Im Gesamtprojekt URBAN wird, mithilfe einer neuartigen Methode, aus Altbeton ein hydraulisch aktives Bindemittel auf Belit-basis gewonnen. Wird dieser Belit-Zement mit normalem Zement gemischt, kann ein gleichwertiges Produkt im Vergleich zu herkömmlichem Zement erreicht werden, jedoch mit stark verringertem CO2-Fußabdruck. Heutzutage werden in den meisten Fällen in der Anwendung von Zement auch Zusatzmittel wie Fließmittel und Beschleuniger eingesetzt. Allein die Fließmittel machen rund 70 % des Zusatzmittelmarktes aus. Es erscheint klar, dass der neuartige Recyclingzement ein geeignetes Fließmittel sowie einen Beschleuniger benötigt, um mit herkömmlichen Zementen auf dem Markt konkurrenzfähig zu sein. Einen etwas spezielleren Markt stellen die Betonwaren dar. Auch hierfür soll ein Zusatzmittel entwickelt werden, da hier ein wichtiges Anwendungsgebiet für die neuen RC-Zemente gesehen wird. In diesem Teilprojekt sollen diese Zusatzmittel (Fließmittel/Beschleuniger/Betonwarenhilfe) für die neuartigen Belit-Zemente entwickelt werden. Dafür werden umfangreiche Tests im Mörtel gemacht. Am Ende soll zumindest ein gut geeignetes Fließmittel und ein Beschleuniger resultieren, um den Belit-Zementen eine vergleichbare Performance im Vergleich zu herkömmlichen Zementen zu verleihen. Außerdem soll eine Betonwarenhilfe entwickelt werden. Somit stünde eine Alternative für die Betonwarenindustrie im Vergleich zu herkömmlichem Zement zur Verfügung. Dafür werden besonders anwendungsnah Gyratorprüfkörper hergestellt, um die Bedingungen im Betonwarenwerk nachstellen zu können.
Bundesumweltministerin Svenja Schulze hat heute dem Vorstandsvorsitzenden der Salzgitter AG, Prof. H.J. Fuhrmann, einen Förderbescheid in Höhe von über 5 Mio. Euro für ein Projekt zur Herstellung klimafreundlichen Stahls übergeben. Im Beisein des Ministerpräsidenten des Landes Niedersachsen, Stephan Weil, fiel damit auch der offizielle Startschuss des BMU-Förderprogramms 'Dekarbonisierung in der Industrie'. Mit diesem Programm sollen schwer vermeidbare, prozessbedingte Treibhausgasemissionen in den energieintensiven Branchen wie Stahl, Zement, Kalk und Chemie durch den Einsatz innovativer Techniken möglichst weitgehend und dauerhaft reduziert werden.
Bundesumweltministerin Svenja Schulze: 'Für ein klimaneutrales Deutschland brauchen wir eine Industrie, die ohne fossile Energie- und Rohstoffe auskommt. Mit unserem neuen Dekarbonisierungsprogramm fördern wir eine grundlegende Neuausrichtung der Produktionsprozesse. Der Klimaschutz wird so zum Innovationstreiber für die Wirtschaft, macht den Industriestandort Deutschland zukunftsfähig und erhält hochqualifizierte Arbeitsplätze. Das Projekt in Salzgitter ist ein wichtiger, erster Schritt in diese Richtung, dem weitere folgen werden. Es zeigt auch, dass wir den Ausbau der erneuerbaren Energien und den Markthochlauf von grünem Wasserstoff beschleunigen müssen, damit wir unsere anspruchsvollen Ziele erreichen können.'
Die Anlage der Salzgitter Flachstahl GmbH mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von rund 13 Mio. Euro soll innerhalb der nächsten zwei Jahre in Betrieb gehen und zeigen, wie die sukzessive Umstellung eines integrierten Hochofenwerks auf die CO2-arme Stahlerzeugung erfolgen kann. Mit dem von der Salzgitter AG entwickelten Verfahren wird die konventionelle Roheisengewinnung im Hochofen auf die emissionsarme Direktreduktion umgestellt. Beim Einsatz von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien wird so die Herstellung von grünem Stahl ermöglicht. Innovative Projekte wie dieses sollen auch als Vorbilder dienen und als Multiplikatoren auf die ganze Branche ausstrahlen.
Im Projekt ProDRI soll der flexible Betrieb mit Wasserstoff und Erdgas demonstriert und optimiert werden. Langfristiges Ziel von Salzgitter ist die ausschließliche Nutzung erneuerbaren Wasserstoffs zur Herstellung von grünem Stahl. Steht erneuerbarer Wasserstoff noch nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung, kann auch Erdgas zur Reduktion eingesetzt werden und dabei bereits erhebliche Mengen CO2 gegenüber der herkömmlichen Hochofen-Route einsparen. Die Stahlindustrie war 2019 mit über 36 Mio. Tonnen für etwa 30% der direkten Industrieemissionen in Deutschland verantwortlich.
