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Erschließung der Ressourceneffizienzpotenziale im Bereich der Kreislaufwirtschaft Bau^Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Nachhaltiges Bauen/Bauqualität', Untersuchung der Ressourceneffizienzpotenziale im Bereich der Abfall- und Kreislaufwirtschaft

Kernanliegen des Vorhabens ist es, einen Überblick darüber zu gewinnen, wie sich Bauabfälle einer stofflichen Verwertung zuleiten lassen und dabei möglichst in gleicher oder anderer Funktionalität wieder in Bauprodukte zurückgeführt werden können, bevor sie in eine anderweitige bzw. thermische Verwertung gelangen. Ziel ist die Herbeiführung einer verbesserten Kreislaufwirtschaft im Bereich der Bauwirtschaft. Ausgangslage: Mit dem Beschluss der Bundesregierung 'Nachhaltiges Deutschland' wurde als einer der Leitindikatoren die Ressourceneffizienz bestimmt. Darin wird gefordert, die Ressourceneffizienz vom Niveau 1990 bis 2020 um 50Prozent zu steigern. Da der Indikator aus dem Quotient von BIP und Materialumsatz in Tonnen gemessen wird, hat das Bauwesen mit den eingesetzten Massenbaustoffen einen hohen Anteil (ca. 50Prozent). Die Anforderungen an Bauwerke sind maßgeblich durch die gesellschaftlichen Vorgaben definiert. Da zudem die Wertschöpfung bezogen auf die Masse der Substanz im Verhältnis zu anderen Wirtschaftszweigen gering ist, sind Ressourceneinsparungen schwieriger zu realisieren als bei anderen Produktbereichen. In Deutschland werden nach Angaben der Bauwirtschaft bereits annähernd 90Prozent des entstehenden Abfalls verwertet und ein hoher Anteil davon recycelt (Nachnutzung). Dennoch fallen am Ende des Lebenszyklus nach wie vor Bauabfälle in der Größenordnung von 32,5 Mio. Tonnen an, die nicht dem Recycling, sondern der 'sonstigen Verwertung' zugeführt werden. Ziel: Das Projekt hat das Ziel, Potenziale zur Steigerung eines hochwertigen Recyclings bei Bauschutt und Baustellenabfällen zu untersuchen. Hierfür werden die derzeitigen Stoffströme der Massenbaustoffe Beton, Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton, Gips, Holz, Mineralwolle und Hartschaumdammstoffe, Glas und Kunststoffe analysiert und zwei Szenarien für 2030 aufgestellt. Dabei sollen typische Hemmnisse bei der Steigerung der Kreislaufführung von Baumaterialien aufgezeigt werden. Für die Potenzialabschätzung werden vorab Herkunft, Zusammensetzung und Verwertungswege der genannten Materialfraktionen überschlägig ermittelt. Einen Schwerpunkt der Betrachtung bilden die technischen Möglichkeiten zur Steigerung der Kreislaufführung durch höherwertige Verwertung der Abfallströme des Bauwesens. Innovative Recycling- und Verwertungstechnologien kommen zur Bewertung. Zusätzlich zu den Verfahren zur Gewinnung hochwertiger Rezyklate und deren Optimierungspotenzialen sollen Aufnahmekapazitäten des Bauwesens für mögliche recycelbare Stoffmengen entlang der Bautätigkeit 2010 bis 2030 eingeschätzt werden.

Reststoffbereitstellung/ Reststoffaufbereitung, TP1.2: Aufbau der Wertschöpfungskette Spreustroh im Technikums Maßstab zur Bereitstellung von Biomassehalbzeugen als Ausgangsbasis für Anwender

Forschung im Holzbau für ingenieurstechnische, psychoakustisch validierte Planungs- und Beratungswerkzeuge zum Schallschutz, FH-Kooperativ 1-2023: Forschung im Holzbau für ingenieurstechnische, psychoakustisch validierte Planungs- und Beratungswerkzeuge zum Schallschutz (FH-IPTOOLS)

Prozessoptimierte Verarbeitung von Hanfbast für anwendungsoptimierte Seilstrukturen

