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Einsatz von Recyclingbeton bei öffentlichen Hochbaumaßnahmen im Land Berlin

Die Berliner Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt hat mit dem vom Abgeordnetenhaus beschlossenen Abfallwirtschaftskonzept 2030 unter dem Leitbild Zero Waste entscheidende Vorgaben für eine zukunftsorientierte Kreislaufwirtschaft festgelegt. Durch Maßnahmen zur Förderung von Wiederverwendung und Recycling von Baustoffen und Baumaterialien sollen insbesondere auch mineralische Stoffkreisläufe zunehmend geschlossen werden. Bild: Claus Schulte Forschung und Förderung innovativer Betone im Hochbau bis hin zur erstmaligen Zulassung und erfolgreichen großtechnischen Erprobung Um die hohen Treibhausgas-Emissionen und Ressourcenverbräuche im Bausektor zu reduzieren, förderte das Land Berlin mit dem Projektvorhaben „CORE“ die Entwicklung und den Einsatz innovativer Betonbehandlungen und -rezepturen, die 2023 in der erfolgreichen Markteinführung in Deutschland am Standort Berlin mündeten. Weitere Informationen Die öffentliche Verwaltung kann bei der Beschaffung von Bauleistungen einen nachhaltigen Beitrag für den Ressourcenschutz leisten, indem sie entsprechende Produkte oder ressourceneffiziente Verfahren konsequent bevorzugt. Hierdurch können kommunale Einrichtungen zum Motor für notwendige Innovation werden. Jährlich fallen im Land Berlin über 1.000.000 Tonnen Recyclingbeton (RC-Beton) zur Verwertung an. Der Einsatzbereich von RC-Beton beschränkte sich lange auf die Verwendung im Straßen- und Wegebau. Um die Nachfrage nach RC-Beton im Land Berlin auch für den Hochbau zu wecken, wurde im Rahmen von Ausschreibungen für ein größeres öffentliches Bauvorhaben bereits vor 10 Jahren ( Neubau Forschungs- und Laborgebäude Lebenswissenschaften Humboldt-Universität , Investitionssumme 33,8 Millionen Euro) der Einsatz von RC-Beton (Gesamtmenge rund 5.400 m³) sowohl für die Herstellung der Schlitzwand (Trogbaugrube) als auch für die Bauhauptarbeiten (Gebäude) gefordert. Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung dieses Projektes wurde der Nachweis erbracht werden, dass die Recycler in der Lage sind, eine qualitativ hochwertige rezyklierte Gesteinskörnung für den Einsatz im Beton zu produzieren, die rezyklierte der natürlichen Gesteinskörnung qualitativ in keinem Punkt nachsteht, die Transportbetonproduzenten problemlos RC-Beton mit den geforderten Anforderungen (u.a. Festigkeitsklasse, Konsistenz) herstellen können und der RC-Beton beim Einbau genauso gehandhabt werden kann wie Normalbeton. Im Rahmen der Fortschreibung der Berliner Verwaltungsvorschrift “Beschaffung und Umwelt – VwVBU” hat der Berliner Senat im Jahr 2019 beschlossen, bei öffentlichen Hochbauvorhaben (Schulen, Kitas, Verwaltungsgebäuden) grundsätzlich RC-Beton einzusetzen, um dadurch eine relevante Umwelt- und Ressourcenschonung zu erzielen. Beton kann dann ressourcenschonend produziert werden, wenn die Gesteine in den Betonrezepturen nicht nur aus Kies oder Splitt bestehen, sondern in Anteilen aus dem Materialkreislauf bezogen werden. Dies ist nach dem bestehenden bautechnischen Regelwerk möglich. Dieser Transportbeton verfügt über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. Das Regelwerk lässt als Typ 1 eine RC-Gesteinskörnung im Transportbeton zu, die aus der Aufbereitung von altem Beton gewonnen wird. Zuglassen ist aber auch eine Gesteinskörnung Typ 2, die in Anteilen auf gebrochenes Mauerwerk zurückgreift. Dieser Mauerwerksbruch wird derzeit kaum recycelt und in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt, sondern in großem Umfang außerhalb der Grenzen Berlins abgelagert. Im Sinne der Zero Waste Strategie des Landes Berlin sollen diese Massen zunehmend als hochwertige Ressource genutzt werden. Auch Mauerziegel oder Kalksandsteine weisen als Mauerbildner analoge Eigenschaften zum Beton auf und eignen sich daher auch als gebrochene Gesteinskörnung im Zuschlag von Betonrezepturen. Bislang werden in Berlin zur Produktion von RC-Beton jedoch ausschließlich Gesteinskörnungen des Typs 1 verwendet. Statt dieser rezyklierten Gesteinskörnung können auch zugelassene Stoffe aus industriellen Prozessen (u.a. Hochofenschlacke) bei RC-Beton eingesetzt werden. Im Rahmen eines Projektes der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt wurden 2021 qualifizierte Aufbereiter mineralischer Bauabfälle aus Berlin und seinem Umland angesprochen und über die technischen Möglichkeiten sowie das Regelwerk zur Produktion einer Gesteinskörnung Typ 2 informiert. Ziel war es, die Rohstoffversorgung von Transportbetonwerken durch den Einsatz von gütegesicherten Sekundärrohstoffen zu optimieren und dadurch den umweltschädlichen Abbau von Primärrohstoffen zu verringern. Im Austausch mit dem Recyclingunternehmen Feess aus Baden-Württemberg, welches bis dato bundesweit als einziges diese RC GK Typ 2 produzierte, wurden konkrete Wege aufgezeigt, die erwarten lassen, dass insbesondere im Norddeutschen Raum weitere Aufbereiter in die Produktion dieses ressourcenschonenden Baustoffes einsteigen werden. Damit wurde mittelfristig abgezielt auf eine Umstellung in der Aufbereitung mineralischer Bauabfälle u. a. durch die Akquise von Bauschutt und Durchführung von Aufbereitungsversuchen, der Durchführung entsprechender Zertifizierung nach DIN EN 12620/ DIN EN 1045 Blatt 2. Das auf dieser Seite referenzierte Fachgespräch zum Themenkomplex RC-Beton zeigte erfolgreich den Stand der Entwicklungen auf dem Berliner Markt in 2022 auf. In einigen Werken der Transportbetonbranche im Großraum Berlin soll dies zur Erweiterung des Produktportfolios führen, so dass zukünftig vermehrt auf eine ressourcenschonende Variante des Transportbetons zurückgegriffen werden kann. Berlin: Einsatz von Recycling-Beton im Hochbau Bauindustrieverband Ost e. V.

