Ressourcenschonende Betonherstellung mit Müllverbrennungsaschen
Die Rückkehr von Produkten in den Stoffkreislauf ist ein wichtiger Punkt bei der Nachhaltigkeit. Dass die Müllverbrennungsasche, die meist ungenutzt auf den Deponien verbleibt, für die Betonherstellung genutzt werden kann, zeigt ein Forschungsprojekt der TH Köln. Hier wird ein Verfahren entwickelt, das die Müllverbrennungsasche für ihren neuen Einsatz aufbereitet.
In einem interdisziplinären Forschungsprojekt entstehen modifizierte Grundrezepturen für die Betonherstellung.
Foto: TH Köln
Bislang verbleiben die Rückstände aus der Müllverbrennung ungenutzt auf Deponien. Eine hochwertige Weiterverarbeitung könnte sich jedoch lohnen. Denn bestimmte Anteile des Stoffgemischs weisen ähnliche Eigenschaften wie die Bestandteile von Beton auf. Damit diese Rückstände nicht länger auf den Deponien bleiben, entwickelt die TH Köln im Forschungsprojekt ASHCON ein Verfahren für die Betonherstellung unter Einsatz von aufbereiteten Müllverbrennungsaschen. „Durch die Verbrennung von Siedlungsabfällen fallen in Deutschland pro Jahr etwa 5,2 Millionen Tonnen Müllverbrennungsaschen an. Ein Großteil davon gelangt bisher auf Deponien und sollte stattdessen aus Gründen der Ressourceneffizienz und zur Einsparung von Deponieraum bestmöglich in den Stoffkreislauf zurückgeführt werden“, sagt Prof. Dr. Björn Siebert vom Labor für Bau- und Werkstoffprüfung der TH Köln.
Aufbereitung der Müllverbrennungsaschen
In Müllverbrennungsaschen sind nicht nur metallische Anteile zu finden, sondern zu großen Teilen auch mineralische Stoffe. „Die mineralischen Anteile bieten sich wegen ihrer Körnung als Ersatzstoff für natürliche Ressourcen wie Kies oder Sand an, die bei der Betonherstellung eingesetzt werden“, so Siebert. „Im Vorhaben wollen wir herausfinden, wie die Müllverbrennungsaschen aufbereitet und verarbeitet werden müssen, um als alternative Ausgangsstoffe für die Herstellung von Transportbeton und Betonwerkstein zum Beispiel Pflastersteine, verwendet werden zu können.“
Von der Müllverbrennungsaschen zur Betonrezeptur
Für die ersten Schritte im Projekt wird das Projektteam repräsentative Proben charakterisieren und aufarbeiten. Diese Proben der Müllverbrennungsaschen erhalten sie aus den Deponien am Standort :metabolon in Lindlar und von Müllverbrennungsanlagen in Leverkusen. „Bevor die Müllverbrennungsaschen weiterverarbeitet werden können, müssen zunächst die schwermetallischen und metallischen Bestandteile abgetrennt werden. Anschließend werden die Proben ausgehend von der Größe der jeweiligen Körnung mittels eines neuen industriellen Mess- und Sortierverfahrens in Korngruppen eingeteilt“, sagt Siebert. In einem weiteren Schritt entwickelt das Team des Labors für Bau- und Werkstoffprüfung zusammen mit Industriepartnern modifizierte Grundrezepturen für die Betonherstellung. „Beton besteht aus mehreren Komponenten und reagiert sensibel auf Veränderungen in der Zusammensetzung“, so Siebert. „Mit unterschiedlichen Korngrößen der aufbereiteten Müllverbrennungsaschen können wir die Rezeptur sukzessive anpassen und Faktoren wie die Fließfähigkeit und Viskosität, also Klebrigkeit, des Betons verändern.“ Ist die Betonrezeptur entsprechend erstellt, werden Probekörper hergestellt und auf ihre Verarbeitungseigenschaften, Umweltverträglichkeit und Langlebigkeit überprüft.
Forschungsprojekt über unterschiedliche Disziplinen hinweg
Über drei Jahre wird das Projekt im Rahmen des Förderprogramms „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe“ (ReMin) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Die Leitung des Forschungsvorhabens „Einsatz von aufbereiteter Müllverbrennungsasche als Ausgangsstoff bei der Betonherstellung“ (ASHCON) hat Prof. Dr. Björn Siebert vom Labor für Bau- und Werkstoffprüfung übernommen. An dem interdisziplinären Projekt sind zu dem innerhalb der Hochschule Prof. Dr. Ramchandra Bhandari vom Institut für Technologie und Ressourcenschonung in den Tropen und Subtropen, Prof. Dr. Jan Wilkens von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften sowie Prof. Dr. Christian Wolf vom :metabolon Institute beteiligt. Die Projektpartner sind das Institut für Infrastruktur, Wasser, Ressourcen und Umwelt (IWARU) an der FH Münster, das Institut für Bauforschung der RWTH Aachen, das Fraunhofer Institut für Bauphysik, der Bergische Abfallwirtschaftsverband, die Aachen Institute for Nuclear Training GmbH (AiNT), die Fertigbeton Rheinland GmbH & Co. KG, die METTEN Stein+Design GmbH & Co. KG, die AVEA GmbH & Co. KG sowie die Portlandzementwerk Wittekind Hugo Miebach & Söhne KG.
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