Mineralische Baustoffe

Das Bild zeigt den Querschnitt eines Fabrikraums und dessen Unterbaus.© www.archlab.de

Mineralische Baustoffe (z. B. Mauerwerksteine oder Floatglas) können mechanisch aufbereitet und als Sekundärmaterial in der Produktion eingesetzt werden. Der Anteil an Rezyklaten ist hierbei allerdings auf maximal 50 % beschränkt. Dennoch ist aufgrund des hohen Bedarfs an Gesteinskörnungen die Steigerung der Produktion von Sekundärgesteinskörnung aus Altmaterial wichtig. Um einen vollständig geschlossenen Kreislauf von mineralischen Rohstoffen zu erzielen, ist es allerdings mit aktuellen Recyclingtechnologien notwendig, Bauteile lokal wieder- oder weiterzuverwenden* Hillebrandt, A.; Riegler-Floors, P.; Rosen, A. und Seggewies, J.-K. (2021): Recycling Atlas - Gebäude als Materialressource. 2. Auflage, Edition Detail, München, ISBN 978-3-95553-415-8. . Dies ist z. B. bei Plattenbauteilen möglich, wie vielerorts erfolgreich demonstriert. Bestandsgebäude wurden teilrückgebaut und umgebaut. Die zurückgewonnenen Plattenbauteile erhielten beispielhaft in Wohnhäusern, Mehrzweckhäusern und anderen Bauwerken ein zweites Leben* Mettke, A. (2010): Material- und Produktrecycling - am Beispiel von Plattenbauten - Zusammenfassende Arbeit von 66 eigenen Veröffentlichungen, BTU, Cottbus. .

Recycling-(R-)Beton

Der Einsatz von R-Beton schont den Abbau von natürlich vorkommenden Sanden, Kiesen und Natursteinen. Diese Rohstoffe werden zunehmend knapp, weshalb der Einsatz von R-Beton immer wichtiger wird. Nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 ist es möglich, R-Beton in der Festigkeitsklasse C30/37 mit bis zu 45 % mechanisch aufbereiteter Sekundärgesteinskörnung herzustellen. Aktuell kann das Bindemittel Zement nicht recycelt werden und muss daher auch beim Einsatz von R-Beton in einem sehr energieintensiven Prozess hergestellt werden. R-Beton verursacht aus diesem Grund momentan lediglich durchschnittlich 7 % geringere Emissionen als herkömmlicher Beton und kann abhängig vom Transportweg der Sekundärgesteinskörnung sogar höhere Emissionswerte aufweisen* Bellmann, E. und Zimmermann, P. (2019): Climate protection in the concrete and cement industry - Background and possible courses of action, Berlin. . Daher ist auf die Nähe der Produktion zum Bauvorhaben zu achten.

Die elektrodynamische Fragmentierung gibt Hoffnung, dass in naher Zukunft die sortenreine Trennung von Gesteinskörnung und Zement wirtschaftlich durchgeführt wird. Dadurch kann der Anteil der Sekundärgesteinskörnung in R-Beton gesteigert und der anfallende sekundäre Kalk als Zementersatzrohstoff genutzt werden. Dieses Verfahren wurde optimiert und hat einen Energieverbrauch ähnlich dem mechanischen Aufbereitungsverfahren von Altbeton* Fraunhofer IBP (2022): Elektrodynamische Fragmentierung: Mit »Blitzen« selektiv trennen anstatt nur zu zerkleinern (online). Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP), (abgerufen am: 15.02.2022). .

Recyclingbeton

Video: Recyclingbeton

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Recycling-Gips

Gipshaltige-Abfälle treten vor allem bei Sanierung und Rückbau auf. Kommen aber auch in größeren Mengen als Verschnitt auf Baustellen oder Fehlchargen in der Produktion vor. Gips ist theoretisch vollständig und unbegrenzt bei gleichbleibender Qualität wiederverwertbar. Aufgrund der Zusammensetzung ist ein geschlossener Stoffkreislauf mit ausgewählten Produkten wie Gipskartonplatten, Gipsbausteinen oder Formgipsen möglich. Aktuell werden diese Produkte jedoch vorwiegend deponiert. Gipsfaserplatten und andere gipshaltige Produkte, wie z.B. Porenbetonsteine, Estriche und Putzgipse, eignen sich nicht für das Gips-Recycling* Müller, F. (2019): Gips - Factsheet. Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau, (abgerufen am: 19.07.2022). .

