Verbund 015 Aufbaukörnung Steigerung der Ressourceneffizienz im Bauwesen durch die Entwicklung innovativer Technologien für die Herstellung hochwertiger Aufbaukörnung aus sekundären Rohstoffen auf der Basis von heterogenen Bau- und Abbruchabfällen Visualisierung als Roadmap Marktadressierung Forschungsumfeld
Resourcen Material Energie CO 2 Verbundkoordinator Prof. Dr. Anette Müller r²-ansprechpartner Dipl.-Ing. Stefan Albrecht Vollständige Substitution eines Primärrohstoffs durch Sekundärrohstoff (Bauschutt) Energieeinsparung bei thermischen Prozessen kurz mittel lang Reduzierte CO 2 - Emmisionen 2013 Markt / Branche Baustoffindustrie, Betonindustrie, Recyclingindustrie, Apparate- und Anlagenbau Materialien F & E Bereiche Technologie Produkt Bauschutt, Sandfraktion, heterogenes Material Bauwesen Anlagenbau Thermische Verfahrenstechnik Aufbereitungstechnik Herstellung von Leichtgranulaten Rezyklat aus Bauund Abbruchabfällen Aufbaukörnung (Vorbehandlung des Rohmaterials, Formgebung durch Granulierung, thermische Behandlung) Kreislaufschließung Anknüpfungspunkte zu Verbund 011 und 001 Die Größe des r² Logos spiegelt die relativen Einsparungen in den Bereichen Material, Energie und CO2 innerhalb dieses Verbundprojektes wieder. Verbundvergleichende Aussagen sind auf Grund dieser Darstellung nicht möglich
Erläuterungen der Roadmap Das Verbundprojekt Aufbaukörnung Steigerung der Ressourceneffizienz im Bauwesen durch die Entwicklung innovativer Technologien für die Herstellung hochwertiger Aufbaukörnung aus sekundären Rohstoffen auf der Basis von heterogenen Bau- und Abbruchabfällen hat die Entwicklung neuer Technologien zur Reduzierung des Primärressourcenverbrauchs im Bausektor zum Ziel. Im Projekt werden Expertisen aus dem Bauwesen, dem Anlagenbau, der thermischen Verfahrenstechnik sowie der Aufbereitungstechnik verknüpft, um in diesem Bereich einen Stoffkreislauf zu ermöglichen. Ausgangsmaterial, das rezykliert werden soll, ist mineralischer Bauschutt und Bauabfälle. Hier liegt ein heterogenes Stoffgemisch vor, aus dem ein Rezyklat mit definierten Eigenschaften erzeugt werden soll. Hierzu wird das Material zunächst zerkleinert und die nach der Mahlung vorliegenden Mehle zu Granulaten agglomeriert. Die Porosierung und Stabilisierung erfolgt im abschließenden Schritt der thermischen Behandlung. Das Produkt kann als leichte Gesteinskörnung im Bausektor und weiteren Branchen eingesetzt werden. Durch die Technologie werden sowohl Recyclingquoten als auch das Verwertungsniveau gesteigert und Energie eingespart. Neben Recyclingunternehmen können auch Apparate- und Anlagenbauer aus dem Bereich der mechanischen und thermischen Verfahrenstechnik von der Technologie profitieren. 3
Marktadressierung Bei der Aufbereitung der in Deutschland jährlich anfallenden mineralischen Bau- und Abbruchabfällen, die im Jahre 2004 50,5 Mio. t betrugen, entsteht ein Anteil an feinen Körnungen < 4 mm von bis zu 50 %, der sich kaum verwerten lässt. Ebenso bestehen Verwertungsdefizite für heterogene Materialien wie den Mauerwerkbruch [1]. Derzeit wird für das deutsche Baugewerbe mit einer Umsatzsteigerung von 3,8 % (auf insgesamt 95,7 Mrd. Euro) in 2012 im Vergleich zum Vorjahr gerechnet. Dies spiegelt den positiven Trend der Branche seit dem Einbruch in 2009 wieder. Langfristig wird mit einer stabilen Entwicklung des Sektors gerechnet, allerdings mit einem im Vergleich zu heute abgeschwächten Wachstum (aufgrund von Unsicherheitsfaktoren wie z. B. der Eurokrise) [2]. In Deutschland werden gegenwärtig etwa 6,5 Mio. m³ Leichtbetonmauersteine, Leichtbetonfertigteile und konstruktive Leichtbetone hergestellt [3]. Von den dafür notwendigen leichten Gesteinskörnungen werden derzeit jährlich 1,5 Mio. t in Deutschland produziert. Unter der Annahme, dass 20 % des jährlichen Zuwachses an Mauerwerkbaustoffen für den Ersatz älterer Gebäude verwendet werden, lässt sich eine jährliche Menge an Mauerwerkbruch von 10 Millionen Tonnen abschätzen. Quellen: [1] Arbeitsgemeinschaft Kreislaufwirtschaftsträger Bau (KWTB) 2007, Monitoring Bericht Bauabfälle Erhebung 2004 [2] Statistisches Bundesamt, Konjunkturdaten Baugewerbe, 2012 [3] Rübner et al.: Leichtbeton aus Aufbaukörnungen. In: Chemie Ingenieur Technik, Themenheft Ressourceneffizienz, 2012 (eingereicht) 4
Ländervergleich der wissenschaftlichen Veröffentlichungen Betrachtet man das Forschungsumfeld im Bereich Aufbaukörnung, so kann in Bezug auf die wissenschaftlichen Publikationen im Zeitraum von 1990 bis 2010 folgende Verteilung festgestellt werden: Gemessen an den Gesamtpublikationen stellt Europa ohne Deutschland mit 28 % den größten Anteil, gefolgt von China und den Anderen Staaten mit jeweils 20 %. USA (13 %), Japan (5 %), Kanada (3 %) und Südkorea (4 %) haben hingegen weitaus weniger Anteile als Europa und China. Deutschland stellt 7 % der Veröffentlichungen. 5
100,00% Andere 80,00% Europa (ohne D) 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% 90 94 95 99 2000 2004 2005 2010 Kanada Südkorea China Deutschland Japan USA Zeitliche Entwicklung der wissenschaftlichen Veröffentlichungen nach Ländern Gemessen an den Anteilen der Publikationen je Jahresscheibe sind die Anteile von Japan, USA, Kanada und Europa ohne Deutschland rückläufig. Bei den chinesischen und deutschen Publikationen ist eine positive Dynamik festzustellen, wobei dieser positive Trend bei den chinesischen Publikationen über alle Themengebiete vorhanden ist. Ein möglicher Grund hierfür ist, dass chinesische Wissenschaftler erst seit etwa 10 Jahren ihre Ergebnisse vermehrt in englischer Sprache publizieren. 6
Themenfeldanalyse Aufbaukörnung Die Publikationen aus dem Themenfeld Aufbaukörnung stammen überwiegend aus der Fachdisziplin Engineering. Sie ist zentral und mit weiteren Fachdisziplinen wie beispielsweise Environmental Science, Computer Science, Material Science und Agriculture verknüpft. 7