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Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling, Teilvorhaben: Rezepturentwicklung Beton und Demonstratorbau

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Der Verbundpartner Mineral- und Betonlabor GmbH (mbl) führt die Entwicklung von Betonrezepturen, in einem weiteren Schritt von spezifischen Transportbetonrezepturen unter Verwendung des reaktiven Betonzusatzstoff durch. Des Weiteren wird für die Verifizierung der Entwicklung ein Demonstratorbauteil hergestellt, an dem Festbetonuntersuchungen durchgeführt werden können. Für mbl steht die Entwicklung von Prüfmethoden für die Detektierung geeigneter Ausgangsmaterialien (Brechsande) und die Entwicklung praxisgerechter Betonzusammensetzungen mit dem reaktiven Betonzusatzstoff im Vordergrund. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse in der Charakterisierung und Untersuchung von Brechsanden kann mbl für die Weiterentwicklung von Betonen auch unter Verwendung anderer Ausgangsstoffe anwenden.

CO2-reduzierter Beton durch Upcycling von Reststoffen aus der Betonaufbereitung und CCU, Teilvorhaben: Zusatzmittel für Recyclingzemente / ReCO2ver

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.

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.

Effectiveness of EU Emissions Trading: What drives emission developments?

European emissions trading (EU ETS) is a central component of German and European climate policy. This final report summarises the results of a research project that investigated the causes of emissions trends in the most relevant sectors in terms of emissions (combustion, iron and steel industry, cement clinker production, refineries) of the EU ETS 1 in the period 2005 and, depending on the sector or approach, until 2017/2019/2022. As part of the project, the development of the four sectors mentioned was analysed with regard to emissions and other parameters and their causes. In addition, two decomposition analyses were used to identify the main drivers of emissions trends in cement clinker production and iron and steel production in the EU ETS. Veröffentlicht in Climate Change | 52/2025.

Recycling von Kartuschen

Zielsetzung: Dicht- und Klebstoffkartuschen finden in sehr vielen Bereichen zunehmende Anwendung. Kartuschen sind eine vom Endnutzer sehr gut akzeptierte Verpackung und Verarbeitungshilfe der Produkte. Sie zeichnen sich einerseits durch eine hohe Homogenität des Kartuschenmaterials, vorwiegend hochwertiges Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), und andererseits durch eine extrem variable chemische Zusammensetzung der Inhaltsstoffe aus. In ersten Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass etwa 90 % der gesammelten Kartuschen MS (modifizierte Silan-)Polymer , Acryl- und Silikon-haltige Restinhaltstoffe aufwiesen. Die restlichen 10 % beinhalten eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe (u. a. Bitumen, Polyurethan, Zement). Die Menge und der Zustand der in den Kartuschen verbliebenen Restinhaltstoffe variiert stark. Dichtstoffkartuschen werden als „nicht recyclingfähig“ eingestuft. Dies liegt an der sehr variablen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und deren Rückstände in der Kartusche, die bei der Kreislaufführung des HDPEs zu massiven Problemen führen (z. B. Silikonrückstände). Deshalb werden Kartuschen in Deutschland derzeit thermisch verwertet, in anderen europäischen Ländern auch deponiert. Marktanalysen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 60- 70 Mio. Stück Kartuschen in Verkehr gebracht werden. In Europa fallen pro Jahr rund 45.000 t Kartuschenabfälle an. Aufgrund der hohen Mengen und des ungelösten Entsorgungsproblems sollen die Hersteller verstärkt in die Pflicht genommen werden. Für die Verwendung von Kunststoffen werden von der EU zwischenzeitlich Aufschläge von 800 €/t erhoben. Es ist absehbar, dass diese Aufschläge früher oder später an die Hersteller weitergereicht werden. Auf EU-Ebene wurden und werden auch Diskussionen über ein Verbot nicht-recyclingfähiger Kunststoffverpackungen geführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Recyclingfähigkeit von Dicht- und Klebstoffkartuschen untersucht werden. Dies setzt zunächst ein effizientes Erfassungssystem voraus, das gleichermaßen beim Fachhandel, Handwerk und Sortieranlagen ansetzt und die gebrauchten Kartuschen als Monostrom separiert. Bei der Entwicklung des Recyclingprozesses sollen vorzugsweise mechanische und chemische, nachgeordnet thermische Verfahren betrachtet werden. Ziel ist die Kreislaufführung des hochwertigen HDPEs. Konkret: Aus gebrauchten Kartuschen neue Kartuschen produzieren. Wenn es gelingt HDPE in ausreichender Qualität zu gewinnen, existiert für das Rezyklat bereits ein Absatzmarkt.

Förderprogramm Dekarbonisierung in der Industrie: klimafreundliche Stahlproduktion

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

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling, Teilvorhaben: Reduktion des Klinkeranteils in Beton als Betonzusatzstoff und in Zement als Hauptbestandteil

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Für die Betonherstellung streben wir einen reaktiven Betonzusatzstoff an, der Flugasche und andere Betonzusatzstoffe vollständig substituieren und ggf. übertreffen kann. Ziel ist ein k-Wert größer als 0,4. Bei Zement ist eine Hauptbestandteilreduktion des Klinkers von 35-50% Ziel des Forschungsprojektes. Hier soll ein CEM II/B und ein CEM II/C entwickelt werden.

Bindung des Schwefels beim Brennen von Zementklinker

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.

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Im Teilprojekt 'Materialanalyse und Umweltauswirkungen' werden zunächst durch das KIT-Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) relevante Stoffströme aufgezeigt. Am KIT-Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB/MPA/CMM) finden vertiefende Untersuchungen an den hergestellten Bindemitteln und den hergestellten Betonen statt, um sie ausführlich hinsichtlich ihres Kurz- und Langzeitverhaltens zu charakterisieren. Aufbauend auf den Arbeitspaketen aller Projektpartner führt das IIP eine begleitende Ökobilanzierung und Systemanalyse durch, um die Potentiale des neuartigen Betonzusatzstoffs fundiert aufzuzeigen. Hierbei wird der Antragsteller durch den Zement- und Transportbetonhersteller TBS, das Mineral- und Betonlabor mbl sowie das Recyclingunternehmen Scherer+Kohl, die Rudolf Peter GmbH & Co. KG und das Aufbereitungstechnikunternehmen Gebr. Pfeiffer (assoziierte Industriepartner) unterstützt.

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling, Teilvorhaben: Materialanalyse und Umweltauswirkungen

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Im Teilprojekt 'Materialanalyse und Umweltauswirkungen' werden zunächst durch das KIT-Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) relevante Stoffströme aufgezeigt. Am KIT-Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB/MPA/CMM) finden vertiefende Untersuchungen an den hergestellten Bindemitteln und den hergestellten Betonen statt, um sie ausführlich hinsichtlich ihres Kurz- und Langzeitverhaltens zu charakterisieren. Aufbauend auf den Arbeitspaketen aller Projektpartner führt das IIP eine begleitende Ökobilanzierung und Systemanalyse durch, um die Potentiale des neuartigen Betonzusatzstoffs fundiert aufzuzeigen. Hierbei wird der Antragsteller durch den Zement- und Transportbetonhersteller TBS, das Mineral- und Betonlabor mbl sowie das Recyclingunternehmen Scherer+Kohl, die Rudolf Peter GmbH & Co. KG und das Aufbereitungstechnikunternehmen Gebr. Pfeiffer (assoziierte Industriepartner) unterstützt.

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