Aus Müll wird Beton

Im Projekt ASHCON werden Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar gemacht. Gegenüber den Standardrezepturen haben sich weder die Frisch- noch die Festbetoneigenschaften signifikant verändert.

Foto: Costa Belibasakis/TH Köln

„Müllverbrennungsasche besteht neben metallischen und organischen Anteilen aus mineralischen Stoffen. Letztere haben das Potenzial, um natürliche Ressourcen wie Kies oder Sand bei der Betonherstellung zu ersetzen“, sagt Prof. Dr. Björn Siebert vom Labor für Bau- und Werkstoffprüfung der TH Köln. Diese mineralischen Stoffe möchte die TH Köln in dem Projekt ASHCON (Einsatz von aufbereiteter Müllverbrennungsasche als Ausgangsstoff bei der Betonherstellung) nutzen und entwickelt Konzepte zur Aufbereitung und Verarbeitung von Müllverbrennungsasche (MV-Asche). Entstehen soll ein alternativer Ausgangsstoff für die Herstellung von Transportbeton und Betonwerkstein.

Müllproben zur Betonforschung

Am Standort der Leppe-Deponie in Lindlar im Oberbergischen Kreis hat das Forscherteam mit seinen Partnern der Bergische Abfallwirtschaftsverband (BAV) und die AVEA GmbH & Co. KG Proben von MV-Aschen entnommen. Diese hatten alle ein unterschiedliches Alter. Untersucht wurden die Proben am :metabolon Institute, ein Lehr- und Forschungszentrum, das die Hochschule und der BAV in Lindlar betreiben. Durch neue Trenn- und Sortierverfahren konnte das Team aus den Proben mineralische Gesteinskörnungen herstellen. Diese teilten die Forschenden in Gruppen gleicher Körnung ein. „Von einer Probe MV-Asche lassen sich bis zu 60 Prozent als sogenannte 2/8-Korngruppe mit überwiegend mineralischer Zusammensetzung gewinnen. Das ist eine Körnung, die für die Betonherstellung in großen Mengen benötigt wird. Der größte Anteil dieser Korngruppe war in frischer MV-Asche zu finden“, erklärt Siebert.

Im Projekt ASHCON werden Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar gemacht. Dazu wurden Probekörper mit MV-Asche (links im Bild) hergestellt und mit Probekörpern, die nach einer Standardrezeptur gefertigt wurden (rechts im Bild), verglichen.

Foto: Costa Belibasakis/TH Köln

Neues Rezept für Beton

Verschiedene Rezepturen für die Betonherstellung konnte das Forscherteam nach der Aufbereitung der Proben herstellen. „Wir haben Zusammensetzungen mit Blick auf Faktoren wie Verarbeitbarkeit und Druckfestigkeit variiert und die Rezeptur sukzessive angepasst“, so Siebert. Dadurch hat das Team ein Rezept entwickelt, in dem im Vergleich zu Standartrezepturen für Beton etwa die Hälfte des darin enthaltenen Kieses durch aufbereitete MV-Asche ersetzt wird. „Durch den Austausch haben sich gegenüber Standardrezepturen weder die Frisch- noch die Festbetoneigenschaften signifikant verändert, wie wir in Untersuchungen an Betonmischungen und daraus hergestellten Probekörpern ermittelt haben. Das bedeutet, dass sich aufbereitete MV-Aschen grundsätzlich als Ausgangsstoff für die Betonherstellung eignen“, sagt Siebert.

Von der Betonprobe zur Betonproduktion

Das Projektteam wird nun weitere Arbeitsschritte gehen und erarbeitet die Möglichkeiten, wie ihre Ergebnisse auf eine großtechnische Betonproduktion mit MV-Asche umgesetzt werden können. Zudem wird geprüft, wie die Umweltanforderungen eingehalten werden können. „Wir haben bereits festgestellt, dass einzelne Schwermetallgehalte, zum Beispiel für Kupfer, problematisch werden können. Hier werden wir weitere Untersuchungen durchführen: Wie viele der im Beton gebundenen Metalle werden überhaupt freigesetzt? Welche Anwendungen, zum Beispiel in der Industrie, wären trotzdem umsetzbar? Und müssen wir mit Blick auf die globale Ressourcenknappheit und überlasteten Deponien über die Bewertung der Umweltverträglichkeit diskutieren, um Reststoffe wie MV-Asche als Rohstoffe zirkulär nutzbar zu machen? Mit diesen und weiteren Fragen werden wir uns bis zum Projektende befassen“, erläutert Siebert.

Förderung der Müllnutzung für Beton

Prof. Dr. Björn Siebert vom Labor für Bau- und Werkstoffprüfung der TH Köln leitet das Projekt ASHCON. Zudem sind 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 am Projekt beteiligt.

Projektpartner sind:

• Institut für Infrastruktur, Wasser, Ressourcen und Umwelt (IWARU) an der FH Münster,
• Institut für Baustoffforschung der RWTH Aachen,
• Fraunhofer Institut für Bauphysik,
• Bergische Abfallwirtschaftsverband,
• Aachen Institute for Nuclear Training GmbH (AiNT),
• Fertigbeton Rheinland GmbH & Co. KG,
• METTEN Stein+Design GmbH & Co. KG,
• AVEA GmbH & Co. KG,
• Portlandzementwerk Wittekind Hugo Miebach & Söhne KG.

Gefördert wird die Forschung durch das Programm „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe“ (ReMin) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung bis Ende 2024 mit etwa einer Million Euro.

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