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Gute-Praxis-Beispiel: Zement als Formstoff reduziert Emissionen

22. Juli 2021

Bei der Herstellung von Metallformen, wird heiße Schmelze in feuerfeste Formen gegossen. Dort erstarrt sie und kühlt aus. Üblicherweise bestehen diese Formen aus einem Grundstoff wie Quarzsand sowie einem Bindemittel – häufig Kunstharz. Das Problem: Beim Gießen werden leicht flüchtige organische Substanzen – wie bspw. Benzol, Phenol und Formaldehyd – freigesetzt. Diese sind gesundheits- und umweltgefährdend. Die Lösung: Die Kunstharze werden durch Zement ersetzt. Auf diese Weise können die Schadstoffemissionen verringert werden.

Entwickelt hat die Zementrezeptur die Römheld & Moelle Eisengießerei GmbH in Kooperation mit dem Institut für Keramik, Glas und Baustofftechnik und dem Gießerei-Institut der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Gefördert wurde das Vorhaben durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt. 

Wie ist die Ausgangssituation?

Blickt man zurück, war Zement bis in die 1970er Jahre ein übliches Bindemittel für Gießereiformstoffe. Allerdings verdrängten kunstharzgebundene Formstoffe ihn weitestgehend. Denn sog. Gießgase konnten während des Abgusses besser durch organisch basierte Bindemittel aus der Form geleitet werden. Die Projektpartner haben die Rezeptur zementgebundener Formstoffe nun so verfeinert, dass die ökologischen, funktionalen und wirtschaftlichen Vorteile der Kunstharze übertroffen werden konnten. 

Wie funktioniert das Verfahren?

Konkret handelt es sich um Formen für Gussteile mit einem Gewicht von bis zu vier Tonnen. Diese werden in die zementgebundenen Formen abgegossen. Nach drei bis vier Stunden sind die Gussteile hart genug, um gewendet zu werden. Nach spätestens acht Stunden ist die Aushärtung abgeschlossen. Auch bei der Oberflächengüte wurden Ergebnisse erzielt, die den kunstharzgebunden Formstoffen in Nichts nachstehen.

Was wird gespart?

Die Formstoffe entwickeln beim Abguss keine umwelt- und gesundheitsschädlichen Emissionen wie SO2 oder aromatischen Kohlenwasserstoffen. Nach Angaben der Projektpartner lassen sich damit die BTEX-Emissionen – also der Ausstoß von Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol (ortho- und para) sowie Styrol – in Deutschland um mehr als 500 t pro Jahr verringern. Weltweit betrachtet wären die Auswirkungen nach viel größer, denn in Deutschland werden nur 5 % Gusswerkstoffe produziert. 

Während des Projekts wurde die Rezeptur der Formstoffe immer weiter optimiert. Mit dem Ergebnis, dass auch aus ökobilanzieller Sicht die zementbasierten Formstoffe bei den CO2-Werten besser abschneiden als die furanharzgebundenen Formstoffe. Bei der Herstellung von furanharzbasierten Formstoffen werden – laut den Projektpartner – rund 43 g/kg CO2 verursacht. Dieser Wert liegt bei den zementbasierten Formstoffen in einer Spanne von rund 45,9 g/kg CO2 bis 26,7 g/kg CO2

Der Einsatz von Zement hat aber nicht nur positiven Einfluss auf die Emissionszahlen. Eine Reduktion der geruchsintensiven und schädlichen Emissionen hat darüber hinaus positive Auswirkungen auf das direkte Arbeitsumfeld der Mitarbeitenden in den Gießereien. 

Weitere Gute-Praxis-Beispiele finden Sie hier.

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