Das Ziel des Projektes besteht darin, das Potential einer auf den Anwendungsfall abgestimmten Herstellung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfällen zu ermitteln. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Clausthal und mit der Bauhaus-Universität Weimar bearbeitet. Die Nutzung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfallfraktionen gewinnt u.a. vor dem Hintergrund der Öffnung des Abfallmarktes und der Einsparung von Primärenergieträgern zunehmend an Interesse. Aus wenigen bekannten Beispielen ist jedoch ersichtlich, dass ein wirtschaftlicher Erfolg der Ersatzbrennstoffherstellung in Kombination mit Abfallbehandlungsverfahren nicht zwangsläufig mit einem ökologischen Vorteil verbunden ist und unter Umständen auch negative Auswirkungen im Vergleich zur klassischen Restabfallverbrennung zur Folge haben kann. Im Rahmen dieser Studie wurde das Hauptaugenmerk auf die Optimierung der Herstellung von Sekundärbrennstoffen aus energetischer Sicht gerichtet; Fragen bezüglich angereicherter Schadstoffgehalte in Ersatzbrennstoffen und Fragen bezüglich der Herstellungskosten von Ersatzbrennstoffen wurden nur ansatzweise berücksichtigt. Die Ergebnisse dieser Studie lassen den Schluss zu, dass die mechanisch-biologische Herstellung von Ersatzbrennstoffen unter Beachtung der oben getroffenen Annahmen aus energetischen Gründen in jedem Fall einer Behandlung von originären Abfällen in einer Müllverbrennungsanlage vorzuziehen ist. Diese Feststellung lässt sich zwar in Anbetracht einer alleinigen energetischen Bilanzierung bejahen, ist aber unter Berücksichtigung einer gesamtheitlichen Betrachtung des MBA-Verwertungsweges zu relativieren. Eine verlässliche Gesamtbewertung ist nur unter Einbeziehung weiterer ökologischer, aber auch ökonomischer Gesichtspunkte zu treffen. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei den Schadstoffgehalten der EBS zu widmen, da diese emissionsseitig durch die gesetzlichen Einschränkungen den Einsatz in den Mitverbrennungsanlagen limitieren.
Verschiedene AKR Prüfverfahren (Performance-Prüfung, Schnelltestverfahren) sollen bewertet und im Hinblick auf Meerwasserbauspezifische Bedingungen entwickelt werden.
Aufgabenstellung und Ziel
Ein besonders hohes Risiko für das Auftreten einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion im Beton (AKR) besteht bei Meerwasserbauwerken, da hier eine permanente Alkalizufuhr erfolgt. AKR-Schäden und damit verbundene sehr aufwändige Instandsetzungen (siehe Titelbild; Instandsetzung Wehrpfeiler Eidersperrwerk) sind nur zu vermeiden, wenn die Alkalireaktivität der verwendeten Gesteinskörnung im Vorfeld sicher beurteilt werden kann. Daher werden i. d. R. nur als alkaliunempfindlich geltende Gesteinskörnungen eingesetzt. Dazu zählen auch Festgesteine (Splitte) aus Skandinavien, die wegen der regionalen Verfügbarkeit im Meerwasserbau oftmals zum Einsatz kommen. In den letzten Jahrzehnten haben jedoch Schadensfälle gezeigt, dass es auch mit solchen Festgesteinen zu einer AKR kommen kann. Darüber hinaus ist nicht sicher geklärt, inwieweit gegebenenfalls auch feine Gesteinskörnungen bei langer Nutzungsdauer zu einer AKR beitragen können.
Zur besseren Bewertung der Verwendbarkeit und Verträglichkeit der Betonausgangsstoffe wurden daher sogenannte Performance-Prüfungen entwickelt (Stark et al. 2006, Borchers et al. 2014), welche neben einer Simulation der Einwirkungen auch die tatsächliche Betonzusammensetzung berücksichtigen. Diese sowie weitere AKR-Prüfverfahren (Prüfung feiner Gesteinskörnungen, Schnellprüfverfahren) sollen im Rahmen des Forschungsvorhabens gezielt weiterentwickelt und optimiert werden.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Eine Reihe bestehender Meerwasserbauwerke haben ein Alter und einen Zustand erreicht, welcher aktuell Instandsetzungs- oder Ersatzbaumaßnahmen erforderlich machen. Im Zusammenhang mit diesen Baumaßnahmen besteht ein hohes Interesse, die im Küstenbereich verfügbaren Betonausgangsstoffe wirtschaftlich und sicher einsetzen zu können. Dies setzt eine belastbare Einschätzung der Alkaliempfindlichkeit dieser Gesteinskörnungen sowie darauf abgestimmte Verwendungsregeln voraus, um die für Verkehrswasserbauwerke aus Beton erforderliche hohe Dauerhaftigkeit über den gesamten Nutzungszeitraum gewährleisten zu können.
Untersuchungsmethoden
Die Weiterentwicklung der zur Verfügung stehenden AKR-Prüfverfahren umfasst die Überprüfung, Anpassung und Entwicklung von Performance-Prüfungen für verschiedene Festgesteine und feine Gesteinskörnungen sowie die Optimierung von Schnellprüfverfahren. Dafür sind folgende Untersuchungsschritte vorgesehen:
1. Identifikation und Erprobung geeigneter Verfahren zur Charakterisierung der Alkaliempfindlichkeit feiner Gesteinskörnungen:
a. Mörtelschnelltest (Alternativverfahren nach Alkali-Richtlinie)
b. Natronlaugetest nach Alkali-Richtlinie
c. Mineralogische Charakterisierung d. Petrographische Charakterisierung am Dünnschliff
2. Optimierung der im Rahmen von Betoneignungsprüfungen erforderlichen Performance-Prüfverfahren durch Anpassung der Prüfrandbedingungen an die praxisrelevanten Einwirkungen von Meerwasserbauwerken.
Die Arbeiten erfolgen im Rahmen einer Kooperation mit dem F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde (FIB) der Bauhaus-Universität Weimar.