PORTEFEUILLE

In den kommenden Jahrzehnten wird die Bauabfallmenge steigen - vor allem auch der Betonabbruch aus Bauwerken der 1950er bis 1970er Jahre. Da heute aber nur wenige Unternehmen in der Lage sind, mineralische Bauabfälle hochwertig aufzubereiten, werden Risiken für die Betonqualität entstehen und zusätzliche Kosten für die Bauwirtschaft.
Hier setzt das Forschungsprojekt CLOSE an. Es zielt darauf ab, die Aufbereitung und Verwendung von Brechsand, welcher bei der Aufbereitung von Betonabbruch entsteht, als alternativen Rohstoff in der Zement- und Betonindustrie zu untersuchen und zu optimieren. Im Projekt soll die optimale Verwendungsart des aufbereiteten Materials entlang der gesamten Prozesskette identifiziert werden, sodass die Emissionen von Treibhausgasen weiter optimiert, natürliche Ressourcen geschont und Abfallmengen reduziert werden. Daraus werden Anforderungen an die zukünftige Sammlung, Sortierung und Aufbereitung abgeleitet. Ansatzpunkt ist die wichtigste Schwachstelle der heutigen Aufbereitungsprozesse: der Brechsand als Nebenprodukt, das kostenneutral oder sogar kostenpflichtig entsorgt werden muss. Die Wirtschaftlichkeit von Betonrecycling wird aber deutlich verbessert, wenn es gelingt, diesen Brechsand gewinnbringend in der Zement- und Betonherstellung einzusetzen. Im Projekt CLOSE sollen drei wirtschaftlich sinnvolle Einsatzmöglichkeiten dieses Brechsands nach Kriterien der Nachhaltigkeit evaluiert werden mit einem Fokus auf Klimaschutz, Ressourcenschonung und Abfallvermeidung. Möglich wären ein Einsatz als CO2-armer Rohmehlersatz, ein Einsatz als Zusatz- bzw. Zumahlstoff in der Zementmahlung bzw. Betonproduktion oder ein Einsatz als Zuschlagstoff in der Betonproduktion. Ziel ist das Erkennen des optimalen Einsatzortes, der hier geforderten Qualität des Brechsandes und der Anforderungen an Verfahren der Aufbereitung.
CLOSE soll die fehlenden Grundlagen schaffen, auf denen die Industrie und ihre Stakeholder (Verbände, Normgeber, Behörden, Lieferanten…) ein nachhaltiges Recycling von Brechsand in die Praxis umsetzen können. Dazu gehören Standards/Normen im Bauwesen, Empfehlungen/Richtlinien in der Abfallwirtschaft ebenso wie Konzepte zum Qualitätsmanagement in der Baustoffindustrie (inkl. der gesamten Prozesskette der Beschaffung). Die Beschreibung der Leistungsanforderungen soll dazu beitragen, bestehende Recyclingtechnologien weiter zu optimieren und neue Technologien bis zur Marktreife zu entwickeln.
Schnittstelle zu anderen Projekten:
Das Projekt CLOSE stellt eine Schnittstelle zum Projekt CUBIC „Co-Evolution of Business Strategies in material and construction industries and public policies” dar. Das Projekt CUBIC untersucht im Rahmen des NFP 73 Nachhaltige Wirtschaft wie sich Ressourcenpolitik und Geschäftsstrategien auf die Nachhaltigkeit in der Baubranche auswirken.

Der hier untersuchte Brechsand aus Betonabbruch wird heute z.T. kostenpflichtig entsorgt oder aufgrund der mangelnden Qualität nur ungenügend wiederverwendet (geringe Mengen, Downcycling). Dieser Brechsand könnte jedoch ein wertvoller Sekundärrohstoff sein. Durch eine gezielte Aufbereitung und Lagerung von Betonabbruch kann die Rückbindung von CO2 (Karbonatisierung) im Zementstein deutlich erhöht und dadurch die CO2-Bilanz der Betonproduktion verbessert werden. Weiterhin kann der Brechsand oder spezifische Fraktionen davon, als hochwertiger Sekundärrohstoff für die Klinkerherstellung, als Zumahlstoff in der Zementmahlung bzw. als Zusatz- oder Zuschlagstoff in der Betonproduktion eingesetzt werden. Im Projekt CLOSE werden die fehlenden Grundlagen erarbeitet, welche ein nachhaltiges Recycling von Brechsand in die Praxis ermöglichen.

Im Projekt sollte die optimale Einsatzart des aufbereiteten Materials entlang der gesamten Wertschöpfungskette identifiziert werden, sodass die Emissionen von Treibhausgasen weiter optimiert, natürliche Ressourcen geschont und Abfallmengen reduziert werden. Dieses Ziel wurde erreicht. Der ökonomische und ökologische grösste Nutzen wird erwartet, wenn man den Zementstein möglichst weitgehend vom Betongranulat trennt und diese Materialien separat weiterverwendet.
- Der Zementstein sollte als Rohmehlersatz im Zementwerk einsetzt werden. Dadurch können die klimaschutzrelevanten CO2-Emissionen und der Bedarf an Kalkstein und Mergel sowie die damit verbundenen Kosten reduziert werden. Es entstehen keine zusätzlichen Kosten für Verfahren zur Förderung der Rückbindung von CO2 im Betonabbruch.
- Das Betongranulat sollte als Ersatz von primärem Sand in der Betonherstellung eingesetzt werden. Dadurch kann die Produktion von RC-Beton weiter optimiert werden.

Das Projekt stellt einen Schritt in der Optimierung von Aufbereitungsverfahren für Betonabbruch dar. Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass weiterer Forschungsbedarf, einerseits in der Aufbereitung des Betonabbruchs, aber auch in der forcierten Karbonatisierung des Zementsteins notwendig ist. Es ist geplant, die Zusammenarbeit zwischen der Jura Materials und der Ostschweizer Fachhochschule weiterzuführen und zu vertiefen. Aktuell führt JURA Materials bereits verschiedene verfahrenstechnische Test zur selektiven Auftrennung von Kies und Zementleim durch. Weiterhin sollen die Erkenntnisse in zukünftige Projekte mit Industriepartnern einfliessen.