BitKOIN - CO2-reduzierte Bindemittel durch thermochemische Konversion mineralwolleabfallhaltiger Reststoffkombinationen

Im Projekt BitKOIN werden konzeptionelle, experimentelle und modellhafte Forschungstätigkeiten zur Entwicklung eines Hüttensandsubstituts ("Hüttensand 2.0") durchgeführt. Zunächst werden repräsentative Stichproben von Mineralwolle- und weiteren mineralischen Abfällen, die als Korrekturstoffe zur Erzielung des gewünschten Chemismus erforderlich sind, entnommen und chemisch, mineralogisch und physikalisch charakterisiert sowie abfallrechtlich eingestuft. Durch thermochemische Konditionierung der Mineralwolleabfälle mit weiteren Reststoffen wird der „Hüttensand 2.0“ entwickelt. Ziel des Projekts ist der Funktionsnachweis eines Systems zum Recycling von Mineralwolleabfällen durch Entwicklung des langlebigen "Hüttensand 2.0".

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Im Projekt RecyMin haben die Montanuniversität Leoben (MUL), die Porr Umwelttechnik GmbH (PUT) und die Lafarge Zementwerke GmbH (LAF) ein Technologiekonzept zum Recycling von Mineralwolleabfällen entwickelt und einzelne Prozessschritte auf Komponentenebene experimentell bestätigt. Dabei zeigte sich, dass die Verwertung von Mineralwolleabfällen im Vergleich zu den untersuchten Alternativen mittelfristig, d.h. bis zum Deponierungsverbot am 01.01.2027, die vielversprechendste Option darstellt. Gleichzeitig entwickelten die MUL und die TU Graz (TUG) im Projekt Upcycling Slag Binder ein Technologiekonzept zur Produktion von Bindemitteln durch Kombination verschiedener mineralischer Abfälle.

Motivation des Projekts BitKOIN ist es nun, diese beiden Technologiekonzepte zur Entwicklung des „Hüttensand 2.0" zusammenzuführen und den Funktionsnachweis auf Systemebene zu führen. Somit kann ein Verwertungspfad für Mineralwolleabfälle sowie ein Ersatz für Hüttensand, welcher aufgrund der Dekarbonsierung der Eisen- und Stahlindustrie und dem damit verbundenen Ausstieg aus der Hochofenroute künftig nicht mehr anfallen wird, entwickelt werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Inhalte und Zielsetzungen des Projekts BitKOIN ist der Funktionsnachweis eines Konzepts zur Produktion des "Hüttensand 2.0" durch thermochemische Konditionierung von Mineralwolleabfällen mit weiteren Reststoffen sowie die Entwicklung eines Bindemittels aus dem "Hüttensand 2.0". Darauf folgt eine Erhebung der bautechnischen Zulassungsvoraussetzungen und Bewertung der Nachhaltigkeit des "Hüttensand 2.0" im Vergleich zum Status Quo sowie zum drohenden Szenario nach Wegfall des Hüttensandes infolge der Dekarbonisierung der Stahlindustrie.

Methodische Vorgehensweise

Im Projekt BitKOIN werden zunächst Stichproben von Mineralwolleabfällen und weiteren mineralischen Abfällen, die als Korrekturstoffe zur Erzielung des gewünschten Chemismus erforderlich sind, entnommen und chemisch, mineralogisch und physikalisch charakterisiert sowie abfallrechtlich eingestuft. Anschließend erfolgt eine Störstoffabscheidung und eine mechanische Konditionierung der Materialien zur Erhöhung von Reinheit, Dichte und Stückigkeit.

Die verschiedenen Materialien werden in einer Vielzahl potenzieller (Mischungs-)Varianten als Rohstoffgemenge in einen elektrisch beheizten Schmelzprozess eingebracht und die Schmelze beim Abkühlen granuliert. Das erzeugte Granulat wird bzgl. seiner Eignung als Bindemittelkomponente charakterisiert, durch Anpassung des Schmelzprozesses optimiert und schließlich mit anderen Bindemittelkomponenten kombiniert, sodass Ressourcenverbrauch und Ressourceneffizienz optimiert werden. Die untersuchten Szenarien werden mittels Lebenszyklusanalyse auf ihre Umweltwirkungen untersucht und hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit bewertet.

Erwartete Ergebnisse

Durch die Ergebnisse von BitKOIN soll die Umsetzung des für den 01.01.2027 geplanten Deponierungsverbot für Mineralwolleabfälle durch ein 99%-iges Recycling von Mineralwolleabfällen ermöglicht werden. Ausgewählte Reststoffströme sollen durch ein innovatives Recyclingverfahren in anthropogene Stoffkreisläufe zurückgeführt werden, wobei Schadstoffe immobilisiert und gefahrenrelevante Merkmale zerstört werden.

Im Projekt BitKOIN wird ein latent-hydraulischer Ersatzstoff für Hüttensand entwickelt, der eine Reduktion des Ressourcenverbrauchs der österreichischen Bindemittelindustrie und eine Erhöhung der Ressourceneffizienz ermöglicht.

Der im Projekt entwickelte "Hüttensand 2.0" trägt dazu bei, die CO2-Emissionen der Bindemittelindustrie zu senken, da bei seiner Erzeugung aufgrund der elektrischen Beheizung und der Abwesenheit von kohlenstoffbasierten Reduktionsmitteln im Gegensatz zur Hüttensandproduktion kein CO2 frei wird.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Dr. ^mont Philipp Sedlazeck - Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft, Montanuniversität Leoben

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

IB Engineering GmbH
Lafarge CTEC GmbH
PORR Umwelttechnik GmbH
Rohrdorfer Umwelttechnik GmbH
Saint Gobain Austria GmbH
Technische Universität Graz

Kontaktadresse

Montanuniversität Leoben
Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft
Dr. ^mont Philipp Sedlazeck
Franz-Josef-Straße 18
A-8700 Leoben
Tel.: +43 (3842) 402 51 11
E-Mail: philipp.sedlazeck@unileoben.ac.at
Web: https://www.avaw-unileoben.at/