Sinn und Unsinn von Betonrecycling

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1 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Prof. Dr. G. Habert Professur für Nachhaltiges Bauen Prof. Dr. Guillaume Habert

2 Warum brauchen wir Recyclingbeton in der Schweiz? 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

3 Warum brauchen wir Recyclingbeton in der Schweiz? 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

4 Warum brauchen wir Recyclingbeton in der Schweiz? Materialflüsse in der Stadt Zürich Andere Bitumen Sand und Kies Mauersteine Beton Wohngebäude Bürogebäude Wohngebäude Bürogebäude Strassen Bahn Wasser Kanalisation Energie Kleine Anfrage bezüglich höherem Bedarf an Infrastruktur für Gebäude Sce: Gugerli et al Ressourcenstrategie. Bauwerk Stadt Zürich. Materialflüsse und Energiebedarf bis Stadt Zürich Amt für Hochbau 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

5 Warum brauchen wir Recyclingbeton in der Schweiz? Material consumption (1000 m 3 ) Demolition Material (1000 m 3 ) Kleine Anfrage bezüglich höherem Bedarf an Infrastruktur für Gebäude Anforderungen an Gebäude werden so hoch sein wie der Rückbau der produzierten Abfallprodukte und der aufgebrauchten natürlichen Ressource Sce: S. Rubli et al Modelierung der Bau-, Rückbau- und Aushubmaterialflüsse: Überregionale Betrachtung.Kanton Zürich, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

6 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

7 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Während seines Lebens (70 Jahre) konsumiert ein Europäer (in Tonnen): ,6 0,68 0,36 Sand and gravel Oil Iron Salt Clay Aluminium Copper Lead 561 Quelle: Mineral info ( 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

8 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Aktuelle Methoden Während seines Lebens (70 Jahre) konsumiert ein Europäer (in Tonnen): ,6 0,68 0,36 Sand and gravel Oil Iron Salt Clay Aluminium Copper Lead 561 Quelle: Mineral info ( 20. Holcim Betontagung August 2014 Folgerung Brennstoffe und Stahl können abiotisch abgebaut werden (globale Ressourcen) aber Sand und Kies nicht Quelle : UNEP Assessing the Environmental Impacts of Consumption and Production. Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

9 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Neue Methoden Analyse des Materialflusses Quelle: Kytzia S Material Flow Analysis as a tool for sustainable management of built environment. In: Koll-Schretzenmayr M., Keiner M., Nussbaumer G., The real and virtual world of spatial planning. Springer-Verlag 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

10 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Neue Methoden Analyse des Materialflusses Kiesflüsse über die Kantonsgrenzen im Jahr Die Werte unterhalb den Kantonsbezeichnungen bzw. unter dem Grafiktitel «Kies» entsprechen jeweils der Summe der Importe und Exporte. Quelle: Rubli S Modellierung der Bau-, Rückbau- und Aushubmaterialflüsse: Überregionale Betrachtung 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

11 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Neue Methoden Entwicklung zwischen Import und Konsum zur Berechnung des lokalen Bestands der Ressourcen Der lokale Bestand wird wie folgt berechnet: - Kenntnis der Zeit wann Import = Verbrauch - Multipliziert mit dem Verbrauch der Ressource über die Zeit Problem: Zeitaufwendige Berechnung für jede Gemeinde und jeden Kanton notwendig. Quelle: Habert et al Development of a depletion indicator for natural resources used in concrete. Resources, Conservation and recycling, 54, Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

12 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Neue Methoden Abschätzung des Wettbewerbs bezüglich Landverbrauch zwischen bebauter Umwelt und Steinbrüchen Steinbruch Stadt 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

13 Wie messen wir die Knappheit der Ressourcen? Neue Methoden Indikatoren zeigen den Wettbewerb zwischen Städten und Steinbrüchen. 1) Relativer Druck auf Ressourcenerreichbarkeit zwischen den Kantonen 2) Zeigt die Dynamik in jedem Kanton Quelle: Ioannidou et al. submitted. Land-cover based indicator for resource accessibility assessment. Resources, Conservation and recycling. 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

14 Neue Methoden Mit diesen detaillierten Studien über den Fluss der Ressourcen können wir zeigen wie wichtig es ist, in einigen Kantonen Ressourcen zu sparen Aber jetzt, Wie bauen wir mit weniger natürlichen Ressourcen? Steigerung des Verbrauchs von recycelten Zuschlagstoffen Quelle: Ioannidou et al. submitted. Land-cover based indicator for resource accessibility assessment. Resources, Conservation and recycling. 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

15 Empfehlung 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

16 Beispiel Tramhaltestelle Limmatplatz Freistehendes Dach aus Recyclingbeton 20. Holcim Betontagung August 2014

17 Wohnsiedlung «Werdwies» 20. Holcim Betontagung August 2014 Fertigstellung : 2002 Kosten: CHF 70 Mio. Anteil RC-Beton: 75% Speziell Mischabbruch-Beton für Erdbeben- Aussteifungswände.

