1.000 (600 - 4.000) Gneis 75 (50 - 157) 43 (22 - 50) 900 (830 - 1.500) Diabas 16 (10 - 25) 8 (4 - 12) 170 (100 - 210) Basalt 26 (6 - 36) 29 (9 - 37) 270 (190 - 380) Granulit 10 (4 - 16) 6 (2 - 11) 360 (9 - 730) Kies, Sand, Kiessand 15 (1 - 39) 16 (1 - 64) 380 (3 - 1.200) Natürlicher Gips, Anhydrit 10 (2 - 70) < 5 (2 - 100) 60 (7 - 200) Tuff, Bims 100 (< 20 - 200) 100 (30 - 300) 1.000 (500 - 2.000) Ton, Lehm < 40 (< 20 - 90) 60 (18 - 200) 1.000 (300 - 2.000) Ziegel, Klinker 50 (10 - 200) 52 (12 - 200) 700 (100 - 2.000) Beton 30 (7 - 92) 23 (4 - 71) 450 (50 - 1.300) Kalksandstein, Porenbeton 15 (6 - 80) 10 (1 - 60) 200 (40 - 800) Schlacke aus Mansfelder Kupferschiefer 1.500 (860 - 2.100) 48 (18 - 78) 520 (300 - 730) Gips aus der Rauchgasentschwefelung 20 (< 20 - 70) < 20 < 20 Braunkohlenfilterasche 82 (4 - 200) 51 (6 - 150) 147 (12 - 610) Der Mittelwert der durch die natürlichen Radionuklide in den Bauprodukten bedingten Gamma-Ortsdosisleistung ( ODL ) in Gebäuden beträgt rund 80 Nanosievert pro Stunde. Werte der ODL über 200 Nanosievert pro Stunde sind selten. Radon Gesetzliche Regelungen Naturwerksteine Radon Radon von besonderer Bedeutung Das durch radioaktiven Zerfall aus Radium-226 entstehende gasförmige Radon-222 ist aus der Sicht des Strahlenschutzes von besonderem Interesse. Nach aktuellen Erkenntnissen wird in Deutschland ein signifikanter Anteil der Lungenkrebserkrankungen in der Bevölkerung auf die Belastung mit Radon und seinen Zerfallsprodukten in Gebäuden zurückgeführt. Die Radonfreisetzung aus Bauprodukten wird durch die spezifische Aktivität des Radium-226 und andere, den Radontransport bestimmende Materialeigenschaften (zum Beispiel Porosität ) bestimmt. Untersuchungen zeigen, dass die in Deutschland in großen Mengen traditionell verwendeten Baustoffe Beton, Ziegel, Porenbeton und Kalksandstein im Allgemeinen nicht die Ursache für Überschreitungen des vom BfS empfohlenen Jahresmittelwertes der Radonkonzentration in Aufenthaltsbereichen sind. Dieser soll 100 Becquerel pro Kubikmeter nicht überschreiten. Der Beitrag des Radon-222 aus Bauprodukten zur Radonkonzentration in Wohnräumen liegt bei maximal 70 Becquerel pro Kubikmeter. Bei aktuell im Handel erhältlichen Bauprodukten wurden Werte deutlich unter 20 Becquerel pro Kubikmeter bestimmt. Höhere Radonkonzentrationen bei einzelnen Baumaterialien Freisetzungsraten von Radon , die höhere Konzentrationen im Innenraum zur Folge haben können, wurden in Deutschland vereinzelt an Rückständen der Verbrennung von Kohlen mit erhöhter Uran-/Radiumkonzentration (früher unter der Bezeichnung "Kohleschlacke" regional als Füllung von Geschossdecken verwendet) und in Ausnahmefällen an Natursteinen mit erhöhten spezifischen Aktivitäten des Radium-226 gemessen. Erhöhte Radonkonzentrationen in Häusern aus Mansfelder Kupferschlacke wurden trotz der vergleichsweise hohen spezifischen Aktivität des Radium-226 in diesem Material nicht ermittelt. In einigen Ländern wurden höhere Radonkonzentrationen in Häusern festgestellt, in denen so genannte Chemiegipse (Rückstände der Phosphoritverarbeitung) eingesetzt wurden, sowie bei Leichtbetonen, die unter Verwendung von Alaunschiefer hergestellt wurden. Vereinzelt findet man auch überdurchschnittliche Radonkonzentrationen in den traditionellen Gebieten des Bergbaus, wenn Abraum oder Reststoffe der Erzverarbeitung mit erhöhter