Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung hat in einem Verbundvorhaben gezeigt, dass man aus mineralischen Bau- und Abbruchabfällen erfolgreich Leichtgranulate produzieren kann, die sich als Zuschläge für Leichtbetone eignen. Als Nebenprodukt des Herstellungsprozesses will man künftig sogar REA-Gips gewinnen.
Nach DIN 1045 bezeichnet man Beton mit einer Rohdichte von weniger als 2.000 kg/m³ als Leichtbeton . Wie bereits im BaustoffWissen-Beitrag „ Welche Leichtbeton-Arten gibt es? “ gezeigt wurde, ist Leichtbeton aber nicht gleich Leichtbeton. Das Spektrum reicht vom haufwerksporigen „ Bimsstein “ über Porenbetonsteine bis hin zu gefügedichten Leichtbetonelementen und Infraleichtbeton (Rohdichte < 800 kg/m³). Die beiden letztgenannten Betonvarianten enthalten statt normalen Gesteinskörnungen Leichtzuschläge , die für das geringe Gewicht der Baustoffe verantwortlich sind.
Kreislaufwirtschaft für Leichtbeton?
Leichtbetone haben ökologische und ökonomische Vorteile: Sie minimieren den Wärme- und Kälteverlust von Gebäuden und steigern damit dessen Energieeffizienz – ganz ohne zusätzliche Dämmstoffschicht. Dank ihres geringen Gewichts helfen sie zudem bereits beim Transport zur Baustelle, den Energieverbrauch und CO2-Ausstoß zu reduzieren.
Traditionell werden für die Herstellung von gefügedichtem Leichtbeton beziehungsweise Infraleichtbeton – und natürlich auch für Leichtputz – leichte Gesteinskörnungen wie Bims, Trass („Tuffstein“) oder Blähton verwendet. Diese aus natürlichen Rohstoffen hergestellten Materialien sind jedoch begrenzt und werden auch in anderen Industrien stark nachgefragt. Keine Frage also: Die Herstellung der begehrten Leichtzuschläge aus mineralischen Bau- und Abbruchabfällen würde diese Produkte noch viel nachhaltiger machen.
Aber ist eine derartige Kreislaufwirtschaft im Bereich Leichtbeton auch realistisch? Offenbar ja. Im Ende Januar abgeschlossenen Verbundvorhaben „ REALight “ wurde gezeigt, dass die Weiterverarbeitung von Bauschutt zu Leichtzuschlägen durchaus möglich ist. Und an nutzbaren Alt-Baustoffen besteht definitiv kein Mangel: Jedes Jahr fallen in der Europäischen Union rund 450 Mio. Tonnen mineralischer Bauabfälle an. Bislang werden sie zu großen Teilen nur als Füllmaterial im Straßenbau verwendet oder auf Deponien entsorgt.
Projekt REALight
Beim Projekt REALight, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe“ (ReMin) gefördert wurde, arbeitete die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) unter anderem mit dem Institut für Angewandte Bauforschung Weimar (IAB) zusammen. Der Partner aus Weimar entwickelte die Pilotanlage zur Herstellung der Leichtgranulate aus gemischten Bau- und Abbruchabfällen.
Im Betonlabor der BAM wurden die entstandenen Granulate umfassend getestet. Dabei standen sowohl die Leistungsbeständigkeit der Materialien als auch potenzielle gesundheitliche und umwelttechnische Gefahren auf dem Prüfstand. In einem nächsten Schritt hat das BAM-Team auch Leichtbetone, Infraleichtbetone und Mörtel , die mithilfe der Leichtgranulate hergestellt wurden, nach den vorgeschriebenen deutschen und europäischen Normen getestet.
Bei diesen Tests standen mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Dauerhaftigkeit im Fokus. „Die Ergebnisse sind vielversprechend“, resümiert Katrin Rübner, Expertin für Reststoffverwertung an der BAM. „Die hergestellten Leichtgranulate sind in ihren Eigenschaften vergleichbar mit herkömmlichem Blähton und können bedenkenlos für Leichtbeton, Infraleichtbeton und leichte Mörtel verwendet werden.“
Mehrstufiger Prozess
Die Pilotanlage des IAB erledigt die Weiterverarbeitung der mineralischen Bauabfälle in einem mehrstufigen Prozess. In verschiedenen Anlagenteilen wird das Ausgangsmaterial zunächst gebrochen, gesiebt und gemahlen. Danach folgen die Prozessschritte Blähmittelzugabe, Homogenisieren und Granulieren. Das dabei entstehende „Grüngranulat“ durchläuft abschließend einen Drehrohrofen. Durch die thermische Behandlung erfolgt sowohl eine Volumenvergrößerung und Porosierung des Materials als auch die Verfestigung.
Zusammen mit dem Projektpartner Beton- und Naturstein Babelsberg GmbH entwickelte die BAM aus dem Granulat einen Leichtbeton mit einer Trockenrohdichte von 800 kg/m3, einer Druckfestigkeit von 10,8 MPa und eine Gesamtporosität von 63,5 %. Aus diesem Material entstanden Fassadenelemente als Demonstratoren. Zusammen mit dem Partner Opus Denkmalpflege GmbH entstand darüber hinaus ein leichter Füllmörtel.
Mineralische Bauabfälle sind in der Regel sehr heterogen zusammengesetzt und dabei häufig durch Sulfate aus Gipsbaustoffen verunreinigt. Das schränkt die Wiederverwertung bisher stark ein. Umso erfreulicher ist, dass im Rahmen des REALight-Projekts auch die grundsätzliche Machbarkeit der Sulfatabtrennung durch thermische Zersetzung nachgewiesen werden konnte.
Die Sulfatabtrennung soll übrigens nicht zu neuem Abfall, sondern perspektivisch zu einer Gipsrückgewinnung führen. Konkret streben die Forschenden nämlich die Gewinnung von REA-Gips als Nebenprodukt der Granulat-Herstellung an. Zur technischen Umsetzung dieses Prozesses sind allerdings noch weitere Forschungsarbeiten notwendig.