18 Wohnsiedlung«Brunnenhof» 20. Holcim Betontagung August 2014 Fertigstellung : 2007 Kosten: CHF 38 Mio. Anteil RC-Beton: 90% Speziell: Minergie Eco

19 Recyclingbeton 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

20 Recyclingbeton Material: Recyclingbeton mit Minergie-Eco - Recyclingbeton ist Beton mit Zuschlagstoffen, die aus mindestens 25% Betongranulat oder gemischtem, aus Rückbau gewonnenem, Granulat bestehen. - Minergie-Eco: erfordert, dass mindestens 50% aller Gebäudeelemente, die aus Recyclingbeton hergestellt werden können auch hergestellt werden. - Wenn kein brauchbarer Recyclingbeton innerhalb eines Radius von 25 km um die Baustelle zur Verfügung steht, sollen diese Anforderungen nicht anwendbar sein. Ein weiteres Dokument ist vorhanden um diese Anforderungen zu unterstützen. - Gebrauch von Recyclingbeton mit einem höheren Anteil an Zuschlagstoffen (mindestens 40%) erzielt ein Punkt. (AN12) - Gebrauch von recyceltem Kies als Füllmaterial, Materialersatz, für Fundamente, etc. erzielt auch einen Punkt. (MN14) - Gebrauch von Beton Typ CEM II/B oder CEM III für Beton für normale Belastung erzielt einen Punkt. 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

21 Recyclingbeton CO2 vs. Ressourcen Gebrauch von recycelten Zuschlagstoffen in Beton induziert einen erhöhten Verbrauch von Zement um die gleiche Festigkeit wie konventioneller Beton zu erreichen. Das zusätzliche CO2 (von der zusätzlichen Zementproduktion) kann durch einen kürzeren Transport kompensiert werden. Quelle: Marinković et al., Life cycle assessment (LCA) of concrete made using recycled concrete or natural aggregates In: Eco-Effici Construction and Building Materials, Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

22 Recyclingbeton CO2 oder Ressourcen 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

23 Recyclingbeton CO2 UND Ressourcen Nächste Schritte: - Recycling von Feinanteilen im Zement - Karbonatisierung der Aggregate 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

24 Recyclingbeton CO2 und Ressourcen Zukunftsperspektiven Um beides zu kombinieren, CO2 Senkung und Ressourcenerhaltung, könnte es möglich sein die Karbonatisierung in recycelten Zuschlagstoffen zu verbessern bevor sie wieder für Beton verwendet werden. Karbonatisierung des beim Rückbau entstehenden Abfalls benötigt 50 kg CO 2 pro Tonne Beton Quelle: Thiery et al Carbonation kinetics of a bed recycled concrete aggregates: a laboratory study on model materials. Cement and concrete research, 46, Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

25 Karbonatisierung von recycelten Aggregaten 8% 7% 6% Absorption (%) 5% 4% 3% 2% 1% End of mixing Beginning of casting 0% Time (s) Delayed absorption modify the fresh properties of concrete Sce: Habert et al Improvement of recycled concrete aggregates properties by carbonation. WASCON, Göteborg 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

26 Karbonatisierung von recycelten Aggregaten 3,5% 3,0% Between mixing and casting absorption rate (%) non-carbonated RCA 2,5% Natural aggregate 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 24 hours absorption (-) Sce: Habert et al Improvement of recycled concrete aggregates properties by carbonation. WASCON, Göteborg 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

27 Karbonatisierung von recycelten Aggregaten Absorption (%) 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Time (s) The RCA samples are stored in a carbonation chamber CO 2 concentration = 10% Relative humidity = 53 +/- 5% T=20 C until mass stabilisation. Sce: Habert et al Improvement of recycled concrete aggregates properties by carbonation. WASCON, Göteborg 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

28 Karbonatisierung von recycelten Aggregaten 3,5% 3,0% 2,5% Between mixing and casting absorption rate (%) non-carbonated non-carbonated RCA RCA Natural aggregate Natural aggregate Carbonated RCA 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 24 hours absorption (-) Karbonatisierung ermöglicht recycelte Betonaggregate einzusetzen mit ähnlichen Absorbtionseigenschaften igenschaften wie natürliche Aggregate Sce: Habert et al Improvement of recycled concrete aggregates properties by carbonation. WASCON, Göteborg 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

29 Recyclingbeton CO2 und Ressourcen Zukunftsperspektiven In Japan, werden Feinanteile vom Recycling in Zementfabriken verwendet um Kalkzuschlag zu ersetzen und um CO2 freies Material für Zement zu erhalten. In Zukunft: Recycelte Zuschläge in neuem Beton + recycelte Feinanteile in Zement Die Betonindustrie kann als Kreislaufwirtschaft mit einem niedrigen CO2 und Ressourcen Verbrauch gesehen werden Quelle: Shima et al An advanced concrete recycling technology and its applicability assessment Through Input-Output analysis. Journal of Advanced Concrete technology, 3, Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

30 Zukunftsperspektiven In Zukunft: recycelte Aggregate in neuem Beton + recycelte Feinanteile im Zement Die Betonindustrie kann in Kreislaufwirtschaft sein mit niedriger CO 2 Emission und niedrigem Ressourcenverbrauch 20. Holcim Betontagung August 2014 Sinn und Unsinn von Betonrecycling Holcim Betontagung G. Habert

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit ((Vorname Nachname)) 31