Mit dem Förderprogramm Dekarbonisierung im Industriesektor wird eine Maßnahme des Klimaschutzplans 2050 sowie des Klimaschutzprogramms 2030 umgesetzt. Das BMU wird - vorbehaltlich der Verabschiedung des Bundeshaushalts in der kommenden Woche - über den Energie- und Klimafonds in den kommenden Jahren rund 2 Mrd. Euro zur Verfügung stellen. Text gekürzt
Zement angreifende chemische Stoffe im Grundwasser wie z. B. Kohlensäure, Ammonium und Sulfat können die Grenztragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen wie Verpressanker und Pfählen reduzieren. Dies soll anhand von Versuchen und numerischen Simulationen untersucht werden.
Aufgabenstellung und Ziel
Bei den laufenden Projekten und Baumaßnahmen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich der dauerhaften Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk sowie in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens (1. Einwirkungen von chemischen Substanzen aus dem Grundwasser, 2. Widerstand des Mörtels bzw. Betons gegenüber dem chemischen Angriff, 3. Veränderung des Tragverhaltens aufgrund der Veränderung des Mörtels bzw. Betons) wird in diesem Teilprojekt 3 die Grenztragfähigkeit der geotechnischen Elemente unter der Einwirkung eines chemischen Angriffs untersucht.
Ein Hauptaspekt des FuE-Vorhabens ist die Untersuchung des kalklösenden Kohlensäureangriffs auf Verpressanker. Zur Tragfähigkeit von Ankern und Verpresspfählen unter Einwirkung von kalklösender Kohlensäure sind bisher nur wenige Versuchsreihen (Manns und Lange 1993, Hof 2004, Triantafyllidis und Schreiner 2007) durchgeführt worden, welche aufgrund der differierenden Versuchsrandbedingungen nur schwer direkt vergleichbar sind. Unterschiede liegen zum Beispiel in der Größe der Ankerkörper und deren Herstellung. In allen Versuchsreihen zeigte sich in den ersten Monaten eine deutlich erkennbare Abnahme der Tragfähigkeit, die sich mit fortschreitender Dauer des chemischen Angriffs verlangsamte. Dabei variierte der Tragfähigkeitsverlust zwischen 20 und 70 Prozent. Diese divergierenden Ergebnisse für die Grenztragfähigkeit der Verpressanker sollen verifiziert und entsprechend der neuen Erkenntnisse angepasst werden.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Verpressanker und Kleinverpresspfähle werden im Rahmen von Baumaßnahmen der WSV - beispielweise bei Auftriebssicherungen von Schleusen- und Wehrsohlen, bei Rückverankerungen von Ufereinfassungen, aber auch bei der temporären Sicherung von Baugruben - verwendet. In den Fällen mit einem erhöhten chemischen Angriff aus dem Grundwasser oder dem Boden auf den Mörtel bzw. Beton dieser geotechnischen Elemente müssen diese aufgrund nicht ausreichender praxistauglicher Erkenntnisse und Lösungsansätze über die Tragfähigkeitsverluste durch kostenintensivere Konstruktionen wie z. B. Stahlrammpfähle ersetzt werden. Die Konsequenzen sind deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen sowie insgesamt ein gestiegener Arbeitsaufwand in Verbindung mit einer längeren Bauzeit.
Untersuchungsmethoden
Im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wird zum einen ein umfangreiches Laborprogramm mit Modellankern, bei denen baupraktische Randbedingungen wie In-situ-Spannungszustände und der Verpressvorgang berücksichtigt werden können, durchgeführt. Zum anderen findet parallel die Untersuchung an Verpressankern hinsichtlich ihrer Grenztragfähigkeit bei betroffenen Bauvorhaben der WSV statt.
In Verbindung mit der Ruhr-Universität Bochum und der Firma Schudy Sondermaschinenbau erfolgte die Entwicklung eines Versuchsstandes, der im Frühjahr 2019 in Betrieb genommen wurde. Der Versuchsstand besteht insgesamt aus sieben Versuchscontainern. (Text gekürzt)
Phasentransferreaktionen (Adsorption, Desorption, Oberflächenkomplexierung) bestimmen die Verteilung, den Verbleib und die Wirkung von natürlichen und anthropogenen Polyhydroxycarbonsäuren in verschiedenen Umweltkompartimenten (Sedimente, Böden, Aquifer) und in technischen Medien (Abfalldeponien, radiodaktive Endlager). Die gebildeten Oberflächenreaktionsprodukte modifizieren die physikalisch-chemischen Eigenschaften partikulärer Sorbentien und nehmen darüber Einfluss auf die Größenverteilung, die Rheologie und ggf. das Sedimentationsverhalten der Partikel. Zum Verständnis dieser Prozesszusammenhänge ist die Analyse der Mechanismen, der Stoffumsätze und der Produkte der Oberflächenreaktionen unumgänglich. Das Forschungsvorhaben behandelt grundlagenorientierte Fragestellungen (Parameter der Verteilungsgleichgewichtseinstellung hochhydrophiler niedermolekularer organischer Komplexbildner, Struktur und Stabilität von Oberflächenreaktionsprodukten, Reaktionsbeeinflussung durch physikalisch-chemische Milieufaktoren, molekülstrukturelle Faktoren der Festphasenaffinität), aus deren Verknüpfung mit Umweltgefährdungsaspekten (Schadstoffeinbettung im Deponie- und Endlagerbereich, Metall- und Radionuklidmobilisierung, Grundwassergefährdung) sich zusätzlicher Forschungsbedarf ergibt.