Radiumkonzentration als Baumaterial, als Beton- oder Mörtelzuschlagstoff oder zur Fundamentierung oder als Füllmaterial beim Hausbau verwendet wurden. Thoron Nach derzeitigem Kenntnisstand wurden in Deutschland keine Materialien zu Bauzwecken verwendet, die infolge erhöhter Thoriumkonzentrationen zu aus der Sicht des Strahlenschutzes relevanten Expositionen durch das Gas Radon-220 (Thoron) und seiner Zerfallsprodukte in Räumen führen könnten. Die Möglichkeit, dass ungebrannter Lehm als Baustoff in Einzelfällen zu erhöhten Thoronwerten in der Raumluft führen kann, lässt sich jedoch nicht gänzlich ausschließen. Weiterführende Informationen zum Thema Lehm und Thoron finden Sie im Artikel Lehm als Baumaterial . Gesetzliche Regelungen Gesetzliche Begrenzung bei Baustoffen In einigen Rückständen aus industriellen Prozessen reichern sich die natürlichen radioaktiven Stoffe an. Bei Verwendung dieser Rückstände, zum Beispiel ihrem Einsatz als Sekundärrohstoff im Bauwesen, sind erhöhte Strahlenexpositionen der Bevölkerung nicht auszuschließen. 1. Strahlenschutzrecht Zur Begrenzung der effektiven Dosis aus der äußeren Exposition für Einzelpersonen der Bevölkerung in Aufenthaltsräumen wurde im Strahlenschutzgesetz ( StrlSchG ) ein Referenzwert von 1 Millisievert pro Jahr festgelegt, der zusätzlich zur effektiven Dosis im Freien gilt. Ein Referenzwert dient gemäß Strahlenschutzgesetz als Maßstab für die Prüfung der Angemessenheit von Schutzmaßnahmen. Er ist kein Grenzwert, der nicht überschritten werden darf. Eine entsprechende Prüfung ist vorzunehmen, wenn die in der Anlage 1 des Strahlenschutzgesetzes ( StrlSchG ) genannten Rückstände oder die in Anlage 9 des StrlSchG genannten Rohstoffe zur Herstellung von Gebäuden, die Aufenthaltsräume enthalten, genutzt werden sollen. Der Nachweis zur Unterschreitung des festgelegten Referenzwertes der effektiven Dosis von 1 Millisievert pro Jahr erfolgt mithilfe des in Anlage 17 der Strahlenschutzverordnung ( StrlSchV ) dargestellten Aktivitätsindexes. Dieser wird aus den Aktivitäten der im Baustoff enthaltenen Radionuklide Radium-226, Thorium-232 und Kalium-40 unter Berücksichtigung von Dicke und Dichte des Baustoffs berechnet. 2. Baurecht Gemäß der Bauproduktenverordnung (BauPVO, Verordnung EU Nr. 305/2011 ) darf in den Mitgliedsstaaten der Europäischen Union ein Bauprodukt nur dann in Verkehr gebracht werden, wenn es die wesentlichen Anforderungen an Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz - unter anderem bezüglich der Freisetzung gefährlicher Strahlen - erfüllt. Diese EU -Verordnung ist direkt im deutschen Recht verbindlich und für die Hersteller seit dem 1. Mai 2013 gültig. Die europäische Normungsinstitution CEN hat von der Europäischen Kommission den Auftrag erhalten, die Messung von Radium, Thorium und Kalium zu standardisieren sowie eine europäische Norm zur Berechnung der Dosis zu entwickeln. Naturwerksteine Natürliche Radionuklide in Naturwerksteinen Medianwerte der spezifischen Aktivität natürlicher Radionuklide in Naturwerksteinen Heute finden Naturwerksteine in allen Bereichen des Bauens im Hausinneren und im Freien verstärkt Anwendung. Deshalb hat das BfS mit Unterstützung des Deutschen Naturwerkstein-Verbandes e. V. im Jahr 2006 eine Reihe marktgängiger Fliesen und anderer Plattenmaterialien unterschiedlichster Herkunft auf die Gehalte natürlicher Radioaktivität