GcBÜK400 - Chrom im Oberboden

Chrom ist ein in der Erde weit verbreitetes, in vielen Mineralen vorkommendes Element, das für Mensch und Tier lebensnotwendig ist. Es existiert in mehreren Oxidationsstufen, doch nur die drei- und sechswertigen Verbindungen sind im Boden stabil. Unbelastete Böden haben Chromgehalte zwischen 5 und 100 mg/kg. Der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt 52 mg/kg (Totalgehalte). Chrom wird über die Metallurgie und Cr-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Katalysatoren, Beizen, Poliermittel, Bauindustrie) anthropogen in die Umweltmedien eingetragen. In den Böden kann es durch Düngung (Cr im Thomasphosphat) und Klärschlammaufbringung noch zu einer zusätzlichen Belastung mit Chrom kommen. Die regional unterschiedliche Verteilung des Chroms in den sächsischen Böden resultiert aus der geogenen Spezialisierung der Substrate. Bei der Bodenbildung kommt es i. d. R. zu keiner größeren An- bzw. Abreicherung von Chrom. Die Gehalte der Böden liegen in etwa in der Höhe der Ausgangsgesteine. In den nördlichen bzw. nordwestlichen Landesteilen dominieren in den Böden über weitgehend sandigen Lockergesteinen niedrige Chromgehalte unter 20 mg/kg. Die Böden über sauren Magmatiten und Metamorphiten sowie über den Sandsteinen der Elbtalkreide und den Granodioriten der Lausitz liegen ebenfalls im unteren Gehaltsbereich. Über den stärker lössbeeinflussten Lockersedimenten, den Rotliegend-Sedimenten sowie den Tonschiefern, Phylliten, Glimmerschiefern und Paragneisen des Erzgebirges steigen die Chromgehalte in den Böden auf etwa 30 - 40 mg/kg an. Die höchsten Gehalte ( 100 mg/kg) treten in Sachsen punktuell über basischen Vulkaniten (Basalte, Serpentinite, Gabbros), über den größere Flächen bildenden Diabasen des Vogtlandes und lokal über Cr-haltigen Mineralisationen und Verwitterungsbildungen auf (Ni-Hydrosilikate bei St. Egidien). Serpentinite z. B. können bis zu 2000 mg/kg Chrom (Totalgehalte) enthalten. In den Auenböden treten deutliche Beziehungen zwischen den Chromgehalten und den Gesteinen der jeweiligen Einzugsgebiete auf. Die Auenböden der Weißen Elster, der Mulde und der Elbe (Einzugsgebiet Erzgebirge /Vogtland) führen mittlere bis leicht erhöhte Gehalte. Die Gehalte in den Flussauen der Lausitz sind dagegen deutlich niedriger. Infolge der unterschiedlichen Bindungsformen des Chroms in den Primärsubstraten ist die Umrechnung von Cr-Totalgehalten in Cr-Königswassergehalte (KW) äußerst problematisch. Praktische Erfahrungen bei den Bodenuntersuchungen zeigen, dass die KW-Gehalte von basischen bis ultrabasischen Magmatiten und Metamorphiten gegenüber den Totalgehalten bis zu ca. 50 % niedriger sind. Die geochemische Spezialisierung der basischen Substrate tritt deshalb im Kartenbild nur in abgeschwächter Form in Erscheinung. Die in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgelegten Prüfwerte für den Wirkungspfad Boden-Mensch (KW-Gehalte) werden in Sachsen nur punktuell über den o. g. basischen und ultrabasischen Gesteinen überschritten. Im Vogtland kommt es über den Diabasen z. T. flächenhaft zur Überschreitung der Cr-Vorsorgewerte, wobei auf Grund der natürlichen Bindungsform aber keine verstärkte Freisetzung im Boden zu erwarten ist.

