Hintergrund
Ob bei Renovierungsarbeiten am Eigenheim, beim Abriss der Gartenmauer oder dem baufälligen Geräteschuppen und natürlich bei großen Abbruchprojekten – überall fällt Bauschutt an, mit dem irgendetwas passieren muss. Bei umfangreichen Baumaßnahmen wird meist bereits auf der Baustelle nach verschiedenen Kategorien, wie Beton oder Ziegel getrennt. So ist eine spätere Aufbereitung und Wiederverwertung leicht möglich. Beton beispielsweise kann für die Verfüllung oder auch die Herstellung von Recyclingbeton verwendet werden. Ziegelbruch wird oft als Pflanzsubstrat oder in Sportstätten als Tennissand genutzt.
Das Problem
Ein Großteil des Bauschutts kommt jedoch als Mischung – sogenanntem gemischten Bauschutt – zu den Aufbereitern.
Dort wird das Material einer Eingangskontrolle unterzogen und dann als Haufwerk gelagert. Anschließend wird es mit großen Backen- oder Kegelbrechern zerkleinert. Nach diesem Prozessschritt, werden mit starken Magneten Eisenmetalle heraussortiert – diese würden die weitere Verwendung stören und können zudem gewinnbringend weiterverkauft und dann eingeschmolzen werden. Trotz entsprechender Vorgaben, was der gemischte Bauschutt beinhalten darf, befinden sich im Materialgemisch Störstoffe, die entfernt werden müssen. Die geschieht bislang mittels Bagger oder Radlader vor – und händisch nach dem Brechvorgang, bevor das Material mittels Siebanlagen zu verschiedenen Körnungen hergestellt wird.
Trotz visueller Eingangskontrolle und sorgfältiger händischer Auslese, wird es zunehmend schwerer die rechtlichen Vorgaben für den Einsatz der Gesteinskörnungen als Baustoff bspw. im Tiefbau einzuhalten. Bestandteile wie Gips, Porenbeton oder organische Bestandteile verschlechtern die Eigenschaften hinsichtlich Frostbeständigkeit oder Druckfestigkeit enorm.
Hinzu kommt, dass immer mehr Verbundmaterialien, wie Sandwichplatten oder faserverstärkte Kunststoffe in den Bauschutt gelangen und eine Wiederverwendung erschweren.
Der Lösungsansatz
Eine wirtschaftliche Lösung, um Störstoffe mit den bestehenden Anlagen oder gar per Hand aus dem Bauschutt zu entfernen, gibt es derzeit nicht. Das Projekt hat das Ziel, Voraussetzungen dafür zu schaffen, die Qualität des Recyclingmaterials so zu verbessern, damit es leichter die gestellten Anforderungen erreicht. Auch soll untersucht werden, welche neuen Einsatzmöglichkeiten für einzelne Bestandteile des gemischten Bauschutts in Frage kommen.
Erkenn- und Sortiermethoden bilden die Grundlage des SeSoBa-Ansatzes. Verfahren, die verschiedene Materialien mechanisch, oder sensorgestützt detektieren und trennen können, sind in Bereichen, wie der Kunststoff-, oder Papieraufbereitung bereits Stand der Technik. Für die Bauschuttsortierung betreten sie jedoch weitestgehend Neuland.
Hier ist eine klassische mechanische Sortierung mittels Sieben oder auch per Hand die Regel. Diese stößt allerdings insbesondere durch steigende Mengen und vielfältigere Materialzusammensetzungen zunehmend an wirtschaftliche aber auch technische Grenzen.
Mit Kombination zum Erfolg
Die Innovation des Projektes liegt in der geschickten Kombination aus optimierten mechanischen, sowie sensorbasierten Verfahren, wie er in dieser Art bisher nicht verfolgt wird.
Bei der mechanischen Sortierung, machen sich die Forschenden die unterschiedlichen Dichten und Geometrien der Stoffströme zunutze. So ist Porenbeton bspw. spezifisch leichter, als der ebenfalls weiße Kalksandstein und kann so über eine sogenannte Windsichtung voneinander getrennt werden.
Bei der optischen Erkennung werden die „inneren Werte“ der Stoffe genauer betrachtet. So hat jedes Material ein anderes Lichtspektrum mit welchem es reflektiert, wird es mit einer Lichtquelle angeleuchtet. Diese Unterschiede werden erforscht, um Materialien erkennen und anschließend trennen zu können.
Bei beiden Ansätzen, sowohl der mechanischen Sortierung als auch der optischen Erkennung, ist mit vielen Herausforderungen zu rechnen. So verhält sich ein Material anders, wenn es feucht ist oder Anhaftungen anderer Materialien enthält.
Die Arbeitsschritte
Zu Beginn des Projektes gilt es, mehr über das Material zu erfahren. So wird von den beteiligten Bauschuttaufbereitern untersucht, ob es erkennbare jahreszeitliche Schwankungen oder regionale Unterschiede in der Zusammensetzung des angelieferten Abfalls gibt. Parallel lernen die Forschungspartner ihre Sensoren auf die vielfältigen Materialien an. Dabei werden Beeinflussungen durch Feuchtigkeit oder Anhaftungen untersucht und bewertet. Auch werden die bestehenden mechanischen Verfahren optimiert und ggf. neu kombiniert.
Zwischen der Erkennung über die Sensoren und der Sortierung durch Luftdüsen oder Roboter müssen Schnittstellen geschaffen werden.
Kurz gesagt
Die Idee des SeSoBa-Ansatzes lässt sich folgendermaßen zusammenfassen:
Die bestehenden Anlagen der Bauschuttaufbereiter bleiben weitestgehend bestehen, jedoch werden Sie unterstützt durch weitere Techniken.
Künftig wird der gemischte Bauschutt nach der Anlieferung bei den Aufbereitern mit speziellen Infrarotkameras betrachtet. Über einen Computer werden die Kamerabilder ausgewertet. In Bruchteilen von Sekunden wird dann einem Sortierroboter oder Druckluftdüsen mitgeteilt, wie sie reagieren müssen. Aus einer Mischung mineralischer Materialien, Kunstoffen, Holz, Metallen etc. können dann die einzelnen Stoffe auf die richtige Bahn gelenkt werden um sie anschließend einer neuen Verwendung zuführen zu können. Mechanische Verfahren, wie bspw. Dichtetrennung, unterstützen den Aufbereitungsprozess.
Erwartete Ergebnisse
Ziel des Vorhabens ist, den SeSoBa-Ansatzes anhand eines Demonstrators aufzuzeigen. Dieser besteht aus konventionellen Verfahren, die durch neue mechanische und optische Prozessschritte unterstützt werden. Ziel des Demonstrators soll sein, gemischter, unsortierter Bauschutt so aufzubereiten, dass am Ende ein hochwertiges, verwertbares Recyclingprodukt gewonnen werden kann.