Waschschlamm als alternativer Rohstoff - TU-Forscher entwickeln neuartiges Blähgranulat aus Abfallprodukten

Aus Abfallprodukten neue Materialien herstellen – an diesem vielversprechenden Ziel arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Darmstadt. Sie untersuchen, wie sich aus Rückständen der Sand- oder Kiesproduktion Blähgranulate herstellen lassen. Für die so gewonnenen Materialien ergibt sich ein breites Einsatzfeld.

Granulate vor dem Brennprozess (links), Blähgranulate nach dem Brennprozess (rechts) (Bild: Institut für Werkstoffe im Bauwesen/TU Darmstadt)

Sande und Kiese sind klassische Rohstoffe für die Bauproduktion, die im Tage- oder Nassabbau gewonnen werden. In Aufbereitungsanlagen werden sie gewaschen und nach Korngrößen klassiert. Dabei wird ein nicht direkt verwendbarer Feinstkornanteil als Suspension abgetrennt, der sogenannte Waschschlamm. Dieses Wasser-Feststoff-Gemisch, das auch Anteile an Tonteilchen enthält, bleibt im Abbaugebiet und wird nicht weiter genutzt.

»In Mitteleuropa fallen jedes Jahr schätzungsweise 50 Millionen Tonnen Waschschlamm an, dessen Rohstoffpotential bisher fast völlig brach liegt«, sagt Professor Eddie Koenders, Leiter des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen (WiB) der TU Darmstadt. Von den in Deutschland jährlich produzierten 15 Millionen Tonnen würden nur circa 0,7 Prozent genutzt.

Im Rahmen eines durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) und des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) geförderten Forschungsprojekts untersucht ein Team am WiB mögliche Produktionsverfahren und Zusammensetzungen für die Herstellung von Blähgranulaten aus dem bislang ungenutzten Waschschlamm. Blähgranulate sind feinporige kugelförmige Gebilde mit Quarz- und Tonanteilen, die in verschiedenen Größen hergestellt werden können.

Hervorragende bautechnologische Eigenschaften

»Wir konnten zeigen, dass getrockneter Waschschlamm für die Produktion leichter hochwertiger Blähgranulate genutzt werden kann«, erklärt Oliver Vogt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am WiB und Leiter des Forschungsprojektes. Dazu wird der getrocknete Waschschlamm je nach gewünschter Eigenschaft des Blähgranulats zum Beispiel durch Feinsieben weiter aufbereitet, mit Additiven gemischt und als Granulat gebrannt. Durch den Brennprozess blähen sich die Granulate aufgrund ihrer tonhaltigen Inhaltsstoffe auf und erreichen ein Vielfaches ihres Ausgangsvolumens. Das so entstandene leichte und poröse Material ist wegen seiner Zellstruktur und der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung mineralisch, wasserfest, diffusionsdicht, säurebeständig, nicht brennbar und hitzebeständig. »Blähgranulate aus Waschschlamm besitzen ein ähnliches Anwendungsspektrum wie bereits am Markt verfügbare Produkte«, sagt Koenders. Sie seien insbesondere mit den hochwertigen, vergleichsweise kostenintensiven Blähglasgranulaten und Schaumgläsern vergleichbar.

Glasige geschlossen porige Oberfläche des Blähgranulats und hochporöse Zellstruktur (rechts)

Glasige geschlossen porige Oberfläche des Blähgranulats und hochporöse Zellstruktur (rechts) (Bild: Werkstoffe im Bauwesen)


Ein weiterer Fokus des Forschungsprojekts liegt auf der Herstellung der Blähgranulate. Das Team entwickelte ein Produktionsverfahren, das bei relativ niedrigen Brenntemperaturen funktioniert. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber herkömmlichen Technologien dar, da das neue Verfahren deutlich weniger Energie benötigt. Vogt ist sich sicher: Blähgranulate aus Waschschlamm haben ein großes ökonomisches und ökologisches Potenzial.

Ihre hervorragenden bautechnologischen Eigenschaften ermöglichen einen Einsatz in den unterschiedlichsten Anwendungsfällen: Blähgranulate können als lose Schüttungen wärme- und schalldämmende Funktionen übernehmen, bei geotechnischen Anwendungen zum Einsatz kommen und als Leichtzuschlag für Mörtel, Betone und Putze verarbeitet werden. Zudem haben Fortschritte in Forschung und Industrie dazu beigetragen, dass sich neben den erwähnten klassischen Anwendungsgebieten ein breites Spektrum von Spezialanwendungen aufgetan hat. Hierzu zählen unter anderem die Bekämpfung von Ölkatastrophen auf offenem Meer und das Löschen von Bränden.

Technische Universität Darmstadt
Karolinenplatz 5
64289 Darmstadt
Telefon: 06151 16-01
Internet: www.tu-darmstadt.de

18.03.2019


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