Wenn Hausmüllverbrennungsasche auf CO2 trifft, könnte ein neuer Rohstoff für die Baubranche entstehen. Ein interdisziplinäres Konsortium unter Beteiligung der TH Köln untersucht daher ein neues Verfahren, um Kohlendioxid dauerhaft zu binden. Das Endprodukt soll als Ersatzbaustoff im Straßenbau oder in der Betonherstellung verwendet werden.
Jedes Jahr fallen in Deutschland rund sechs Millionen Tonnen Rostasche aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen an. Diese werden in spezialisierten Aufbereitungsanlagen behandelt, um Metalle zurückzugewinnen und durch gezielte Sieb- und Sortierschritte zu einer gereinigten Fertigasche zu verarbeiten.
„Die darin enthaltenen mineralischen Anteile sind in der Lage, CO2 aufzunehmen und dauerhaft zu binden – die sogenannte Karbonatisierung. Wir möchten in unserem Projekt ein praxisnahes Karbonatisierungsverfahren entwickeln und prüfen, ob sich unser Endprodukt zum Einsatz im Straßenbau oder bei der Betonherstellung eignet“, erläutert Prof. Dr. Björn Siebert vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser der TH Köln.
Verschiedene Ansätze in der Versuchsanlage
Dazu soll eine technische Versuchsanlage entstehen, die von den beiden wissenschaftlichen Projektpartnern TH Köln und RWTH Aachen am Entsorgungszentrum Leppe aufgebaut wird. Dieses wird vom Konsortialführer, dem Bergischen Abfallwirtschaftsverband (BAV), in der Nähe von Lindlar betrieben. Als Industriepartnerin stellt die refer GmbH das Ausgangsmaterial, aufbereitete Hausmüllverbrennungsaschen aus ihrer Rostascheaufbereitungsanlage, zur Verfügung.
Die zentrale technische Frage lautet, mit welcher Methode das CO2 am effizientesten in der Asche gebunden werden kann. „Wir verfolgen zwei Ansätze, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile haben: Die Nasskarbonatisierung unter Wasser ermöglicht die Aufnahme von mehr Kohlendioxid, benötigt aber Energie für die anschließende Trocknung. Bei der feuchten Karbonatisierung mit wenig Feuchtigkeit bildet sich auf der Oberfläche der Asche eine relativ dichte, karbonisierte Schicht, sodass weniger CO2 gespeichert wird, da es nicht ins Innere eindringen kann“, so Prof. Dr. Axel Wellendorf vom Institut für Allgemeinen Maschinenbau der TH Köln.
Einsatz im Straßenbau oder in der Betonproduktion
Zunächst testen die Partner unterschiedliche Karbonatisierungsverfahren und bauen dafür eine flexible, praxisnahe Versuchsanlage auf, mit der sich die Prozesse unter möglichst realistischen Bedingungen einstellen und vergleichen lassen. Anschließend rückt die Anwendung des gewonnenen Materials in den Fokus: „Unser Ziel ist es, Rohstoffe zu substituieren, die sonst unter großem Energieeinsatz gewonnen werden. In ungebundener Form könnte unsere karbonatisierte Asche zum Beispiel Kies oder Sand im Straßenbau oder bei Erdbaumaßnahmen ersetzen“, sagt Siebert.
Parallel prüfen die Forschenden das Potenzial für die CO2-intensive Betonherstellung. Hier könnte die Asche als Bindemittel wirken. Voraussetzung für diesen Einsatzzweck ist eine definierte, gleichbleibende Materialqualität. Daher werden im Projekt auch Versuche zur weiteren Aufbereitung oder sortenreinen Zerkleinerung durchgeführt. „Wenn es uns gelingt, karbonatisierte Asche zur Verfügung zu stellen, die den entsprechenden Normen und Umweltanforderungen entspricht, wäre dies ein wichtiger Schritt für die Kreislaufwirtschaft und den Klimaschutz“, betont Wellendorf.