Neue Technologien zur Wiederverwertung von Altbaustoffen, Neue Technologien zur Schadstoffinertisierung und Rueckgewinnung von Rohstoffen

Erzeugung hochwertiger Schlacken aus schmelzfluessigen Rueckstaenden von Hochtemperatur-Muellverbrennungsanlagen (HT-MVA). Qualitative und quantitative Bestimmung der Schwefelkreislaeufe im Siemens Schwel-Brenn-Verfahren (Kooperation mit Siemens, KWU). Modellzusammensetzungen fuer den Glasanteil in Muellverbrennungsschlacken: Anwendung der Viskositaets- und Kristallisationsdaten der Modellglaeser auf den Glasanteil in realen HT-MV-Schlacken.

Innovative Kupferschlackenaufbereitung für die Rohstoffversorgung, Teilvorhaben 2: Entwicklung eines Prozessschemas sowie Umweltverträglichkeitsprüfungen mittels Life Cycle Assessment

Entwicklung einer Methode zur Aufarbeitung gebrauchter und minderwertiger nativer Fette und Öle zu Treibstoff für Dieselmaschinen

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.

Überwachung und Messung der Umweltradioaktivität

Im Zuge der Umweltüberwachung werden im radiologischen Labor unterschiedlichste Umweltproben auf ihren Radionuklidgehalt hin untersucht. Hierzu werden Messaufgaben im Rahmen des § 162 StrlSchG und der Umgebungsüberwachung des französischen Kernkraftwerkes in Cattenom durchgeführt. Die jeweiligen Messprogramme sind in der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Integrierten Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt (AVV IMIS) und der Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen (REI) für das Saarland festvorgegeben. Zur Durchführung der Messaufgaben stehen ein modernes radiologisches Labor, zwei Messstationen in Berus und Biringen und ein Messfahrzeug zur Verfügung. Mit Hilfe dieser Ausstattung werden jährlich etwa 930 Proben entnommen, an denen etwa 1080 Einzelanalysen getätigt werden. Insbesondere folgende Medien werden im Rahmen der Messprogramme untersucht: Oberflächenwasser, Grundwasser, Sediment und Schwebstoffe aus Fließgewässern Bodenproben Abwasser und Klärschlamm aus Kläranlagen; Flugasche, Schlacke, feste und flüssige Rückstände aus der Rauchgaswäsche von Verbrennungsanlagen; Sickerwasser von Hausmülldeponien Weidebewuchs, Blätter und Nadeln als Indikatorpflanzen Messung der Radioaktivität auf der Bodenoberfläche vor Ort (in situ) Futter- und Lebensmittel (inländisch / ausländisch) Messung der Umgebungsstrahlung mittels Thermoluminiszenzdetektoren Nach der Analyse werden die Messergebnisse in das IMIS-System des Bundesamts für Strahlenschutz eingepflegt und sind nach mehrstufiger Überprüfung für die Öffentlichkeit im Geoportal bereitgestellt.

Mobilisierung und Immobilisierung von Schadstoffen in Muellverbrennungsschlacken im realistischen Massstab

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.

Transportvorgaenge bei der Emission von Fluor aus fluorhaltigen Schlackenschmelzen

Prozesswasserrecycling - innovative Prozesswasseraufbereitungsanlage

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.

Stahlwerksschlacken als Gesteinskörnung und Zementbestandteil im Beton und die Konsequenzen für den Recyclingpfad Klinkerbrand

Tool zur rechnerischen Ermittlung der Schlackenchemie und Optimierung der Reaktionsmittelmenge

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