Baugewerbe

Befragung der Betriebe im Bauhauptgewerbe (Vorbereitende Baustellenarbeiten, Hoch- und Tiefbau) und Ausbaugewerbe (Bauinstallation und sonstiges Baugewerbe) nach Beschäftigten, Gesamtumsatz, geleisteten Arbeitsstunden, Bruttolohn- und Bruttogehaltsumme, Auftragseingang, Auftragsbestand sowie Investitionen

Biobasierte innovative Optimierung von Materialien aus sekundären Stoffströmen im Upcycling Prozess

Zielsetzung: Die Bauwirtschaft steht vor der Herausforderung, nachhaltige und ressourcenschonende Materialien einzusetzen, um den ökologischen Fußabdruck zu verringern und den Anforderungen der Kreislaufwirtschaft gerecht zu werden. Gleichzeitig fallen in der Lebensmittelindustrie große Mengen an biogenen Reststoffen (z. B. Teetreber, Apfel- und Beerentrester) an, die bislang energetisch wenig effizient oder als Abfall entsorgt werden. Ziel des Projekts „BIOMASS-UP“ ist es, ein innovatives Verfahren zu entwickeln und zu validieren, mit dem verschiedene Reststoffbiomassen in hochwertigen, ökologisch vorteilhaften Bau- und Werkstoffplatten verarbeitet werden können. Damit soll ein Beitrag zur Ressourceneffizienz, zur CO2-Reduktion und zur Etablierung einer echten Kreislaufwirtschaft im Bausektor geleistet werden. Des Weiteren schonen wir damit die forstlichen Ressourcen und Wälder, indem wir einen Weg aufzeigen, wie bereits erzeugte Biomasseabfälle zu hochwertigen Werkstoffen für die Baubranche veredelt werden können.

Verwertung tonhaltiger Schlämme aus der Kieswäsche und silikatreicher Stäube als alkalisch aktivierte Bindemittel zur Herstellung neuartiger Geopolymere für ökologisch optimierte Zementrezepturen

Zielsetzung: Das Projekt befasst sich mit der nachhaltigen Verwertung von tonhaltigen Schlämmen und silikatreichen Stäuben, die als Reststoffe insbesondere bei der Kies-, Sand- oder Quarzitgewinnung in der Region anfallen. Bislang fehlten für diese Materialien großflächig umsetzbare Nutzungskonzepte, sodass sie meist deponiert oder nur sehr eingeschränkt verwertet wurden. Ziel dieser Projektphase war es, die Verwertungsmöglichkeiten von Kieswaschschlämmen und silikatischen Stäuben zu identifizieren, die sich in einem industriellen Maßstab umsetzen lassen. Damit soll eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in der Region etabliert werden, die zur Umweltentlastung beiträgt, innovative Produkte hervorbringt und zusätzliche Arbeitsplätze schafft. Dabei wurden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in Betracht gezogen. Im Fokus standen insbesondere die Entwicklung von Geopolymeren aus kaolinitischem Kieswaschschlamm und silikatreichen Stäuben, die als Zementersatz in der Bauindustrie, als Ersatz für Keramik, im 3D-Druck sowie als elektrisch leitfähige Materialien für Wärmeelemente und Wärmespeicher eingesetzt werden können. Auch Anwendungen außerhalb der Geopolymerforschung wurden untersucht, darunter die Nutzung von kalziniertem Kieswaschschlamm als Portlandzementersatz, die Verwendung in der Keramikproduktion, im Lehmbau, in der Landwirtschaft oder als Bohrspülung. Damit wurde ein breites Spektrum an Verwertungsoptionen systematisch erfasst. Fazit: Das Projekt zeigt eindrucksvoll, dass tonhaltige Schlämme und silikatreiche Stäube nicht als Abfall, sondern als wertvolle Rohstoffe betrachtet werden können. Durch umfassende Analysen und innovative Laborarbeiten konnten unterschiedliche Geopolymerrezepturen entwickelt werden, die sowohl technisch als auch ästhetisch überzeugen. Besonders die Einsatzmöglichkeiten als Zementersatz und in der Innenarchitektur erweisen sich als zukunftsträchtig. Gleichwohl bestehen für eine großflächige Umsetzung noch Hemmnisse, insbesondere fehlende Infrastruktur, Zertifizierungshürden und ökonomische Faktoren. Dennoch konnten durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit wichtige Kontakte zu Industriepartnern geknüpft werden, sodass die Grundlage für eine weiterführende Zusammenarbeit gelegt ist. Insgesamt leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Etablierung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, indem es praxisnahe und innovative Lösungen für Reststoffe aufzeigt.

