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Ultraschallgestützte Produktion der Betonfertigteile mit Vorzeigefunktion der Minderung von Umweltbelastungen und der CO2-Emission durch Verzicht auf Wärmebehandlung und Einsatz klinkerarmer Zemente

Die MATTIG & LINDNER GmbH ist ein mittelständisches Bauunternehmen mit Sitz in Forst/Lausitz und in den Bereichen Hochbau, Hallenbau, Betonfertigteilherstellung, Transportbeton und Bewehrungsbau tätig. Die Betonherstellung ist für acht Prozent der weltweiten CO 2 -Emissionen verantwortlich. Gründe dafür sind der hohe Energiebedarf durch hohe Klinkerbrandtemperaturen sowie die dabei stattfindende Entsäuerung des eingesetzten Kalksteins. Beton besteht aus Zement, Wasser, Sand, Kies und chemischen Zusatzstoffen. Für die hohe CO 2 -Last der Betonherstellung ist der Zement verantwortlich. Bei der Zementherstellung wird Kalkstein und Ton sehr fein gemahlen und bei Temperaturen über 1.500 Grad Celsius zu Klinker, der reaktiven Komponente des Zements, gebrannt. Das im Kalkstein gebundene CO 2 wird dadurch freigesetzt. Mit der Herstellung von Portlandzement geht die Freisetzung von bis zu einer Tonne CO 2 pro Tonne Zement, je nach eingesetzten Brennstoffen, einher. Bei einem Jahresoutput von 3.000 – 5.000 Kubikmeter Beton und Einsatz von ca. 350 Kilogramm Zement pro Kubikmeter Beton werden bei ausschließlicher Nutzung von Portlandzement bis zu 1.050 und 1.750 Tonnen CO 2 pro Jahr emittiert. In der Betonfertigteilproduktion sind schnelle Taktzeiten erforderlich. Die Betonteile müssen eine hohe Frühfestigkeiten aufweisen, damit das Produkt früh entschalt werden kann. Um diese zu erreichen wird nach Stand der Technik ein hoher Zementgehalt eingesetzt. Die damit erreichte Endfestigkeit liegt in der Regel über dem konstruktiv notwendigen Maß. Dies führt zu einem Überverbrauch an Zement und somit zu vermeidbaren CO 2 -Emissionen. Technisch betrachtet kann dieses Problem durch die Zugabe von Chemikalien („Beschleunigern“) zumindest teilweise umgangen werden. Diese Zusatzstoffe sind jedoch aufwändig in der Herstellung und erdölbasiert, nur bei bestimmten Randbedingungen einsetzbar und erfordern eine energieaufwändige Wärmebehandlung in der kalten Jahreszeit, um ihre Wirkung entfalten zu können. Die MATTIG & LINDNER GmbH verfolgt in diesem Vorhaben eine physikalische Behandlungsmethode, die auf Chemikalien und Wärmebehandlung verzichtet und prozessstabil ist. Der Betonmischung wird eine Vormischanlage mit einer Hochleistungsultraschallanlage vorgeschaltet. Mit dem Hochleistungsultraschall als eine Art Katalysator soll die Zementhydratation angeregt werden, was zu einer besseren Dispergierung des Zementes in der Betonmischung führt, so dass mehr Zementkornoberfläche für die Abbindereaktion zur Verfügung steht. Darüber hinaus wird die Bildung der festigkeitsgebenden Calcium-Silikat-Hydrat-Phasen beschleunigt. Bei gleicher Abbindedauer und gleicher Frühfestigkeit des Betons kann zum einen der Zementanteil reduziert werden und zum anderen können Zemente mit geringerem Klinkeranteil, in denen der Klinker teilweise durch beispielsweise Kalksteinmehl ersetzt wird, eingesetzt werden. Zudem kann dadurch auch auf eine bisher durchgeführte Wärmebehandlung der Betonfertigteile verzichtet werden. Bei einer Jahresproduktion von 3.500 Kubikmeter Beton im Jahr 2022 und einem durchschnittlichen Zementgehalt von ca. 340 bis 380 Kilogramm Zement pro Kubikmeter Beton bedeutet dies einen Einsatz von ca. 1.200 Tonnen Zement. Der aktuelle Zementmix bei MATTIG & LINDNER ergibt damit einen Klinkereinsatz von 1.072 Tonnen. Mit dem neuen Verfahren soll der Klinkereinsatz auf etwa 785 Tonnen reduziert werden, sowohl durch die Reduktion der Gesamtmenge an Zement um 10 Prozent als auch über den Einsatz klinkerärmerer Zemente. Bei einer Emissionsannahme von 909 Tonnen CO 2 pro Jahr sollen durch die Hochleistungsultraschallbehandlung rund 250 Tonnen an CO 2 eingespart werden, dies entspricht einer Einsparung von rund 25 Prozent. Durch den Wegfall der Wärmebehandlung können zudem jährlich 35.000 Liter Erdgas und damit weitere 60 Tonnen CO 2 eingespart werden. In Summe werden prozess- und energiebedingt rund 310 Tonnen an CO 2 pro Jahr eingespart, dies entspricht rund 34 Prozent der CO 2 -Emissionen. Das Vorhaben reduziert modellhaft die Emission von CO 2 und erfüllt so als eine der wenigen technischen Einflussmöglichkeiten in der Betonherstellung die Anforderungen des Klimaschutzprogramms der Bundesregierung. Das Verfahren ist auf alle Fertigteilbauwerke übertragbar und besitzt damit einen hohen Modellcharakter. Branche: Baugewerbe/Bau Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: MATTIG & LINDNER GmbH Bundesland: Brandenburg Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend

