Verfahrenstechnische Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit von Carbonbeton

Im Bauwesen ist das ressourceneffiziente Bauen unter dem ökologischen Aspekt einer Ressourceneinsparung eines der großen Schwerpunktthemen. Ein Vertreter einer Vielzahl an Forschungsprojekten mit dieser Zielsetzung ist das interdisziplinäre Forschungsprojekt Carbon Concrete Composite (kurz C³), gefördert vom BMBF im Programm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ der Initiative „Unternehmen der Region“, zu nennen. Gegenstand des Projektes ist der Einsatz von textilen Kohlenstofffasern (Carbonfasern) als Bewehrungsmaterial. Die Betonstahlbewehrung soll durch die Carbonbewehrung sinnvoll ergänzt und stellenweise substituiert werden.

Im vorhergehenden zweiten Kapitel wurden für den neuartigen Baustoff Carbonbeton Markteintrittsbarrieren mit dem Fokus auf die beiden potenziellen Gefährdungspfade Mensch und Umwelt erläutert. Das Gesundheitsgefährdungspotenzial wurde in Abschnitt 2.4 betrachtet, sodass im weiteren Verlauf der Arbeit die Recyclingfähigkeit des Baustoffes Carbonbeton mit der Trennbarkeit der Komponenten und der ressourceneffizienten Verwertung der Fraktionen untersucht werden soll. Mit dem Fokus auf die Recyclingfähigkeit soll allgemein auch die Bedeutung einer umweltschonenden Bauweise mit recyclingfähigen Baustoffen herausgestellt werden.

Mit den Ausführungen in den nachfolgenden Abschnitten soll die Bandbreite zur Verfügung stehender Materialien für Textilbetonbauteile aufgezeigt werden. Dazu gehören die textile Bewehrung und die umschließende Betonmatrix. Im Zuge der Darstellung werden potenzielle Einflüsse der Materialkomponenten auf die geplanten Versuche zur Recyclingfähigkeit diskutiert.

Abbruchmassen sind oft komplexe Gemische verschiedener Einzelstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften. Diese Stoffe können auch stoffliche Gemeinsamkeiten besitzen, die eine effiziente Separation erschweren und anspruchsvolle Verwertungsverfahren verlangen. Ohne ausführliche Kenntnisse zur Materialzusammensetzung und der Materialcharakteristik der Ausgangsstoffe ist die optimale Festlegung und Dimensionierung der Aufbereitungstechnik zum Erreichen der geforderten Qualität der Recyclingstoffe unter ökologischen und ökonomischen Randbedingungen nicht möglich.

Mit der Anwendung des Aufbereitungsprozesses für das Recycling von Carbonbeton aus Abschnitt 5.8 können aus den Abbruchmassen, die bei den Abbrucharbeiten an Carbonbetonbauteilen anfallen, die sortenreinen Fraktionen Betonrezyklat und Carbonbewehrungsfragmente separiert werden. Bevor die Stoffe aus einem Abbruch- und Recyclingprozess nicht mehr als Abfälle gelten und das Rezyklat als Sekundärrohstoff verwertet werden kann, müssen die Anforderungen nach KrWG (07/2017), § 5 Absatz 1 erfüllt werden: Die Abfalleigenschaft eines Stoffes endet dann, wenn dieser ein Verwertungsverfahren [Aufbereitungsverfahren – Anm. d. Verf.] durchlaufen hat und die Beschaffenheit in der Art vorliegt, dass der Stoff üblicherweise für bestimmte Zwecke verwendet werden kann, für den Stoff ein Absatzmarkt oder eine Nachfrage existieren, für die anvisierte Zweckbestimmung geltende technische Anforderungen und Rechtsvorschriften erfüllt sind und bei der Verwertung keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt und den Menschen auftreten. Diese Bedingungen gelten im vorliegenden Fall als erfüllt.

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob der Gesundheitsschutz und die Recyclingfähigkeit für den Verbundbaustoff Carbonbeton Markteintrittsbarrieren darstellen. Für die Fragestellung, ob Carbonbeton recycelt werden kann, wurden Aufbereitungsverfahren für die Umsetzung des Recyclings untersucht und Verwertungsoptionen für die dabei anfallenden Materialfraktionen aufgezeigt. Zur Sicherstellung des Gesundheitsschutzes wurden Faseremissionen, die bei der Herstellung von Carbonbetonbauteilen und mit der Ver- und Bearbeitung von Carbonbeton freigesetzt werden, untersucht und das Gesundheitsgefährdungspotenzial beurteilt.