Zement-Recycling – Nachhaltigkeit in der Schnittstelle zwischen Klima- und Ressourcenschutz
Die Herstellung von Beton bzw. seines Ausgangsstoffs Zement geht mit erheblichen CO₂-Emissionen sowie einem hohen Ressourcenverbrauch einher. Um diese Auswirkungen zu reduzieren, wurden in den vergangenen Jahren vielfältige Lösungen, wie z. B. neuartige ternäre Kompositzemente oder RC-Betone vorgestellt, die einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz leisten. Häufig stehen Klima- und Ressourcenschutz jedoch im Widerspruch zueinander, da z. B. RC-Betone i. d. R. einen geringfügig höheren Zementanteil aufweisen als Normalbetone (insbesondere, wenn letztere mit fluvialen Rundkörnungen hergestellt werden) und daher die spezifischen CO₂-Emissionen ggf. erhöht werden. Unbestritten ist, dass aufbereitete Gesteinskörnungen aus Betonabbruch natürliche Zuschlagstoffe in großem Umfang ersetzen und somit einen bedeutenden Beitrag zum Ressourcenschutz leisten können. Bisher bleiben bei der Produktion rezyklierter Gesteinskörnungen aus Betonbruch jedoch bis zu 30 M.-% des Abbruchmaterials als Brechsand oder Pulver mit Korngrößen kleiner als 2 mm zurück. Diese Fraktion besitzt jedoch ein großes Potenzial, entweder als CO₂-Senke durch schnelle Karbonatisierung oder als CO₂-freier Lieferant für CaO zur Herstellung neuer Zemente eingesetzt zu werden. Dies wird im Verbundprojekt URBAN, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird, untersucht. Geleitet wird das Konsortium vom Institut für Technische Chemie des Karlsruher Instituts für Technologie. Beteiligte Partner sind die Leibniz Universität Hannover, die Holcim (Deutschland) GmbH, die Sika AG sowie die Ehl AG.
Ziel des Forschungs-Konsortiums URBAN ist es, neuartige aus Beton-Brechsanden als Rohmehlkomponente hergestellte Zementklinker zur Herstellung von RC-Beton einzusetzen und so Normalzemente teilweise zu substituieren. Hierzu werden Brechsande, insbesondere aus Rückläufern bzw. aus dem Recycling der Betonfertigteil- und Betonwarenindustrie, zu einem Rohmehl aufgemahlen. Dieses wird in einem neu entwickelten Niedertemperatur-Brennprozess zu Belitzementklinker gebrannt. Die Methode wurde bereits sehr erfolgreich zum Recycling von Porenbeton angewendet und wird nun auf Beton-Brechsande erweitert. Die entwickelte Technik ermöglicht eine deutliche Reduktion der CO₂-Emissionen durch verringerte prozess- und energiebasierte Emissionen und die Möglichkeit, rezyklierte Materialien aufzuwerten. Zudem fällt prozessbedingt CO₂ in konzentrierter Form an, was die Kombination mit Technologien zur Karbonatisierung erleichtert. Der hergestellte Niedertemperatur-Belitklinker wurde anteilig als Ersatz für herkömmlichen Portlandzementklinker eingesetzt und der Einfluss auf die rheologischen und mechanischen Eigenschaften von Beton untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine vielversprechende Reduktion des CO₂- und Ressourcenverbrauchs in Kombination mit vielversprechenden technischen Eigenschaften des Betons, um so in naher Zukunft einen geschlossenen, idealerweise kohlenstoffneutralen Betonkreislauf zu ermöglichen.