untersucht und aus Strahlenschutzsicht bewertet. Im Vordergrund standen gammaspektrometrische Messungen der spezifischen Aktivitäten von Radium-226, Kalium-40 und Thorium-232. Die Ergebnisse sind in der Grafik zusammengefasst. Die dargestellten Medianwerte (Zentralwerte) bedeuten, dass die Hälfte der untersuchten Proben über diesem Wert liegt und 50 Prozent darunter. Die Materialgliederung erfolgt an dieser Stelle nach der Gesteinsart. Es muss darauf hingewiesen werden, dass im Handel aus Erwägungen, die sich an den speziellen Anwendungen, der Verarbeitung und Pflege der Materialien orientieren, nicht immer korrekte Gesteinsbezeichnungen verwendet werden. So muss es sich bei "Granit" nicht unbedingt um Granitgestein handeln; diese Bezeichnung wird auch für Gneise, Diorite, Granodiorite und andere Gesteine verwendet. Spezifische Aktivitäten der untersuchten Naturwerksteine Die spezifischen Aktivitäten der untersuchten Naturwerksteine liegen für Kalium-40 im Bereich zwischen 10 und 1.600 Becquerel pro Kilogramm, für Radium-226 zwischen weniger als 10 und 355 Becquerel pro Kilogramm und für Thorium-232 zwischen weniger als 10 und 330 Becquerel pro Kilogramm. Zum Vergleich und zur Ergänzung wird auf die oben gezeigte Tabelle hingewiesen. Die mögliche Strahlenexposition durch die einzelnen Materialien hängt neben der Radionuklidkonzentration und der Radonfreisetzung von der Art ihrer Verwendung ab. Im Ergebnis der Messungen des BfS ist festzustellen, dass die untersuchten aktuellen Bauprodukte und auch die untersuchten Naturwerksteine - selbst bei großflächiger Anwendung - in Gebäuden uneingeschränkt verwendbar sind. Das Strahlenschutzgesetz legt einen Referenzwert für die effektive Dosis durch Radionuklide natürlichen Ursprungs (außer Radon ) fest. Ein Referenzwert dient gemäß Strahlenschutzgesetz als Maßstab für die Prüfung der Angemessenheit von Schutzmaßnahmen. Er ist kein Grenzwert, der nicht überschritten werden darf. Der gesetzlich festgelegte Referenzwert für die effektive Dosis von 1 Millisievert pro Jahr für Personen der Bevölkerung durch Radionuklide natürlichen Ursprungs (außer Radon ) wird in allen Fällen eingehalten. Medien zum Thema Mehr aus der Mediathek Radioaktivität in der Umwelt In Broschüren, Videos und Grafiken informiert das BfS über radioaktive Stoffe im Boden, in der Nahrung und in der Luft. Stand: 18.06.2025
Gebrauchte oder minderwertige native Fette und Öle sind eine interessante Energiequelle für Dieselmaschinen, die sich durch eine ausgezeichnete Ökobilanz auszeichnen und nicht in Konkurrenz zu Nahrungs- oder Futtermitteln stehen. Dem Einsatz in Dieselmschinen stehen der i.d.R. hohe Gehalt an Schlackebildnern (Ca, Mg, Na, K, P) und an freien Fettsäuren entgegen. Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die o.g. Rohstoffe so aufzuarbeiten sind, dass sie ohne weiteres in Dieselmaschinen eingesetzt werden können. Dazu wurde der Rohstoff einer sauer katalysierten Veresterung mit biogenem Ethanol unterworfen, mit dem die Gehalte sowohl an freien Fettsäuren, als auch an den genannten Schlackebildnern soweit gesenkt werden konnten, dass die Maßgaben der DIN-VN 51 605 erfüllt werden. Abgesehen davon, dass die so gewonnen Treibstoffe aus rein biogenen Rohstoffen bestehen, weisen sie Stockpunkte von teilweise unter -20 Grad Celsius auf.
In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.