Neuwertiger RC-Gips wurde im Jahr 2019 vor allem in der Herstellung von Estrichbindemittel und in der Zementindustrie verwendet, wodurch eine erneute Aufbereitung ausgeschlossen ist. Der Einsatz in der Produktion von neuen Gipskartonplatten ist vorteilhafter, wobei hier der Recyclinganteil aktuell auf 30 Massenprozent beschränkt ist* Müller, F. (2019): Gips - Factsheet. Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau, (abgerufen am: 19.07.2022). .

Gipsrecycling: natürliche Ressourcen schonen

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Recycling-Ziegel

Jährlich fallen in Deutschland etwa 10 Mio. Tonnen Abbruchziegel an. Der Wert sortenrein zurückgebauter Altziegel ist hoch, denn diese sind als Wandbildner oder Dacheindeckung wiederverwendbar. Es ist ebenfalls möglich, Ziegelsubstrate mit geringerer Qualität aus Abbruchmaterial zu gewinnen. Dieses kann z. B. als Vegetationssubstrat auf einem Gründach oder auch im Tief- bzw. Wegebau eingesetzt werden. Mit neuen Recyclingtechnologien ist es zukünftig sehr wahrscheinlich möglich, Ziegel vollständig im Stoffkreislauf zu halten* Rosen, D. (2020): Re‐Use und Recycling von Ziegeln - Status Quo und Perspektiven, Berlin, (abgerufen am: 12.07.2022). .

Recycling-Glas

Altglas eignet sich bei sehr hoher Qualität für die Herstellung von Flachglas. Weiterhin ist die Produktion von Dämmwolle, Schaumglas und Glasbausteinen möglich* UBA (2021): Glas und Altglas (online). Umweltbundesamt (UBA), (abgerufen am: 13.07.2022). . Schaumglas ist als Wärmedämmstoff in Plattenform oder als Glasschaum-Schotter verfügbar. Letzterer ist besonders flexibel einsetzbar, z. B. als Perimeterdämmung an Kellerwänden, und bei fachgerechtem Einbau einfach wiederverwendbar* Hillebrandt, A.; Riegler-Floors, P.; Rosen, A. und Seggewies, J.-K. (2021): Recycling Atlas - Gebäude als Materialressource. 2. Auflage, Edition Detail, München, ISBN 978-3-95553-415-8. . Der hohe Primärenergieverbrauch für die Herstellung ist aufgrund der hohen Dauerhaftigkeit des Materials und der guten Wiederverwendbarkeit hinnehmbar.

Materialdatenbank

Der Einsatz von Sekundärrohstoffen trägt zu einem umweltschonenden Umgang mit Ressourcen bei. Unternehmen übernehmen damit nicht nur ökologische Verantwortung, sondern sparen durch den verringerten Primärrohstoffeinsatz Kosten. Außerdem können Stoffe, die in der Produktion und am Ende des Produktlebenszyklus anfallen, in den Kreislauf zurückgeführt werden. Die Materialdatenbank des VDI Zentrums Ressourceneffizienz gibt eine Übersicht über die Verwertung, den Ankauf und die Veräußerung von Materielien aus den Gruppen Metall, Kunststoffe, Bau, Glas, Papier und Textil.

Gute Praxis Beispiele

Recycling von mineralischen Dämmstoffen

Steinwolle kann theoretisch mit einem Rezyklatanteil von bis zu 30 % hergestellt werden. Das rückgeführte Material muss allerdings sauber und sortenrein sein, was aufgrund der Einbausituation in Gebäuden oftmals nicht gewährleistet ist. Außerdem erschweren patentrechtliche Gründe das Recycling von Altdämmstoffen. Daher nehmen vereinzelte Unternehmen nur Baustellenverschnitt und allenfalls Steinwolle aus Flachdachaufbauten der eigenen Marke zurück, wie z. B. in den Programmen Rockcycle, Isover Return und Resulation.

