Perspektiven für nachhaltigere Beton- und Zementprodukte
Die Zement- und Betonindustrie ist bestrebt, den CO₂-Fußabdruck hydraulisch gebundenen Baustoffen zu verringern und den Ressourcenverbrauch im gesamten Produktionsprozess zu verbessern. Hier kommen Sekundärrohstoffe ins Spiel, um Sand und Kies – anteilig oder vollständig – zu ersetzen und/oder die Zementproduktion mit alternativen Rohstoffen zu optimieren. Drei beispielhafte Forschungs- und Entwicklungsprojekte aus Deutschland zeigen das Potenzial auf, das in Hausmüllverbrennungsasche (HMVA) steckt.
HMVA Öko-Beton
Es handelt sich hierbei um ein Projekt der REMEX-Beteiligungsgesellschaft BAUREKA in Zusammenarbeit mit der Universität Kassel, dessen Ziel die Entwicklung von Aufbereitungsschritten für die Fein- und Mittelfraktion von HMVA ist, um Bindemittel und Zuschlagstoffe in Pflastersteinen teilweise zu ersetzen..
- Die Aufbereitung umfasst das Waschen und die Metallabscheidung, gefolgt vom Mahlen und Sieben der Feinfraktion.
- Es wurden Versuche mit verschiedenen Rezepturen durchgeführt:
- Ersatz von unterschiedlichen Anteilen von Zement durch fein gemahlenene HMVA
- Ersatz von natürlichen Zuschlagsstoffen durch HMVA-Fraktionen 2–8 mm und 0–2 mm
Die hergestellten Pflastersteine wurden gemäß DIN EN 1338 geprüft. Es zeigte sich, dass der Primärzuschlagstoff mit einer Korngröße von 2–8 mm vollständig ersetzt werden konnte, ohne dass die Produktanforderungen beeinträchtigt wurden. Es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Zuschlagstofffraktion von 0–2 mm vollständig einzubinden und den Einsatz als teilweiser Zementersatz zu ermöglichen.
HMVA als Rohstoff bei der Klinkerherstellung
In Italien werden HMVA-Fraktionen als Ersatzrohstoffe bei der Klinkerherstellung eingesetzt, dem Hauptbestandteil von Zement und Beton. Das Forschungsprojekt „EMSARZEM“ zielt darauf ab, eine solche Verwendung in deutschen Zementwerken zu ermöglichen. Die mineralische Zusammensetzung von Hausmüllverbrennungsasche passt im Allgemeinen zum Spektrum der Rohmehlkomponenten wie Kalkstein, Ton und Eisenerz. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf zwei wesentliche Verarbeitungsschritte:
- mechanische Vorbehandlung von HMVA, z. B. durch Zerkleinerung und Aussortierung von Eisenmetallen
- selektives Feinmahlen zur Gewinnung der folgenden Hauptfraktionen:
- HMVA in Rohmehl-ähnlicher Form
- Gesteinskörnungen aus HMVA
- Nichteisenmetallgemisch
Erste Ergebnisse zeigen, dass Mineralfraktionen als Ersatz für Zement- und Betonrohstoffe eingesetzt werden können, wobei hohe Sortier- und Rückgewinnungsraten für die in HMVA enthaltenen Eisen- und Nichteisenmetalle erzielt werden.
Das Projekt wird wissenschaftlich vom Verband der Zementindustrie (VDZ) unterstützt und von der Bundesregierung kofinanziert. Weitere Informationen finden Sie in unserem Blogbeitrag
Subsitut für Zementklinker
Der Grundgedanke dieser Entwicklung besteht darin, verschiedene mineralische Abfallströme – u. a. Ferrochromschlacke und HMVA – zu kombinieren, um auf synthetischem Wege Materialeigenschaften zu erzielen, die denen von herkömmlichem Zementklinker ähneln. Das Prinzip beruht auf der thermischen Umwandlung einer solchen Materialkombination in ein reaktives, glasartiges Mineral.
- Entwicklung einer geeigneten Materialmischung, einschließlich Qualitäts- und Lieferkontrolle, unter anderem auf Basis von HMVA
- Herstellung von Granulat durch Schmelzen der Rohmischung in Elektroöfen, wie sie bei der Ferrochromproduktion verwendet werden
- Feinmahlung dieses Materials zusammen mit herkömmlichen Bestandteilen zu Standardzementsorten
Effekt: Im Vergleich zu herkömmlichem Portlandzementklinker möglicherweise nur 20 % der CO₂-Emissionen.
Zu den Partnern zählen ein Ferrochromhersteller und ein Betonbauunternehmen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFTR) finanziert.
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REMEX setzt sich für die Weiterentwicklung hochwertiger Anwendungen für Sekundärrohstoffe ein und unterstützt in diesem Zusammenhang Menschen mit zukunftsweisenden Ideen.