Technisch-wirtschaftliche Bewertung der mechanischen Rezyklierung von mineralischen Bau- und Abbruchabfällen

Abstract

Ein Drittel des gesamten Abfallaufkommens in der Europäischen Union entfällt auf die Bau- und Abbruchabfälle. Die Abfallrahmenrichtlinie gibt Vorschriften für den Umgang mit Abfällen an und definiert eine Abfallhierarchie. Dritte Stufe dieser Abfallhierarchie nimmt Recycling an. Das Recycling von Bau- und Abbruchabfällen spielt eine wesentliche Rolle in der Entlastung der Umwelt. Dies erfolgt durch Verringerung des notwendigen Deponievolumens. Weitere wichtige Aspekte sind Einsparung der natürlichen Ressourcen, sowie der Energie. Ergebnisse des Recyclings sind Recycling-Baustoffe, die dem Wirtschaftskreislauf wieder zugeführt werden können.Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit den Aufbereitungsanlagen, in welchen der Betonabbruch nach dem Stand der Technik zu Recycling-Betongranulat aufbereitet wird. Es werden die Grundoperationen der Aufbereitung erläutert und die Aufbereitungsanlagen in ihrer Gesamtheit betrachtet. Der Fokus wird auf zweistufige Zerkleinerung samt vor-, zwischen- und nachgeschalteten Sieb- und Sortiervorgängen gelegt. Ein Überblick über die innovativen Aufbereitungsmethoden samt ihren Vor- und Nachtei-len wird geschafft.Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit ist die Kostenermittlung, sowie anschließender Kostenvergleich der Aufbereitungsanlagen im Einklang mit aktuellem Stand der Technik. Es werden sowohl die monatlichen Gesamtkosten als auch Einheitskosten ermittelt.Die erste Forschungsfrage beschäftigt sich mit der Entwicklung der Produktionskosten in Abhängigkeit von dem Anlagendurchsatz. Hier wird gezeigt, dass die Gesamtkosten mit der steigenden Produktionsmenge steigen. Die Einheitskosten nehmen aber ab und der Skaleneffekt ist zu erkennen. Es wird gezeigt, dass die Wirtschaftlichkeit einer Aufbereitungsanlage mit der zunehmenden Kapazität auch zunimmt.Im Rahmen der zweiten Forschungsfrage werden zwei Szenarien der Aufbereitung des Betonabbruchs betrachtet. Das Szenario 1 ermöglicht die Herstellung von fraktioniertem Recycling-Betongranulat (0/8, 8/16, 16/32). Dies erfolgt durch Anordnung mehrmaliger Siebvorgänge. Auf die Siebvorgänge wird im Szenario 2 verzichtet. Daraus ent-steht das nicht fraktionierte Recycling-Betongranulat (0/16). Die Differenz der Herstellungskosten der beiden Szenarien wird festgestellt. Es wird gezeigt, dass mehrmalige Siebung kostentechnisch eine untergeordnete Rolle spielt im Vergleich zu den restlichen Aufbereitungsschritten. Mehrmalige Siebung ist unerlässlich für die Herstellung von hochqualitativen Produkten, die für eine hochwertige Verwertung geeignet sind.

Construction and demolition waste accounts for one third of the total waste generated in the European Union. The Waste Framework Directive lays down rules for the handling of waste and defines a waste hierarchy. The third stage of this waste hierarchy is recycling. The recycling of construction and demolition waste plays an important role in reducing the burden on the environment. This is achieved by reducing the necessary landfill volume. Other important aspects are saving natural resources and energy. The results of recycling are recycled building materials that can be reintroduced into the economic cycle.This thesis focusses on the recycling plants in which demolished concrete is processed into recycled concrete granulate according to the state of the art. The basic operations of processing are explained, and the processing plants are analysed in their entirety. The focus is on two-stage comminution including upstream, intermediate, and down-stream screening and sorting processes. An overview of the innovative processing methods including their advantages and disadvantages is provided.The focus of this thesis is the cost calculation and cost comparison of the recycling plants according to the state of the art. Both the total monthly costs and the unit costs are determined.The first research question analyses the development of production costs as a function of plant throughput. Here it is shown that the total costs increase with the increasing production volume. However, the unit costs decrease and the scale effect can be recog-nised. It is shown that the economic efficiency of a processing plant also increases with increasing capacity.As part of the second research question, two scenarios for processing demolished con-crete are considered. Scenario 1 enables the production of highly fractionated recycled concrete granulate (0/8, 8/16, 16/32). This is achieved by performing multiple screening processes. The screening processes are omitted in scenario 2. This produces the non-fractionated recycled concrete granulate (0/16). The difference in production costs between the two scenarios is determined. It is shown that repeated screening is of minor importance in terms of costs compared to the remaining processing steps. Multiple screening is essential for the generation of high-quality products that are suitable for high-quality valorisation.