Optimierung und Standardisierung von Hanfkalk für die nachhaltige und industrielle Bauanwendung

Zielsetzung: Im Bauwesen besteht ein erheblicher Bedarf an nachhaltigen und ressourcenschonenden Baustoffen, um den wachsenden Anforderungen des Klimaschutzes und der Energieeffizienz gerecht zu werden. Herkömmliche Baustoffe, insbesondere solche auf mineralischer Basis, verursachen hohe CO2-Emissionen in Herstellung und Nutzung. Zudem sind viele Materialien nicht biologisch abbaubar und belasten die Umwelt langfristig durch Abfall und Schadstoffemissionen. Als umweltfreundliche Alternative gewinnt Hanfkalk zunehmend an Bedeutung. Hanfkalk kombiniert die Vorteile nachwachsender Rohstoffe (Hanffasern) mit mineralischer Bindung und bietet hervorragende Eigenschaften wie gute Wärmedämmung, Feuchtigkeitsregulierung und nachhaltige CO2-Bindung. Dennoch bestehen derzeit wesentliche Defizite: Die Herstellungsprozesse sind oft nicht standardisiert, die Rezepturen variieren stark und es fehlen verlässliche Qualitäts- und Prüfkriterien. Dies führt zu Unsicherheiten bei der Verarbeitung und erschwert die breite Marktdurchdringung. Die damit verbundenen Hemmnisse verhindern bislang, dass Hanfkalk in großem Maßstab und standardisiert im Bauwesen eingesetzt wird. Die fehlende Normierung und Qualitätssicherung begrenzen die Akzeptanz bei Planern, Handwerk und Industrie und verhindern eine flächendeckende Anwendung trotz des hohen ökologischen Potenzials. Das Fördervorhaben setzt genau hier an: Ziel ist es, Hanfkalk als nachhaltigen Baustoff weiterzuentwickeln, seine Herstellungsprozesse und Rezepturen systematisch zu optimieren sowie neue, praxisgerechte Prüfkriterien zu etablieren. Dadurch soll eine verlässliche, reproduzierbare Qualität gewährleistet werden, die Grundlage für eine Standardisierung und Normierung bildet. Durch die Umsetzung dieser Zielsetzungen werden bedeutende umweltrelevante Probleme adressiert: Die Substitution konventioneller Baustoffe durch Hanfkalk kann den CO2-Ausstoß im Bauwesen deutlich reduzieren, den Einsatz nachwachsender Rohstoffe fördern und zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Gleichzeitig erhöht die verbesserte Qualitätssicherung die Verarbeitbarkeit und Langlebigkeit der Baustoffe, was den Ressourcenverbrauch langfristig senkt. Insgesamt unterstützt das Projekt somit die Transformation zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauwirtschaft und leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der nationalen und internationalen Umwelt- und Klimaziele.

System Mammut - Transport- und Baufahrzeuge für die umweltschonende Errichtung von Bauwerken in der Natur im 90-Tonnen-Bereich

Ziel des Vorhabens ist die Umsetzung eines modularen Transportsystems - System Mammut. Kern des Systems Mammut sind ferngesteuerte, selbstfahrende Kettenfahrzeuge mit austauschbaren Aufbauten, wie verschiedene Schwerlastkrane. Vorteile des Systems sind eine gute Geländegängigkeit und ein raumsparender Schwenkbereich in Kurven. Dadurch können schwere Eingriffe in die Landschaft, vor allem durch Wegebau, vermieden werden. Außerdem verdichten Kettenfahrzeuge durch ihre breite Auflagefläche und größere Verteilung des Gewichts die Böden wesentlich geringer als radbasierte Transportmittel. Mit dem Vorhaben wird ein innovatives Konzept für den Transport von massiven Bauteilen auf unwegsamem Gelände umgesetzt. Durch den Einsatz von Kettenfahrzeugen in diesem Bereich ergibt sich eine erhebliche Umweltentlastung gegenüber den konventionellen Transporten.

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