Ermittlung des CO2-Fußabdrucks einer Betondecke im Straßenbau bei Verwendung von natürlichen und rezyklierten Gesteinskörnungen – ein Vergleich

Abstract

Bei der Herstellung von Betondecken im Straßenbau können sowohl natürliche Gesteinskörnungen als auch rezyklierte Gesteinskörnungen verwendet werden. Während natürliche Gesteinskörnungen aus Kiesgruben oder Steinbrüchen gewonnen werden, werden rezyklierte Gesteinskörnungen aus alten Betondecken in Recyclinganlagen hergestellt.Inwiefern sich der Einsatz dieser beiden Gesteinskörnungen hinsichtlich der entstehenden Treibhausgasemissionen voneinander unterscheidet, wird in der vorliegenden Arbeit untersucht.Dazu werden die Treibhausgasemissionen ermittelt, die über den Lebensweg einer Betondecke entstehen – einmal bei Verwendung von natürlichen Gesteinskörnungen und einmal bei Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen. Für die Ermittlung der Treibhausgasemissionen werden Daten aus verschiedenen Datenbanken erhoben und Erfahrungswerte aus der Praxis herangezogen.Bei den betrachteten Lebenswegabschnitten handelt es sich um die Herstellung der Betonausgangsstoffe, die Betonherstellung, den Betondeckeneinbau, die Nachbehandlung der Oberfläche, die Fugenherstellung, sämtliche Materialtransporte, den Betondeckenabtrag am Ende der Lebensdauer sowie die Aufbereitung der alten Betondecke zu rezyklierter Gesteinskörnung in einer mobilen Recyclinganlage. Erhaltungsmaßnahmen und Nutzung der Straße durch den Verkehr werden hingegen nicht berücksichtigt.Die erhobenen Treibhausgasemissionen werden anschließend auf die deklarierte Einheit von einem Kubikmeter Beton bezogen und über alle betrachteten Lebenswegabschnitte summiert.Daraus ergibt sich der CO2-Fußabdruck der Betondecke – einmal bei Verwendung von natürlichen Gesteinskörnungen und einmal bei Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen. Ein Vergleich dieser beiden ergibt, dass der CO2-Fußabdruck nur unwesentlich von der eingesetzten Gesteinskörnung abhängt. Die Hintergründe hierfür werden genau analysiert und diskutiert.Darüber hinaus werden die Treibhausgasemissionen der einzelnen betrachteten Lebenswegabschnitte miteinander verglichen und jener Abschnitt mit dem größten Anteil am CO2-Fußabdruck näher untersucht. Hierbei handelt es sich um den Betonausgangsstoff Zement, der für den Großteil der entstehenden Treibhausgasemissionen einer Betondecke verantwortlich ist.Zudem wird auf die Abhängigkeit der Ergebnisse von den herangezogenen, erhobenen Daten eingegangen.

Both natural aggregates and recycled aggregates can be used in the production of concrete pavements.While natural aggregates are extracted from gravel pits or quarries, recycled aggregates are produced from old concrete pavements in recycling plants.The present study investigates the extent to which the use of these two aggregates differs interms of greenhouse gas emissions. For this purpose, the greenhouse gas emissions that arise overthe life cycle of a concrete pavement are determined – once when using natural aggregates and once when using recycled aggregates. To determine the greenhouse gas emissions, data from various databases are collected and empirical values are used. The life cycle stages considered are the production of raw materials used for concrete, the production of concrete itself, concrete pavement installation, surface curing, joint construction, all material transports, concrete pavement removal at the end of its lifetime, and the processing of old concrete pavement into recycled aggregates in a mobile recycling plant. However, maintenance measures and traffic on the road duringits lifetime are not taken into account.The collected greenhouse gas emissions are then related to one cubic metre of concrete and summed up over all the considered life cycle stages. This results in the carbon footprint of the concrete pavement – once when using natural aggregates and once when using recycled aggregates.A comparison of these two shows that the carbon footprint depends only insignificantly on the aggregate used. The reasons for this are analysed and discussed in detail.In addition, the greenhouse gas emissions of the individual life cycle stages are compared with each other, and the stage with the largest contribution to the carbon footprint is examined more closely. This concerns cement, a raw material for concrete, which is responsible for the majority of greenhouse gas emissions produced by a concrete pavement over its lifetime. In addition, the dependence of the results on the data collected is discussed.