Ökologische Bewertung von Gesteinskörnungen aus aufbereiteten Müllverbrennungsaschen und Baurestmassen

Abstract

Mit einer weltweit jährlichen Produktion von mehr als 10 Milliarden Tonnen ist Beton einer der am meist benutzten Materialen auf dieser Erde. Beton hat durch seine flexiblen Einsatzmöglichkeiten und seine hervorragenden, mechanischen Eigenschaften fast keine Konkurrenz. Allerdings ist die negative ökologische Auswirkung bei der Herstellung von Beton ein erhebliches Problem. Deswegen wird in dieser Arbeit mit Hilfe von Ökobilanzen untersucht, inwiefern und ob es Alternativen zur natürlichen Gesteinskörnung im Beton gibt, die ökologisch besser abschneiden und geringere Auswirkungen auf die Umwelt haben.In der vorliegenden Arbeit wird in erster Linie der Fokus auf die Gesteinskörnungen im Beton gerichtet. Es wird hier zwischen natürlicher Gesteinskörnung, rezyklierter Gesteinskörnung, industriell hergestellter Gesteinskörnung aus Bettasche und industriell hergestellter Gesteinskörnung aus Rostasche unterschieden. Die rezyklierte Gesteinskörnung wird durch die Aufbereitung von Baurestmassen gewonnen und industriell hergestellte Gesteinskörnung aus der Aufbereitung von Müllverbrennungsasche. Die Ergebnisse der Ökobilanz für die Gesteinskörnungen zeigen klar, dass die natürliche Gesteinskörnung weitaus höhere ökologische Auswirkungen als die Alternativen aufweist. Die natürliche Gesteinskörnung weist in allen betrachteten Wirkungskategorien die höchsten Indikatorwerte auf und insbesondere trifft dies in den Kategorien Klimawandel, Feinstaub und Ressourcennutzung zu. In weiterer Folge werden auch vier verschiedene Betonsorten miteinander verglichen, nämlich 1 m3 Standardbeton in Österreich, 1 m3 Beton mit rezyklierter Gesteinskörnung, 1 m3 Beton mit industriell hergestellter Gesteinskörnung aus Bettasche und 1 m3 Beton mit industriell hergestellter Gesteinskörnung aus Rostasche. Hierbei spielt die Betonrezeptur eine tragende Rolle, denn durch Normen und Gesetze ist die Austauschrate der Gesteinskörnung limitiert. Es ist anzumerken, dass der Zement, der in etwa 10% der Masse ausmacht, für den größten Teil der ökologischen Auswirkungen verantwortlich ist. Die Ergebnisse der Ökobilanz für die Betonsorten zeigen, dass alle betrachteten Alternativen geringere Auswirkungen auf die Umwelt haben als der herkömmliche Standardbeton in Österreich. In allen 16 Wirkungskategorien, die in der „Environmental Footprint“-Methode (EF) verwendet werden, hat der Standardbeton die höchsten Werte erzielt. Diese Arbeit zeigt also, dass es Alternativen für Betonsorten gibt, die die Umwelt weniger belasten als der herkömmliche Standardbeton in Österreich. Damit können in Zukunft Ressourcen geschont werden und bei einer möglichen Ressourcenverknappung im Bausektor auf Alternativen zurückgegriffen werden.

With an annual global production of more than 10 billion tonnes, concrete is one of the most widely used materials on earth. Due to its flexible application possibilities and its excellent mechanical properties, concrete has almost no competition. However, the negative ecological impact of concrete production is a significant problem. For this reason, this work investigates by using Life Cycle Assessment to what extent and whether there are alternatives to natural aggregates in concrete that perform better ecologically and have less impact on the environment.In this work, the focus is primarily on the aggregates in concrete. A distinction is made here between natural aggregate, recycled aggregate, industrially produced aggregate from bed ash and industrially produced aggregate from bottom ash. Recycled aggregate is obtained from the processing of construction waste and industrially produced aggregate from the processing of incinerator bottom ash. The results of the life cycle assessment for the aggregates clearly show that the natural aggregate has a much higher ecological impact than the alternatives. Natural aggregates have the highest indicator values in all impact categories analyzed, particularly in the categories of climate change, particulate matter and resource use. Subsequently, four different types of concrete are also compared with each other, namely 1 m3 of standard concrete in Austria, 1 m3 of concrete with recycled aggregate, 1 m3 of concrete with industrially produced aggregate from bed ash and 1 m3 of concrete with industrially produced aggregate from bottom ash. The concrete mix design plays a key role here, as standards and laws limit the replacement rate of the grain size. It should be noted that cement, which accounts for about 10% of the mass, is responsible for most of the environmental impact. The results of the life cycle assessment for the concrete types show that all the alternatives considered have a lower impact on the environment than conventional standard concrete in Austria. In all 16 impact categories used in the "Environmental Footprint" (EF) method, standard concrete achieved the highest values. This work therefore shows that there are alternatives for concrete types that are less harmful to the environment than conventional standard concrete in Austria. This means that resources can be saved in the future and alternatives can be used in the event of a possible shortage of resources in the construction sector.