Glaswolle kann zu 80 Massenprozent aus Altglas bestehen und ist ebenfalls als Sekundärrohstoff in die Produktion rückführbar, sofern der Dämmstoff sortenrein und sauber vorliegt.

Literatur:

Reinhardt, J.; Veith, C.; Knappe, F. und Mellwig, P. (2022): Der Gebäudebestand steht vor einer Sanierungswelle – Dämmstoffe müssen sich den Materialkreislauf erschließen. Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu), Heidelberg [abgerufen am: 20.05.2022], verfügbar unter: www.ifeu.de/publikation/der-gebaeudebestand-steht-vor-einer-sanierungswelle-daemmstoffe-muessen-sich-den-materialkreislauf-erschliessen/

Geschlossener Kreislauf für Mauerziegel

Der Ziegelhersteller Leipfinger-Bader hat als erstes Werk in Deutschland einen geschlossenen Wertstoffkreislauf für seine Ziegel umgesetzt. Jährlich müssen 10 Millionen Tonnen Abbruchziegel und ziegelreiche Stoffgemische entsorgt werden, obwohl sowohl der Ziegelschutt, als auch der in Ziegeln enthaltene Dämmstoff stofflich wiederverwertet werden können. Um das Abfallaufkommen zu verringern und die Ressourceneffizienz zu bessern, hat der Hersteller deshalb eine neue Recyclinganlage errichtet. Dabei lag die größte Herausforderung und damit die Kernaufgabe der neuen Anlage in der Trennung des Abfalls. Der Ziegelbruch mit Dämmstoffanteil muss vor dem Recycling in seine Bestandteile zerlegt werden. Hierfür integrierte das Unternehmen eine Windsichtungsanlage in seine Recyclinganlage. Die Baureste werden vorgebrochen und dann mit einer Separatorschaufel in einen Windkanal der Anlage gebracht. Durch das unterschiedliche Gewicht der Baureste, kann hier das Dämmmaterial von den Ziegeln getrennt werden. Während der keramische Ziegelbruch auf den Boden fällt, werden die leichten Dämmstoffpartikel nach oben hin abgesaugt. Der Ziegelbruch wird anschließend weiter zerkleinert und als Substrat zur Dachbegrünung oder für den Wegebau verwendet. Auch der Dämmstoff wird weiterverwendet. Er wird über einen Zyklonabschneider abgeschieden, fein ausgesiebt und wieder als Dämmstoff verwendet. Beim Ziegelwerk werden zur Füllung sowohl Mineral- als auch Holzfasern eingesetzt. Für beide Werkstoffe funktioniert das Verfahren. Der Schutt wird kostenfrei auf der Baustelle abgeholt. Zu diesem Zweck bietet das Unternehmens Big Bags zur Verpackung und zum Transport des Abfalls an.

Literatur:

RECYCLING magazin (2020): Den Kreislauf für Mauerziegel schließen [abgerufen am: 07.07.2022], verfügbar unter: www.recyclingmagazin.de/2020/09/24/den-kreislauf-fuer-mauerziegel-schliessen/

Rücknahme und Recycling von verfüllten Hochlochziegeln

Das Unternehmen Ziegelsysteme Michael Kellerer GmbH & Co. KG hat es sich zur Aufgabe gemacht, Verantwortung hinsichtlich der Nachhaltigkeit zu übernehmen. Als Hersteller von Ziegelsteinen übernimmt das Unternehmen ebenfalls die Rücknahme der eingesetzten Ziegelprodukte. Die neu entwickelte ZMK X-Serie mit AdPor ist nach Herstellerangabe ein leistungsstarkes und vollständig wiederverwertbares System. Das Ziegelmaterial findet nach der Aufbereitung z. B. im Straßenbau, für Flachdachbegrünungen oder in der Produktion neuer Ziegel Anwendung. Das Füllmaterial ist trennbar und wird vollständig für die eigene Produktion wiederverwendet.

