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Ressourcen (Rohstoffe & Reststoffe)

 
 
 
 
 

Dr. Hans-Werner RÖth

Reststoffe in der Bauwirtschaft –
eine dynamische Wachstumsbranche

«Bestandsaufnahme, Perspektiven, Zukunftsszenarien»

Köln - Der Einsatz von Sekundärrohstoffen in der deutschen Bauindustrie leistet einen wichtigen Beitrag zur Substitution primärer Rohstoffe und trägt so aktiv zur Ressourcenschonung bei. Hierbei gilt es zu unterscheiden zwischen Recyclingbaustoffen aus dem Rückbau bestehender Bausubstanz und der Verwendung industrieller Reststoffe als Bindemittel und Zusatzstoffe in der Produktion von Beton- und Asphalterzeugnissen. Um den Bedarf der deutschen Volkswirtschaft an Steine-Erden-Erzeugnissen sicherzustellen, werden hierzulande rd. 550 Mio. t mineralische Rohstoffe jährlich gewonnen. Damit entfällt mengenmäßig der mit Abstand größte Teil der in Deutschland gewonnenen Rohstoffe auf den Sektor Steine und Erden. Um Ressourcen zu schonen und Baurestmassen sowie industrielle Nebenprodukte sinnvoll zu verwerten, verarbeitet die deutsche Bauindustrie zusätzlich fast 100 Mio. t Sekundärrohstoffe pro Jahr, wovon rd. zwei Drittel auf Recyclingbaustoffe entfallen.

Weitere in der Steine-Erden-Industrie verwendete Sekundärrohstoffe sind u.a. Kraftwerksnebenprodukte wie Steinkohlenflugaschen und REA-Gipse (Rauchgas-Entschwefelungs-Anlagen) sowie metallurgische Schlacken, die bei der Stahl- und Eisenproduktion anfallen. Sekundärrohstoffe werden in Bauprozessen unmittelbar oder aber bei der Herstellung von Baustoffen wie Zement, Beton, Gipsplatten und Asphalttragschichten als Begleitmaterialien eingesetzt. Vor dem Hintergrund einer sich in den kommenden Jahren drastisch verschlechternden Versorgungslage aufgrund restriktiver Neugenehmigungen bei der Gewinnung primärer Rohstoffe kommt den Sekundärrohstoffen zukünftig eine besondere Bedeutung zu.

Traditionell stellt die Kohle den höchsten Anteil als Energieträger im Rahmen der deutschen Stromerzeugung. Zwar ist der Beitrag der Kohle am deutschen Energiemix von 45,5 % (2013) auf rd. 38 % (2018) zurückgegangen, doch angesichts der sich abzeichnenden Schließungen noch bestehender Kernkraftwerke wird die Bedeutung der Kohle aber mittelfristig wieder zunehmen. Auch im Zuge des weiteren Ausbaus der Erneuerbaren Energien wird der Kohle in den kommenden Jahren noch eine bedeutende Stellung als Energielieferant zur Verstromung zukommen. Die deutschen Braunkohlekraftwerke sind aufgrund des hohen Brennstoffbedarfs bei der Verstromung und den dadurch bedingten hohen spezifischen Transportkosten in unmittelbarer Nähe zu den heimischen Braunkohlerevieren zu finden. Angesichts massiver öffentlicher Widerstände („Hambacher Forst“) scheint die Zukunft zumindest des Rheinischen Braunkohlereviers auf politischer Ebene umstritten.

Allerdings hätte ein Verzicht auf diesen Energieträger gravierende Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit der deutschen Volkswirtschaft mit bezahlbarer und kalkulierbarer Energie. Die Steinkohlekraftwerke liegen sowohl in den traditionellen Steinkohle-Bergbauregionen (Ruhr, Saar) als auch entlang der schiffbaren Binnenwasserstraßen bzw. in Küstennähe, wo die benötigten Energieträger vergleichsweise kostengünstig angeliefert werden können. Durch das Auslaufen der Subventionen im deutschen Steinkohlebergbau werden die letzten beiden Zechen Ende dieses Jahres schließen. In Bezug auf die Entsorgung oder Verwertung von Kraftwerksnebenprodukten (REA-Gips, Flugasche, Schlacke, Kesselasche) ist die europäische REACH-Verordnung maßgebend, die deren Weiterverwertung regelt. Bei der Vermarktung von Kraftwerksnebenprodukten steht deshalb die Frage im Vordergrund, ob es sich um einen Abfall handelt, der nicht registriert werden muss, oder um einen Wertstoff zur weiteren Verwendung gemäß REACH.

Für Kesselsande, REA-Gipse und Flugaschen liegen entsprechende REACH-Registrierungen vor, auf deren Einhaltung und Überwachung die jeweiligen Kraftwerksbetreiber bzw. Entsorgungsunternehmen sehr genau achten, da es sich um lukrative Geschäftsbereiche handelt, die einen wesentlichen Anteil am wirtschaftlichen Ergebnis eines Kraftwerkes haben. In heutigen Kohlekraftwerken werden die bei der Verbrennung freigesetzten Schadstoffe durch hocheffektive Abgasreinigungsanlagen beseitigt. Der Reinigungsvorgang umfasst dabei in der Regel drei Abschnitte: Entstaubung – Entschwefelung – Entstickung. Als verwertbare Reststoffe fallen dabei REA-Gipse und Flugaschen an. Die REA-Gipse sind chemisch identisch mit Naturgips (Anhydrit) und finden aufgrund der vergleichsweise einfachen Zertifizierung überwiegend Verwendung in der Produktion von Trocken- und Innenausbauelementen. Insgesamt fallen in deutschen Kraftwerken jährlich rd. 6,5 Mio. t REA-Gipse an, ca. 5 % (vornehmlich Braunkohle-REA-Gipse) davon werden aus minder qualitativen Gründen für Bodenverbesserungen oder zur Rekultivierung in Braunkohletagebauen verwendet. Gipswerke, die sich auf die Verarbeitung von REA-Gipsen spezialisiert haben, sind in den letzten Jahren zum Teil in direkter Nähe von Kohlekraftwerken errichtet worden und nutzen diese als exclusive Lieferanten.

