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Beurteilung des Einsatzes von Recycling-Baustoffen und industriellen Nebenprodukten bei Erdbauwerken mittels Auswertung von Erfahrungen mit ausgeführten Bauprojekten (Region Süd)

In den ZTV E-StB werden die RC-Baustoffe und industriellen Nebenprodukte nur insoweit behandelt, als sie mit natürlichen mineralischen Baustoffen vergleichbar sind. Sofern sie nicht vergleichbar sind, werden gesonderte Untersuchungen erforderlich, die jedoch nicht weiter beschrieben sind. Die Übertragbarkeit der Einbau- und Verdichtungsanforderungen für Boden und Fels ist nicht in jedem Fall gegeben. Da die Palette der vorgenannten Stoffe sehr groß ist, soll im Sinne einer Datensammlung geklärt werden, in welchem Umfang die verschiedenen Stoffe bisher überhaupt bei Erdbauten zur Anwendung gekommen sind, wobei nach den verschiedenen Bauwerkstypen wie Verkehrsdämmen, Hinterfüllungen, Sickeranlagen, Abdichtungen, Bodenverbesserungen, Lärmschutzwällen u. a. zu unterscheiden sein wird (Region Süd). Weiterhin soll geklärt werden, welche Anforderungen in der Praxis an die diversen RC-Baustoffe und industriellen Nebenprodukte bei verschiedenen Bauprojekten gestellt wurden, wie Art und Umfang der Eignungsprüfungen der Baustoffe festgelegt wurden und welche Prüfverfahren bei der Qualitätssicherung in-situ zum Einsatz kamen. Die diesbezüglichen Erfahrungen sind zusammenzutragen und auszuwerten.

Aufbereitung und Verwertung von Bauschutt, Bodenaushub und Straßenaufbruch

Abfrage nach eingesetzten Bauabfällen, gewonnenen Erzeugnissen und entstandenen Abfällen zur Beseitigung jeweils nach Art und Menge.

Recyclingatlas

Recycling Atlas der Bundesrepublik Deutschland. Die Karte der Metall-Recycling-Standorte der Bundesrepublik Deutschland wird von der Deutschen Rohstoffagentur in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe veröffentlicht. Sie zeigt die Standorte von Metall-Recycling-Betriebsstandorten für die Metalle Aluminium, Blei, Edelmetalle, Eisen/Stahl, Kupfer, Magnesium, Multi-Metall (Standorte, die komplexe Metallsysteme recyceln), Multi-Metall-Batterie (Standorte, die Metalle aus der Verwertung von komplexen Batteriesystemen recyceln), Nickel, Refraktärmetalle, Zink, Zinn und Quecksilber. Zusätzlich können Informationen wie Standortkapazitäten und Recycling-Input-Rates abgefragt werden.

Kreislaufwirtschaft im medizinischen Labor - Nutzung von infektiösem Kunststoffabfall aus dem Labor zur Herstellung von hygienisch unbedenklichen Rezyklaten für neue hochwertige Kunststoffprodukte

Zielsetzung: Der Gesundheitssektor zu dem HygCen Germany als akkreditiertes Prüflabor für Desinfektionsmittel und Medizinprodukte gehört ist für 4,4% der Treibhausgase verantwortlich. Besonders hoch ist der Anteil der Emissionen im Scope 3. Diese Emissionen umfassen sonstige indirekte Treibhausgas-Emissionen, die schwerpunktmäßig mit den Unternehmenstätigkeiten verbunden sind. Für HygCen Germany beinhaltet das insbesondere den hohen Verbrauch von hochwertigen Einmal-Kunststoffartikeln, die aktuell nach Gebrauch zunächst autoklaviert werden und anschließend als Abfall entsorgt werden. Infektiöse Abfälle aus dem Gesundheitsbereich werden in Deutschland als gefährlicher Abfall mit dem Abfallschlüssel 18 01 03* zunächst mit in der RKI-Liste aufgeführten Verfahren inaktiviert und müssen anschließend als Abfall mit dem Abfallschlüssel 18 01 04 thermisch verwertet werden. Die Krankenhäuser in Deutschland produzieren im Jahr rund 4,8 Millionen Tonnen Müll. Die gemeinnützige Organisation Practice Greenhealth geht davon aus, dass rund 25 Prozent des anfallenden Abfalls in Krankenhäusern aus Plastik besteht. Das sind 1,2 Millionen Tonnen Plastik. Wenn es mit unserem Verfahren perspektivisch gelingt 10% davon stofflich zu recyclen, wären das etwa 100 000 Tonnen Plastik und somit ein ganz erheblicher Beitrag zum Klimaschutz. Gemeinsam mit den Projektpartnern, dem Maschinenbauer Ermafa Environmental Technologies GmbH und dem Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e. V. IPT möchten wir die Machbarkeit dieses Vorhabens prüfen.

