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Kreislaufwirtschaft für Beton

Kombinierte Verfahren des KIT ermöglichen komplettes Altbeton-Recycling von Betonkornfraktionen. Mittels Kohlenstoffbindung im Prozess durch Mineralisation in Mühlen und Autoklaven werden Null-Emissionen erreicht.

Autoklav KHYRA zur Karbonatisierung von Altbeton. (Bild: Institut für Technische Chemie / KIT)

Zement- und Betonherstellung verursachen Kohlendioxidemissionen in Höhe von 20 Mio. Tonnen pro Jahr in Deutschland. Die Basis ist dabei Portlandzement, der mit Stoffen wie Hüttensand oder Flugasche zu Komposit-Zementen kombiniert wird. Aus dem Baubestand fallen zudem 100 bis 200 Mio. Tonnen pro Jahr mineralische Bauabfälle an, die überwiegend als Unterbaumaterial eingesetzt werden.

Stand der Technik

Die Portlandzementherstellung ist sehr weit entwickelt und bietet daher wenig Potenzial für Energieeinsparung und Emissionsminderung. Daher ein weiterer Ansatz: Kohlendioxid (CO2) abtrennen und aufkonzentrieren, um es nach einem großvolumigen Transport an anderer Stelle verwenden oder speichern zu können.

Technologie

Beim Recycling von Altbeton entstehen drei Fraktionen: Betonbruch (> 4 Millimeter), Betonbrechsand und eine Feinfraktion (< 200 Mikrometer). Das Institut für Technische Chemie (ITC) des KIT arbeitet an drei Verfahren, die es in Kombination erlauben, alle drei Fraktionen vollständig zur Netto CO2-freien Herstellung von Recycling-Beton zu nutzen. Die bisher kaum genutzte Feinfraktion wird mit Kalkstein versetzt und in einem patentierten, elektrifizierten Verfahren bei moderaten Bedingungen (1000 Grad Celsius, CO2-Atmosphäre) zu Belitklinker umgesetzt. Dabei wird CO2 freigesetzt, das wiederum in zwei Verfahren zur mineralischen Karbonatisierung der gröberen Fraktionen genutzt wird: Betonbrechsand karbonatisiert in einer Mühle und ohne Wasserzugabe direkt, wohingegen der Betonbruch zur Karbonatisierung einen Autoklaven mit einer abgestimmten Prozessführung benötigt. Das gebundene Kohlendioxid kann auch anderen Quellen stammen. Beide Prozesswege zur Karbonatisierung werden zurzeit im Labormaßstab betrieben und optimiert.

Vorteile

Die Kombination der Verfahren verarbeitet alle Körnungen aus der Altbeton-Aufbereitung. Als Folge der mineralischen Karbonatisierung nimmt die Porosität im Betonbruch ab. Dadurch sinkt der Wasseranspruch und die Formulierung von Frischbeton wird erleichtert. Alle Verfahrensschritte können dezentral an einem Standort in der Nähe von Bau- und Abbruchaktivitäten betrieben werden.

Optionen für Unternehmen

Das Rohstoffspektrum für Beton verschiebt sich hin zur ressourcenschonenden Verwendung von Abbruchmaterial. Durch Verbesserung der Aufbereitung und Analyse des Altbetons können die nachfolgenden Prozessschritte optimiert werden. Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung und Skalierung der Karbonatisierungsprozesse, vor allem für die Autoklaventechnik und -steuerung.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Rainer Körber
Innovationsmanager
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25587
E-Mail: rainer.koerber@kit.edu
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