Entwicklung eines Verfahrens zur dauerhaften Reduzierung von Chrom (VI) im Zement

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur dauerhaften Reduzierung von Chrom (VI) im Zement" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Märker Zement GmbH.

Bindung des Schwefels beim Brennen von Zementklinker

Das Projekt "Bindung des Schwefels beim Brennen von Zementklinker" wird/wurde gefördert durch: Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen 'Otto-von-Guericke' e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsinstitut der Zementindustrie.Beim Brennen des Zementklinkers tritt praktisch keine SO2-Emission auf, da der aus den Roh- und Brennstoffen stammende Schwefel mit den Alkalien des Brennguts unter Bildung von schwerverdampfbarem Alkalisulfat reagiert. Um ohne Erhoehung der SO2-Emission auch schwefelreiche Abfaelle (Oelrueckstaende, Saeureharz) als Brennstoff Verwenden zu koennen, muss in Betriebsversuchen geprueft werden, ob der Schwefel nicht nur von den Alkalien, sondern auch vom Kalk gebunden werden kann. Ausserdem ist zu Untersuchen, ob der dann hoehere Sulfatgehalt im Zementklinker die Eigenschaften des Zements veraendert.

WIR! - RENAT.BAU - KALZTON - Ressourcenschonende Bindemittel und Betone auf Basis von selektiv zerkleinertem Altbeton, TP 2: Mörtel und Beton

Das Projekt "WIR! - RENAT.BAU - KALZTON - Ressourcenschonende Bindemittel und Betone auf Basis von selektiv zerkleinertem Altbeton, TP 2: Mörtel und Beton" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bauhaus-Universität Weimar, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Professur Werkstoffe des Bauens.

Development of the cement clinker production under the EU ETS

This report summarizes the main trends and drivers of the cement sector in the time period 2005-2017 in the EU28 and provides a compilation of key figures on the cement clinker industry for selected countries. The report focuses on the developments during the third trading period of the EU ETS since 2013 and analyses the countries within the EU28 with the highest contribution to total emissions of cement clinker production: Germany, Spain, France, United Kingdom, Italy, Poland and Greece. By providing key information from past developments, this report sets a solid basis for future projections and the design of climate policy. Veröffentlicht in Climate Change | 04/2025.