Recycling von Kartuschen

Zielsetzung: Dicht- und Klebstoffkartuschen finden in sehr vielen Bereichen zunehmende Anwendung. Kartuschen sind eine vom Endnutzer sehr gut akzeptierte Verpackung und Verarbeitungshilfe der Produkte. Sie zeichnen sich einerseits durch eine hohe Homogenität des Kartuschenmaterials, vorwiegend hochwertiges Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), und andererseits durch eine extrem variable chemische Zusammensetzung der Inhaltsstoffe aus. In ersten Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass etwa 90 % der gesammelten Kartuschen MS (modifizierte Silan-)Polymer , Acryl- und Silikon-haltige Restinhaltstoffe aufwiesen. Die restlichen 10 % beinhalten eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe (u. a. Bitumen, Polyurethan, Zement). Die Menge und der Zustand der in den Kartuschen verbliebenen Restinhaltstoffe variiert stark. Dichtstoffkartuschen werden als „nicht recyclingfähig“ eingestuft. Dies liegt an der sehr variablen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und deren Rückstände in der Kartusche, die bei der Kreislaufführung des HDPEs zu massiven Problemen führen (z. B. Silikonrückstände). Deshalb werden Kartuschen in Deutschland derzeit thermisch verwertet, in anderen europäischen Ländern auch deponiert. Marktanalysen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 60- 70 Mio. Stück Kartuschen in Verkehr gebracht werden. In Europa fallen pro Jahr rund 45.000 t Kartuschenabfälle an. Aufgrund der hohen Mengen und des ungelösten Entsorgungsproblems sollen die Hersteller verstärkt in die Pflicht genommen werden. Für die Verwendung von Kunststoffen werden von der EU zwischenzeitlich Aufschläge von 800 €/t erhoben. Es ist absehbar, dass diese Aufschläge früher oder später an die Hersteller weitergereicht werden. Auf EU-Ebene wurden und werden auch Diskussionen über ein Verbot nicht-recyclingfähiger Kunststoffverpackungen geführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Recyclingfähigkeit von Dicht- und Klebstoffkartuschen untersucht werden. Dies setzt zunächst ein effizientes Erfassungssystem voraus, das gleichermaßen beim Fachhandel, Handwerk und Sortieranlagen ansetzt und die gebrauchten Kartuschen als Monostrom separiert. Bei der Entwicklung des Recyclingprozesses sollen vorzugsweise mechanische und chemische, nachgeordnet thermische Verfahren betrachtet werden. Ziel ist die Kreislaufführung des hochwertigen HDPEs. Konkret: Aus gebrauchten Kartuschen neue Kartuschen produzieren. Wenn es gelingt HDPE in ausreichender Qualität zu gewinnen, existiert für das Rezyklat bereits ein Absatzmarkt.

Ecodesign oder Greenwashing? Herausforderungen für die Unternehmens- und Verbraucherkommunikation

Immer mehr Unternehmen bewerben ihre Produkte und Dienstleistungen mit Begriffen wie klimaneutral', ' klimafreundlich' 'nachhaltig'. Materialbezeichnungen wie 'Meeresplastik', 'Recyclat', 'Naturkosmetik' oder 'kompostierbar' stehen auf vielen Verpackungen. Doch was steckt wirklich dahinter? Auch die Anzahl der Unternehmensinitiativen für Klimaschutz wird immer unübersichtlicher. Neben dem Labeldschungel tut sich für Verbraucher*innen ein noch undurchsichtiges Dickicht an Begrifflichkeiten und Initativen auf. Aber auch auf Seiten der Unternehmen gibt es vielfach mangelndes Wissen bei der Verwendung der Begriffe, wie Erfahrungen aus dem Bundespreis Ecodesign zeigen. Viele der verwendeten Begriffe sind nicht rechtlich geschützt und die Zielsetzung der Initiativen nicht transparent, sie suggerieren den Verbraucher*innen aber einen Konsum mit gutem Gewissen. Ziel des Vorhabens ist es anknüpfend an die Arbeiten der Green Claims Initiative, der Initiative 'Empowering the Consumers for the Green Transition' und der Verbraucherzentralen konkrete Hilfestellungen für die Unternehmens- und Verbraucherkommunikation (unter Berücksichtigung der Empfehlungen der Kommission zum Nutzung von 'Environmental Footprint methods' 12/21) zur Vermeidung von Greenwashing zu erarbeiten. Im Rahmen des Vorhabens sollen zunächst unter Berücksichtigung der bestehenden Normung zur Produktkennzeichnung (u.a. ISO 14020ff, bes. 14021), die am häufigsten verwendeten Begriffe und Unternehmensinitiativen systematisch aufbereitet sowie auf deren Umweltrelevanz geprüft werden. Die Ergebnisse sollen durch Verbraucherbefragungen und Gesprächen mit Unternehmensvertreterinnen abgeglichen werden, um Wissenslücken und Unterstützungsbedarf, sowie Nachbesserungsbedarf im Bereich der Normung zu identifizieren. Daraus sollen konkrete Handlungsempfehlungen für die Unternehmens- und Verbraucherkommunikation sowie ein Maßnahmenpaket für die Politik und Normung entwickelt werden.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie, Teilvorhaben: Erforschung Material und Baustoff

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Verbessertes Verständnis über den Einfluss von Rezyklat auf die Gießeigenschaften und mechanischen Kennwerte

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Vertikalabsorber und Materialoptimierung

Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.

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