Literatur:

Kellerer ZMK Ziegelsysteme (2022): RECYCLING UND WIEDERVERWERTUNG.[abgerufen am: 08.07.2022], verfügbar unter: www.kellererziegel.de/rat-tat/fachwissen/recycling-wiederverwertung

Praxisbeispiele zum Einsatz von R-Beton

In Deutschland wurde R-Beton in den vergangenen Jahren vermehrt in Süddeutschland verbaut. Die Bundesländer Bayern und Baden-Württemberg geben entsprechende Leitfäden heraus. In Berlin wurde als Pilotprojekt im Jahr 2014 der Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes für Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität in Berlin-Mitte fertiggestellt, der R-Beton im Tragwerk für den Hochbau und auch in der Schlitzwand für die Errichtung der Baugrube enthielt. Für die Schlitzwand wurden 1.700 m³ R-Beton verwendet. Davon wurden 25 Volumen-% des Gesteins durch RC-Gesteinskörnung ersetzt. Im Tragwerk waren es 3.800 m³ R-Beton mit einem RC-Substitutionsanteil von 40 Volumen-%. Insgesamt wurden über 2.800 t RC-Gesteinskörnung verbaut. Für die Umweltstation der Stadt Würzburg kamen 450 t RC-Gesteinskörnung zur Herstellung von 600 m³ R-Beton zum Einsatz, der Substitutionsanteil lag bei 45 %. In Berlin als auch in Würzburg wurden Betonfestigkeiten erreicht, die höher sind als gefordert. Im Vergleich zum Standardbeton wurden keine Unterschiede beim R-Beton festgestellt. Inzwischen existiert eine Vielzahl von Gute-Praxis-Beispielen von Hochbauten mit R-Beton, von denen einige auf einer Website des Instituts für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) dargestellt sind. Darunter befinden sich nicht nur gewerblich genutzte Bauten, sondern auch Ein- und Mehrfamilienhäuser, wie das bundesweit erste Einfamilienhaus unter Verwendung von R-Beton in Ludwigshafen aus dem Jahr 2010.

Literatur:

VDI ZRE (2019): Rückbau im Hochbau – Aktuelle Praxis und Potenziale der Ressourcenschonung [abgerufen am: 05.07.2022], verfügbar unter: www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/1_Themen/h_Publikationen/Kurzanalysen/VDI-ZRE_KA26_Rueckbau_im_Hochbau_Web_bf.pdf

Recycling-Beton mit 80 % Sekundärgesteinskörnung im Hochbau

Bei dem Bau der Umweltstation in Würzburg wurde Recycling-Beton mit 80 % Rezyklatanteil eingesetzt. Das Ergebnis zeigt, dass mit sortenreinem Bauschutt tragende Betonbauteile hergestellt werden können, die sich nicht von herkömmlichen Betonbauteilen unterscheiden. Dadurch können der aus der Natur entnommene Sand und Kies deutlich reduziert werden. Die Kosten für den RC-Beton waren bei diesem Projekt unbedeutend höher im Vergleich zu herkömmlichem Beton. Das Sekundärmaterial „stammte zum Großteil aus dem Abriss einer Autobahnbrücke ganz in der Nähe“. Das ist wichtig, denn lange Transportwege wirken sich negativ auf die Umweltbilanz des RC-Betons aus. Laut Prof. Dr. Angelika Mettke, die das Recycling-Beton-Konzept entwickelte, ist der Einsatz von RC-Beton sinnvoll, wenn die Transportwege auf 30 Kilometer beschränkt sind. Vor allem in Metropolen lohnt sich daher das Bauen mit Sekundärgesteinskörnungen, da hier oftmals kurze Transportwege gegeben sind und große Volumina an Abrissmaterial anfallen.