Das mittelständische Logistikunternehmen Neumann Transporte und Sandgruben GmbH & Co. KG gehört zur Neumann Gruppe GmbH mit Sitz in Burg und ist als Dienstleister in der Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft tätig. In Reesen (Sachsen-Anhalt) gibt es eine Schlackenassaufbereitungsanlage, in der die Asche aus Müllverbrennungsanlagen einen Nassaufbereitungsprozess durchläuft. Die Schlackenassaufbereitung ist ein sehr wasserintensiver Prozess, bei dem Abwässer mit hohen Salzfrachten entstehen. Bisher werden die prozessbedingten Abwässer aufwändig aufbereitet, per Straßentransport in eine Industriekläranlage befördert und entsorgt. Für den Aufbereitungsprozess der Schlacke werden Prozessfrischwassermengen benötigt, die aktuell dem Grundwasserreservoir entnommen werden. Um den Transportaufwand für die Abwässer zu vermeiden und die Grundwasserentnahme zu minimieren, plant das Unternehmen mittels innovativer Abwasseraufbereitung (Umkehrosmose) einen nahezu geschlossenen Stoffkreislauf zu schaffen. Gleichzeitig verbessert sich damit auch die Qualität des mineralischen Rückstandes, so dass von einer besseren Verwertbarkeit auszugehen ist. Das in der Umkehrosmose entstehende Konzentrat (Permeat) soll in einer Vakuumverdampfungsanlage am Standort des Müllheizkraftwerks Rothensee behandelt werden. Gleichzeitig können Synergien am Standort der Abfallverbrennungsanlage genutzt werden, wie bspw. die Abwärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung, das nahezu ammoniakfreien Destillats der Verdampferanlage für technische Zwecke und das Permeat der Umkehrosmose als Kühlwassernachspeisung für den Kühlturm. Die Innovation des neuen Verfahrens besteht darin, dass mittels Kombination und Weiterentwicklung bereits bestehender Recyclingverfahren erstmalig Prozesswasser aus der Schlackeaufbereitung behandelt und der Stoffkreislauf nahezu geschlossen werden kann. Insgesamt kann der Einsatz von Frischwasser nahezu vollständig ersetzt und weitgehend auf Grundwasserentnahmen verzichtet werden. Zusätzlich können Lärmemissionen, Energieverbrauch und Deponievolumen reduziert werden. Im Übrigen können mit der Umsetzung des Projekts jährlich 1.728 Tonnen CO2-Äquivalente, also etwa 86 Prozent, eingespart werden.
Muellverbrennungsschlacke dient bereits seit den siebziger Jahren als Baumaterial im Wegebau. Die Einsatzmoeglichkeiten werden durch die mangelnde Festigkeit sowie die unzureichende Frostsicherheit des Materials bestimmt. Zur Verbesserung der Produktqualitaet und zur Einhaltung von Verarbeitungsvorschriften wird daher die Absiebung des Feinanteiles der Schlacken notwendig. Diese Feinschlacke muss derzeit groesstenteils deponiert werden, da zu hohe Eluatwerte einer umweltoffenen Verwendung entgegenstehen. Bei der Asphaltherstellung wird bislang Kalksteinmehl und Natursand zugesetzt. Diese beiden Fraktionen lassen sich durch Feinschlacke teilweise substituieren. Die Nutzung der Feinschlacke im Asphaltstrassenbau stellt zudem eine elutionsverhindernde Verwertung dar, da das Material nach der Umhuellung mit Bitumen hydrophobe Eigenschaften besitzt. Mit dem Forschungsvorhaben soll gezeigt werden, dass es oekologisch vorteilhaft ist, den Feinanteil der Muellverbrennungsschlacke umweltgeschuetzt im Asphaltstrassenbau zu verwerten.
Wissenschaftliche Aufklaerung des kurz- und langfristigen Verhaltens von Schadstoffen bei der offenen Verwendung von Reststoffen mit dem Ziel, das Nutzungspotential zu quantifizieren. Dazu werden organische und anorganische Schadstoffe in Muellverbrennungsschlacken charakterisiert und spezifiziert, anhand geochemischer Modellrechnungen die thermodynamischen Existenzbereiche von Schwermetallspecies in Waessern ermittelt, die wesentlichen Mobilisierungsmechanismen untersucht und diese mit kapazitiven Groessen wie Saeure- und Redoxpufferkapazitaet gekoppelt. Bisher konnte an drei MVA-Schlacken durch TG- und DTA-Untersuchungen eine Speziation des Kohlenstoffs in organisch gebundenen, karbonatischen und graphitaehnlichen (black carbon) Kohlenstoff erreicht werden. Die Identifikation organischer Bestandteile gelang nach Soxhlet-Extraktion mit einer Reihe an Loesemitteln sinkender Polaritaet und dem Einsatz von GC-MS und HPLC-Technik. Damit konnten erstmals Alkane, Fettsaeuren, Phenole und Phthalate im mg/kg-Bereich in MVA-Schlacken nachgewiesen werden. Die Ionenchromatographie eignet sich nach Elimination von SO4 hoch 2minus, Cl minus fuer die Identifikation pelarer, org. Saeuren. Am Beispiel des Kupfers konnte fuer ein Schwermetall eine Speziation durchgefuehrt werden. Dabei wurden sechs Kupferphasen (Cu(O), Cu(l)-Oxid, Cu(II)-Oxid, Cu-Legierungen und basische Kupferkarbonate) identifiziert.
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