Projekt 18857/01

Entwicklung und Bewertung von Aufbereitungstechnologien als Voraussetzung für das stoffspezifische Recycling von Hochbauabfällen (gebrauchte Sanitärkeramik sowie Ziegelsande und -splitte)

Projektdurchführung

Bauhaus-Universität WeimarProfessur Aufbereitung von Baustoffenund Wiederverwertung
Coudraystr. 7
99423 Weimar

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Vorhaben zielte darauf ab, weitergehende und ergänzende Stoffkreisläufe im Bauwesen zu entwerfen. Dabei sollten für ausgewählte Bestandteile von Hochbauschutt - gebrauchte Sanitärkeramik und Ziegelabbruch - technologische Lösungen erarbeitet werden, die zu neuen anwendungsbereiten Sekundärprodukten führen.
Ziel war es, den bisherigen praktizierten Entsorgungsweg zur Deponie bzw. den Einsatz des hochwertigen Materials im Landschafts- und Wegebau abzulösen. Durch eine gezielte Aufbereitung der Materialien (RC-Produkte) bis hin zu Granulaten sollte eine Weiternutzung der unverändert hohen Werteigenschaften des Materials ermöglicht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen von Produktrecherchen und Stoffstromanalysen sollten zunächst Eigenschaften, Herstellung und Anwendung äquivalenter Produkte sowie das Aufkommen an relevanten Abfällen und die Bedarfsanalyse für die neuen RC-Produkte im Mittelpunkt stehen. Die Untersuchungen zur Zerkleinerung der Ausgangsstoffe beinhalteten Tests in verschiedenartigen Zerkleinerungssystemen unter Variationen der Einstellungsparameter an den Maschinen, wie z. B. Drehzahl am Prallbrecher, und unter Ermittlung des Energieeintrags. Die Klassierung der Sanitärkeramikgranulate in definierte Korngruppen erfolgte mittels unterschiedlicher Siebmaschinen bei den Herstellern. Zusammenfassend wurde eine anwendungsfähige Herstellungstechnologie entworfen. Eigenschafts- und Anforderungsprofile der erzeugten Produkte ermöglichten die Gegenüberstellung mit bestehenden Vorschriften, z. B. zur Umweltrelevanz oder zur bauaufsichtlichen Zulassung. Besondere Beachtung erfuhr der Aspekt des Anforderungsprofils an die Sanitärkeramik als Rohstoff, um daraus Schlussfolgerungen für die nachfolgenden Aufbereitungs- und Herstellungsparameter ziehen zu können.
Die Ergebniszusammenstellung enthält neben der Auswertung der Ergebnisse zu Technologieentwick-lung/ Produktqualitäten und -leistungsfähigkeiten auch Empfehlungen zur Weiterführung des Themas auf der Grundlage der vorgenommenen ökologischen und ökonomischen Bewertung.