Da natürliche Anhydrite nur begrenzt vorhanden sind, und die zumeist untertägige Gewinnung teuer und aufwändig ist, kann langfristig von einem steigenden Bedarf an REA-Gips oder Recycling-Gips aus Restbaustoffen ausgegangen werden. Letzteres Verfahren ist bisher noch nicht sonderlich weit verbreitet, da die Sortenreinheit beim Gips-Recycling noch nicht technisch einwandfrei dargestellt werden kann. Im Zuge der Abschaltung weiterer Kohlekraftwerke in Deutschland ist aber davon auszugehen, dass ab 2020 ein erhöhter Druck auf die Recycling-Technologie entstehen wird, praktikable Verfahren für erhöhte Sortenreinheit auf den Markt zu bringen. Flugaschen/Filteraschen sind in 2017 in einer Gesamtmenge von ca. 11 Mio. t angefallen, wobei die Braunkohleflugasche mit etwa 8 Mio. t den weitaus größten Anteil stellt.

Steinkohle liefert aufgrund ihrer homogenen Eigenschaften gut verwertbare Flugaschen, die zu 99% in der Baustoff- und Betonindustrie verwendet werden. Ihre puzzolanischen Fähigkeiten verleihen Steinkohleflugaschen zementähnliche Eigenschaften, die je nach Betongüte bis zu 35% des Portlandzementes substituieren können und somit einen bedeutenden Beitrag zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit liefern. Braunkohleflugaschen sind aufgrund ihrer z. T. stark schwankenden Zusammensetzung nur bedingt als Einsatzmaterial in der Bauwirtschaft zu verwenden. Nur die wenigsten in Deutschland anfallenden Braunkohleflugaschen haben eine „Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung“ nach der Europäischen Baustoffnorm DIN EN 450, welche die Verwendung von Betonzusatzstoffen regelt. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich hingegen bei Bodenstabilisierungsmaßnahmen und als Füllstoffe in unteren Asphalttragschichten im Straßenbau. Ungeachtet dessen wird der überwiegende Teil der Braunkohleflugaschen für Rekultivierungsmaßnahmen in ausgekohlten Tagebauen verwendet.

Schlacken und Kesselaschen aus MVA (Müllverbrennungsanlagen) sind die bei der Abfallverbrennung übrig bleibenden inerten Reststoffe, welche höchst unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Letztendlich werden sie von Art und Menge des thermisch zu verwertenden Mülls bestimmt und können nach vorheriger chemischer Bestimmung der Schadstoffgehalte in bedingtem Maße als Straßenbaumaterialien eingesetzt werden. Für die Aufbereitung dieser MVA-Restschlacken haben sich in den letzten Jahren hochspezialisierte Unternehmen gegründet, die die Entsorgung und Weiterverarbeitung der Schlacken gemäß der geltenden gesetzlichen Bestimmungen übernehmen und auch die Deponie der unbrauchbaren Restmengen in speziell abgedichteten Untertagedeponien gewährleisten. Bei der Verhüttung von Eisenerzen im Stahlwerk bleiben Hochofenschlacken als Reststoffe zurück, die die Basis für einen sehr hochwertigen Baustoff bilden. Die gemahlenen Schlacken haben „latent-hydraulische“ Eigenschaften und können im Beisein eines Anregers (z.B. Portlandzement) als wertvolles Bindemittel bei der Betonherstellung dienen. Desweiteren werden gemahlene Hochofenschlacken auch als Bestandteil sog. Hüttenzemente (CEM III Typ) verwendet und haben somit einen direkten und eigenständigen Bindemittelbezug. Darüberhinaus werden sie auch vielfach als Zumischkomponente für bestimmte Kompositzemente genommen.

Fazit:

Trotz der bereits vergleichsweise hohen Quote bei der Verwertung von industriellen Reststoffen und Kraftwerksnebenprodukten gibt es noch weiteres Steigerungspotenzial, insbesondere hin zu einem höherwertigen Recycling. Die Verfügbarkeit qualitativ einwandfreier Kraftwerks- und Hüttennebenprodukte erscheint auch für die kommenden Jahre gesichert, allerdings können politische Entscheidungen schnell zu Neubewertungen führen. Eine Steigerung des sortenreinen Baustoffrecyclings ist im Hinblick auf Ressourcenschutz und begrenzten Deponieraum grundsätzlich anzustreben.

20. Oktober 2018


Dr. Hans-Werner Röth

Dr. Hans-Werner Röth ist promovierter Bergbauingenieur und leitet die Division Allgemeine Industrien bei der Fa. Eurocarb GmbH in Neuhausen am Rf. In der Schweiz.
Er studierte Bergbau und Rohstoffwirtschaft an der TU Clausthal und übernahm ab 1985 diverse Führungsaufgaben in internationalen Konzernen der Energie-, Roh- und Baustoffwirtschaft. Als Betoningenieur VDB fungiert er als ausgewiesener Fachmann auf dem Gebiet der Betontechnologie und hält Vorträge auf Internationalen Symposien der Bauindustrie.