KlimPro: Vermeidung von klimarelevanten Emissionen in der Grundstoffchemie: Produktion von Ethylen und Essigsäure durch oxidative Dehydrierung von Ethan

Das Projekt "KlimPro: Vermeidung von klimarelevanten Emissionen in der Grundstoffchemie: Produktion von Ethylen und Essigsäure durch oxidative Dehydrierung von Ethan" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Linde GmbH.

KI-assistierter 3D-Druck für Baustoffe, Teilvorhaben: Bauchemie und Zusatzmittel für den Beton-3D-Druck

Das Projekt "KI-assistierter 3D-Druck für Baustoffe, Teilvorhaben: Bauchemie und Zusatzmittel für den Beton-3D-Druck" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Master Builders Solutions Deutschland GmbH.

CO2-reduzierter Beton durch Upcycling von Reststoffen aus der Betonaufbereitung und CCU

Das Projekt "CO2-reduzierter Beton durch Upcycling von Reststoffen aus der Betonaufbereitung und CCU" wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie.Ziel des Vorhabens ist es, einen stark CO2-reduzierten, hochwertigen und ressourceneffizienten Betonkreislauf für Altbeton zu entwickeln. Dazu wird ein Belit - basierter Portlandzementklinker (RC-Belit-PZK) mit niedrigem CO2-Fußabdruck aus Betonbrechsand und weiteren kalkhaltigen primären oder sekundären Komponenten hergestellt. Freigesetztes CO2 kann abgetrennt und zur technischen Karbonatisierung von mechanisch aufbereitetem Betonbrechsand als Substitut in Zement genutzt werden. Mit dem Ziel weiteres CO2 zu binden und die betontechnischen Eigenschaften grober RC-Gesteinskörnung zu verbessern, wird eine neue Karbonatisierungstechnik im Druckreaktor entwickelt. Aus RC-Belit-PZK, Portlandzementklinker (PZK) und technisch karbonatisierten aufgemahlenen Brechsanden werden RC-Zemente mit stark reduziertem CO2-Fußabdruck formuliert. Um den erneuten Einsatz in der Produktion zu ermöglichen, werden Rezepturen für RC-Beton mit Normal- und / oder RC-Gesteinskörnung entwickelt, die auf angepassten Fließmitteln und Beschleunigersystemen basieren. Zum Projektabschluss werden Werkversuche durchgeführt, die den hochwertigen Betonkreislauf demonstrieren. Eine CO2-Reduktion um mindestens 40% für RC2-Beton im Vergleich zum Stand der Technik wird angestrebt. Die Prozesse werden aus techno-ökonomischer und ökologischer Sicht bewertet (prozessbasierte Ökobilanz/LCA). Im Rahmen der Systemanalyse werden verschiedene Anlagengrößen und Standorte über den gesamten Lebenszyklus mit dem Stand der Technik verglichen. Zusätzlich werden regulatorische Randbedingungen untersucht (z.B. Recycling-Baustoffverordnung, DIN-EN 197-1, Rechtliche Einordnung einer Anlage zur Klinkerherstellung), um Hindernisse in der Umsetzung zentraler bzw. dezentraler Konzepte zu identifizieren und konkrete Handlungsempfehlungen zur Kreislaufführung zu erarbeiten.

KlimPro: Prozess zur Herstellung alkalisch-aktivierter Binder durch das Schmelzen mineralischer Reststoffe für ein ökologisch gesteuertes Mixdesign von Beton

Das Projekt "KlimPro: Prozess zur Herstellung alkalisch-aktivierter Binder durch das Schmelzen mineralischer Reststoffe für ein ökologisch gesteuertes Mixdesign von Beton" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Elektrowerk Weisweiler GmbH.

Actinid-Metall Bindung auf atomarem Level - Am-BALL

Das Projekt "Actinid-Metall Bindung auf atomarem Level - Am-BALL" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie.

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