Ergebnisse und Diskussion

Ziegel und Sanitärkeramik sind Abfallbestandteile, die sich problemlos deponieren lassen. Allerdings werden sie dadurch dem Stoffkreislauf dauerhaft entzogen. Außerdem weisen sie spezifische Eigen-schaften auf, die sie in bestimmten Einsatzgebieten zu hochwertigen Rohstoffen oder Produkten machen. Dadurch wird die Substitution von Primärmaterialien möglich. Ökologisch ist dieses Vorgehen dann sinnvoll, wenn (a) keine Schadstoffverschleppung erfolgt und (b) Vorteile in Bezug auf Umweltauswirkungen erzielt werden können.
Durch Recherchen konnte ermittelt werden, dass für die Sanitärkeramik mit einem Aufkommen an potenziellem Verwertungsmaterial von etwa 12.300 t/a bundesweit zu rechnen ist. Die derzeit beginnende planmäßige Reduzierung des Wohnraums, besonders in den neuen Bundesländern, bringt hierbei den größten Anteil. Auch für das Ziegelmaterial bestehen mit einem Aufkommen von ca. 6 Mio. t/a keine Einschränkungen für die angedachten Verwertungswege. Die Erfassung geeigneter Materialien kann über spezielle Demontageteams (insbesondere für die Keramik) und entsprechende Formulierungen in den Ausschreibungstexten realisiert werden.
Für die primäre Zerkleinerungsstufe kristallisierte sich eindeutig der Prallbrecher als das für beide Stoffe gleichermaßen am besten geeignete Gerät heraus. Im Gegensatz zu druckbeanspruchenden Zerkleine-rungsprinzipien, wie in Backen- und Walzenbrechern, konnten so in Hinblick auf die Korngröße stetige Korngemische bei überaus guten Kornformeigenschaften (Edelsplitte) erzeugt werden. Der Verschleiß an den Brecherwerkzeugen und der Energieeintrag in die Zerkleinerung blieben nachweislich auf ver-tretbarem Niveau. Für Ausgangsmaterialien, die die zulässige Aufgabekorngröße des Brechers überschritten, wurde als Vorzerkleinerungsstufe die mechanische Beanspruchung mit Hydraulikmeißel oder Baggerschaufel vorgesehen. Auf diese Weise konnten außerdem grobe Störstoffe vor der eigentlichen Aufbereitung entfernt werden. Die Klassierung der Brecherprodukte in Kornklassen bzw. Lieferkörnungen erwies sich als unproblematisch und konnte auf den üblichen, im Baustoffrecycling angewendeten Maschinen vorgenommen werden. Eine weitere wichtige Erkenntnis betraf die Anreicherung der Störstoffe in den groben Fraktionen speziell für die Sanitärkeramik. Dies resultierte aus den Eigenschaften der häufig auftretenden Fremdstoffe (Gummidichtungen, Silikon, Plastikformteile, filigrane Metallteile, Schrauben, Dübel,...), die sich überwiegend nicht spröde verhielten und unzerkleinert den Brechraum wieder verließen. Mit der Zerkleinerung von Bauschutt in einer Feinmühle, z. B. einer Siebkugelmühle, wurde in der praktischen Umsetzung völliges Neuland betreten. Die Sandfraktionen, deren Absatz sich generell als schwierig erwiesen hatte, konnten so zu Pulvern verarbeitet werden (Füllstoffe).
Für die Herstellung sortenreiner hochwertiger Produkte war eine permanente Qualitätsüberwachung unerlässlich. Für die vorgesehene Aufbereitungstechnologie wurde diese in Form einer optoelektronischen Sortiereinheit als besonders geeignet angesehen. Fremdstoffe in der Korngruppe > 5 mm, die auf dem Sortierband nicht ausgelesen werden konnten oder erst nach der Zerkleinerung im Prallbrecher ungebunden vorlagen, konnten so angezeigt und aussortiert werden.
Die Aufbereitung sollte die Herstellung sortenreiner Produkte in allen relevanten Korngrößenbereichen ermöglichen, dazu wurden folgende Einsatzvarianten erfolgreich getestet:
Ziegel-Produkte:
- Grobfraktion: Zierkies, Dränageschüttung, Oberflächenabdeckung für den Landschaftsbau
- Ziegelsand/-splitt: Füllstoff und Abstreumittel im Fußbodenbau, Betonzuschlag, Pflastersand
- Ziegelmehl: Sinterhilfs- und Magerungsmittel bei der Ziegelherstellung, Farbpigment und Füllstoff im Fußbodenbau, Sanierungsmörtel und -putze, Mörtelzuschlag, Rohstoff für RC-Leichtgranulate
Sanitärkeramik
-Produkte:
- Grobfraktion: Aufhellungsmaterial im Wege-/Straßenbau
- Splitt/ Sande: Aufhellungsmaterial Wege-/Straßenbau, Füllstoff und Abstreumittel in der Fußbodentechnik, Füllstoff in der FF-Industrie (Magerungs-, Sinterhilfsmittel), Abrasiv für die Oberflächenbearbeitung (z. B. Reinigungs-, Ablösearbeiten), Zuschlag in Betonwaren mit dekorativen Oberflächen
- Mehl: Zusatzmittel in Klebemitteln, Farbpigment und Füllstoff im Fußbodenbau, abrasives Poliermit-tel


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Geplante Veröffentlichungen in Fachzeitschriften (Aufbereitungstechnik, Baustoffrecycling & Deponietechnik); Vortrag auf Fachtagung Recycling 2003 in Weimar


Fazit

Die im Projekt erzielten Ergebnisse zeigten, dass eine Aufbereitung der untersuchten Bauschuttbestandteile zu höherwertigen Recyclingprodukten technisch mit vertretbarem Aufwand möglich ist. Dem jeweiligen Aufkommen angepasst, konnten vielfältige Verwertungswege aufgezeigt und experimentell nachgewiesen werden. Umweltschädigende Emissionen durch die Bauschuttmaterialien konnten ausgeschlossen werden.