Bauabfälle machen den grössten Anteil vom gesamten Abfallaufkommen aus. Mehr als 50% der Bauabfälle bestehen in Zukunft aus Betonabbruch. Entsprechend gross ist das Recyclingpotenzial. Das Zerkleinerungsverfahren der elektrodynamischen Fragmentierung (EDF) wurde daher von der Stiftung FHNW als innovative Entwicklung gefördert. (Text: Robert Schütz)
Die Stiftung FHNW förderte in den Jahren 2015 und 2016 insgesamt bereits Projekte in Höhe von ca. 495‘000 CHF. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten wurden am 22. Juni 2016 anlässlich des Jahresevents der Stiftung FHNW den rund 80 Gästen im Neubau der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW in Olten präsentiert.
Stiftung FHNW fördert die Entwicklung von EDF
Eröffnet wurde der Jahresevent durch Stiftungsratspräsident Urs Endress, der die Bedeutung von Innovationen als Teil der Standortattraktivität der Region Nordwestschweiz betonte. Endress bedankte sich zunächst bei den anwesenden Spenderinnen und Spendern für ihre Unterstützung und betonte: „Wir möchten Innovationen fördern, das ist unser Ziel.“ Als Highlight wurde beim Event neben den 3D-gedruckten resorbierbaren Metallimplantaten in der Medizin auch die Elektrodynamische Fragmentierung von Betonabbruch vorgestellt. Diese soll in Zukunft einen grossen Beitrag bei der Wiederverwendung der wachsenden Betonabfälle leisten.
Es gibt Vieles was für das Recycling von Beton spricht. Neben einer Reduktion des benötigten Deponieraums können primäre Ressourcen wie Sand, Kies und Metalle (aus Armierungen) geschont werden. Um einer Kreislaufwirtschaft einen Schritt näher zu kommen, führt angesichts der immensen Mengen nichts an einem Recycling von Beton vorbei. Auch die gesetzlichen Vorlagen werden sich in naher Zukunft ändern und eine verbesserte Sortierung, Aufbereitung und Wiederverwendung vorschreiben. Bereits heute zeigt sich eine deutliche Tendenz, wonach Länder mit geringen Kies- und Gesteinslagerstätten auf einen nahezu geschlossenen Kreislauf setzen.
Die physikalische Methode für das erfolgreiche Betonrecycling
Die Elektrodynamische Fragmentierung ist eine bekannte Methode zur Zerkleinerung von Materialien. Das Verfahren wird nun auch im Recycling eingesetzt werden, z.B. für die Rückgewinnung von Metallen aus Kehrrichtverbrennungsschlacken und eben auch zur Behandlung von Bauabfällen.
Doch nach welchem physikalischen Prinzip funktioniert diese raffinierte Methode. Elektrodynamische Fragmentierung könnte man wie folgt erklären: Das Geheimnis besteht darin, dass ultrakurze elektrische Impulse (< 500 nsec), Festkörper gezielt in ihre Bestandteile zerlegen. Dies geschieht indem die Blitzendladung überwiegend durch den Festkörper entlang der Phasengrenze verläuft. Dadurch entstehen aufgrund des elektrischen Durchschlags Druckwellen, welche ein Verbundmaterial in seine Bestandteile zerlegen. In der Industrie wird dieses Verfahren auch zur Zerkleinerung von hochreinem Silizium bei der Herstellung von Solarzellen angewendet. Ein wesentlicher Vorteil der Elektrodynamischen Fragmentierung von Beton ist sicher die staub- und schadstoffarme Zerkleinerung, da bei dem Verfahren kein Abrieb entsteht.
EDF erreicht Betonrecycling bei minimalem Qualitätsverlust
Das von Prof. Dr. Streicher-Porte geleitete Forschungsprojekt zur Elektrodynamischen Fragmentierung von Betonabbruch überprüft die technische Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit der Zerkleinerung von Beton in seine Ausgangsmaterialien. Mithilfe EDF kann Beton mit minimalem Qualitätsverlust in seine Bestandteile zerlegt werden. Das Ergebnis sind saubere Gesteinsfraktionen verschiedener Grössenklassen, Sand und Bruchstücke bzw. Mehl des Zementsteins.
Darüber hinaus werden mit Hilfe von standardisierten Prüftests untersucht ob die zurückgewonnenen Materialien möglichst hochwertig und vollständig wiederverwertet werden können. Die bautechnischen Eigenschaften von Recyclingbeton aus dem Material der elektrodynamischen Fragmentierung werden mit herkömmlichem Recyclingbeton und primärem Beton verschiedener Güteklassen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine gleichwertige Verwertung der Gesteinsfraktionen und ein sinnvoller Einsatz des Zementsteins in der Neuproduktion von Zement möglich sind. Laut Aussage von Dr. Lunk, von der Holcim Schweiz AG, die bei der Forschungs- und Entwicklung dieser Innovation als Industriepartner mitwirkt, kann die gewonnene Feinfraktion sehr gut in der Zementproduktion eingesetzt werden
Darüber hinaus wird in diesem Projekt mit einer Wirtschaftlichkeitsanalyse abgeschätzt, ob und ab wann eine grosstechnische EDF-Recyclinganlage für Betonabbruch betrieben werden kann.
Das gute Ergebnis nach der Elekrodynamische Fagmentierung
Das Prinzip der Elekrodynamischen Fagmentierung (EDF) ermöglicht ein hundertprozentiges Recycling von gleichwertigen Betonen gegenüber dem herkömmlichen Brechen. Entscheidend ist vor allem, dass die Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit exakt den gewünschten Anforderungen von C25/30 erreiche und sogar noch übertroffen werden. Von einem Downcycling bzw. ein Qualitätsverlust kann somit kaum die Rede sein.