Literatur:

BI Baumagazin (2021): Der Recyclinganteil könnte höher sein [abgerufen am: 08.07.2022], verfügbar unter: bi-medien.de/fachzeitschriften/baumagazin/hochbau/rc-beton-prof-mettke-der-recyclinganteil-koennte-hoeher-sein-b13875

Gipsrecycling in Berlin

In Berlin wurde für das Recycling von Gipsabfällen ein Netz von Annahmestellen geschaffen. Die Aufbereitung der gesammelten Abfälle, welche überwiegend Gipskartonplatten darstellen, zu RC-Gips erfolgt zentral im nächstgelegen Recycling-Gips-Werk der MUEG Mitteldeutsche Umwelt- und Entsorgung GmbH in Großpösna bei Leipzig.

Literatur:

SenUMVK (2021): Recycling von Gips [online]. Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz [abgerufen am: 12.07.2022], verfügbar unter: www.berlin.de/sen/uvk/umwelt/kreislaufwirtschaft/projekte/recycling-von-gips/

Ziegelrecycling Annahmestellen

Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie hat in Kooperation mit der Bundesvereinigung Recycling-Baustoffe eine interaktive Karte veröffentlicht, die deutschlandweit Annahmestellen für Ziegelabfälle zeigt.

Literatur:

Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e.V. (2022): Re-Use und Recycling von Ziegeln. Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e.V. Berlin. Online verfügbar unter www.ziegel.de/recycling, zuletzt geprüft am 15.11.2022.

Kaltrecyclingverfahren im Straßenbau

Bei herkömmlichen Straßensanierungen wird der beschädigte Fahrbahnbelag zunächst abgebaut, anschließend abtransportiert und entsorgt bzw. in Recyclinghöfen wiederaufbereitet.

 

Das Unternehmen Wirtgen GmbH hat eine Technologie entwickelt, mit welcher das abgetragene Material zu 100 % für einen neuen Fahrbahnbelag vor Ort wiederverwendbar ist. Die Aufbereitung und Verwendung erfolgt in einem Arbeitsgang. Zunächst wird der beschädigte Fahrbahnbelag granuliert, um danach ein Kaltmischgut zu erzeugen. Dazu wird das Fräsgranulat zusammen mit Wasser und Bindemitteln zu einem homogenen Gemisch aufbereitet. Um einen hochwertigen Belag zu erhalten, werden Wasser und diverse Bindemittel mit Hilfe einer genauen Regelung dosiert. Mithilfe eines Einbauaggregats wird in einem letzten Schritt das recycelte Baustoffgemisch anschließend direkt für den Straßenbau wiederverwendet. Durch das Kaltrecyclingverfahren werden deutlich weniger Baustoffe benötigt. Zudem werden die CO2-Emissionen um 60 % gesenkt, da das Erhitzen der Baustoffe entfällt. Zusätzlich verkürzt sich die Bauzeit und es werden alle sonst anfallenden Materialtransporte eingespart.

Literatur:

Wirtgen Group (2023): In-place Kaltrecycling mit dem W 240 CRi [abgerufen am 22.06.2023], verfügbar unter: www.wirtgen-group.com/de-global/magazin/the-road/passion/in-place-cold-recycling-near-paris/

Glasschaum-Kissen

Die VIOWALL ist aus mehreren Kissenelementen aufgebaut, die als Perimeterdämmung zum Einsatz kommen. Sie schützen die Kellerwände gegen Witterung und sorgen für eine natürliche Entfeuchtung. Die Kissen bestehen aus Geotextil und sind mit Glasschaumgranulat gefüllt. Das Glasschaumgranulat wird durch Upcycling von Altglas gewonnen. Da es sich hierbei um ein reines Quarzprodukt handelt, ist es vollständig rezyklierbar. Die Kissenelemente sind in verschiedenen Größen verfügbar und werden lose auf das Erdreich gestellt. Die Fixierung erfolgt allein durch den Erddruck. Dadurch sind die Elemente bei einem Um- oder Rückbau einfach entnehmbar und können aufgrund der Langlebigkeit auch direkt wiederverwendet werden.

Literatur:

Viol.Glass (2021): Das VioWall Glasschaumkissen [abgerufen am: 08.07.2022], verfügbar unter: www.viol.glass