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Innovatives Baustoffrecycling: Mit IGF gegen einen „Klimakiller“

Stoffkreisläufe schließen

Seit Jahrzehnten werden Porenbeton- und Kalksandsteine im Hochbau als Wandbaustoffe eingesetzt. Daher ist absehbar, dass diese Materialien in Zukunft verstärkt als Abbruchmaterial anfallen. Bislang werden sie fast ausschließlich auf Deponien entsorgt. Um die Stoffkreisläufe für beide Baustoffe wirtschaftlich und technisch attraktiv zu schließen, haben die AiF-Forschungsvereinigungen Kalk-Sand (FVKS), Recycling und Wertstoffverwertung im Bauwesen und Porenbetonindustrie gemeinsam ein Vorhaben der vorwettbewerblichen Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) initiiert. Die Idee: Die als Bauabfall bisher entsorgten Rohstoffe sollen eine hochwertige Verwendung im Deponiebau zur Neutralisation von Methangas finden.

Treibhausgas Methan

Methan ist für das Erdklima ein großes Problem. Es ist ein Gas, das im Hinblick auf den Treibhauseffekt deutlich wirksamer ist als das vieldiskutierte Kohlendioxid (CO2) – im Vergleich liegt es um den Faktor 25 höher. Dabei zählt Methan zu den stabilen Treibhausgasen, die über Jahrzehnte oder Jahrhunderte in der Atmosphäre verbleiben können.

Methanemissionen entstehen hauptsächlich durch die biologische Zersetzung organischen Materials. Diese Zersetzung findet bei mikrobiellen Fäulnisprozessen statt: in Sümpfen und Reisfeldern, in Verdauungssystemen von Wiederkäuern und natürlich in Mülldeponien. Der Methananteil von Deponiegas beträgt 45 bis 60 Prozent. Auf neuen Großdeponien werden daher spezielle Anlagen zur aktiven Entgasung installiert, die sehr kostenintensiv sind. In älteren Großdeponien, kleinen Deponien und Industriezweigen, in denen nur geringe Mengen an Methan anfallen, wird das Gas jedoch zumeist unkontrolliert in die Atmosphäre abgegeben.

Querschnittsthema mit hohem innovativen Anspruch

Das branchenübergreifende Vorhaben im Innovationsnetzwerk der AiF hatte zum Ziel, Porenbeton- und Kalksandstein-Rezyklate als Trägermaterial für methanoxidierende Bakterien im Deponiebau einzusetzen, um die Emission des treibhausrelevanten Gases deutlich zu reduzieren. Die mit Mikroorganismen „beimpften“ Rezyklate sollen in einer oberen Deponieschicht aufgebracht werden, um das aus dem Deponiekörper entweichende Methan in einer Oxidationsreaktion mit Sauerstoff in CO2 und Wasser umzuwandeln.

Dazu mussten die Wissenschaftler der Materialprüfungsanstalt Bremen (MPA) und der FVKS viele Fragen beantworten, zum Beispiel: Welche Rezyklatgemische weisen eine ausreichende Stabilität auf?, Welche Mikroorganismen sind geeignet, um sie über einen langen Zeitraum auf den Granulaten anzusiedeln?, Sind die Lebensbedingungen in der Granulatschicht bei wechselnden Umgebungsparametern dauerhaft günstig?  und:

Sind im Laborreaktor erzielte Ergebnisse auf die Praxis übertragbar?

Beitrag zum Klimaschutz

Die Ergebnisse sind vielversprechend. Die Wissenschaftler haben mechanisch belastbare Korngemische entwickelt, die gleichzeitig eine möglichst große innere Oberfläche für die Besiedelung durch die Mikroorganismen aufweisen. Das Kalksandstein-Recycling-Granulat übernimmt dabei aufgrund seiner vergleichsweise hohen Kornfestigkeit die Stützkornfunktion und das Porenbeton-Granulat dient aufgrund seiner großen inneren Oberfläche als Träger für die Mikroorganismen.

Sowohl die Laboruntersuchungen als auch Versuche in situ auf der Blocklanddeponie Bremen haben aufgezeigt, dass solche Deponieabdeckschichten aus Kalksandstein- und Porenbetongranulaten eine wirksame, kostengünstige und wartungsarme Alternative für die Verhinderung von Methanausgasungen aus Deponien sind.

Vielfältiger Nutzen für den Mittelstand

Doch das IGF-Projekt schließt nicht nur Stoffkreisläufe im Sinne der Ressourcenschonung und leistet einen effektiven Beitrag zum Klimaschutz. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen profitieren von den IGF-Ergebnissen: Baustoffhersteller erhalten attraktive Verwertungsmöglichkeiten für Porenbeton und Kalksandstein. Und für Abbruchunternehmen und Baustoffaufbereiter ergibt sich ein neuer Absatzmarkt mit interessanten Mengen und Wirtschaftsperspektiven.

Ihre Ansprechpartner

Dr. Jan Küver
Dipl.-Chem. Jens-Jürgen Lau
Amtliche Materialprüfungsanstalt Bremen
kuever(at)mpa-bremen(.)de
Tel. + 40 4215370870
lau(at)mpa-bremen(.)de
Tel.  +49 421 5370823

Projekttitel: Bioaktivierung von Porenbeton-/Kalksandsteingranulaten mit methanoxidierenden Bakterien zur Reduktion von Methanausgasungen aus Hausmülldeponien – ein Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz

Laufzeit 07/2010 – 09/2014
Fördersumme: 408.984 Euro
Programm: Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Forschungsvereinigungen

Eingebundene Unternehmen

  • BMO-Baustoffwerke Münster-Osnabrück, Wallenhorst
  • Detlef Hegemann GmbH, Bremen
  • Emsländer Baustoffwerke GmbH & Co. KG, Haren/Ems
  • Schlamann Porenbetonwerk GmbH, Marklohe
  • HANSA Baustoffwerke Parchim GmbH & Co. KG, Parchim
  • Peter Kalksandsteinwerk KG, Rheinau
  • PORIT Cirkel GmbH & Co. KG, Haltern am See
  • Wüseke Baustoffwerke GmbH, Paderborn
  • Zapfwerke GmbH & Co. KG, Schwaig-Behringersdorf
  • sowie
  • Bremer Entsorgungsbetriebe, Blocklanddeponie
  • Institut für Bodenkunde der Universität Hamburg
  • Senator für Umwelt Bau, Verkehr und Europa, Referat Kreislauf- und Abfallwirtschaft, Bremen

Forschungseinrichtungen

Foto: © fotolia.de

Innovatives Baustoffrecycling – Flyer