Baustoffmanagement 21 Stand des Wissens und Forschungsbedarf · 2020-03-11 · Vision...

CANSOLSEITE_19

Die novatlantis-Projektcluster im Überblick.

In der Schweiz werden jährlich rund 70 Mio. Tonnen Baustoffe verbaut, zu 90% sind dies Primärbaustoffe. Beim Rückbau fallen insgesamt 11 Mio. t/a an, wovon rund 70% als Sekundärbaustoffe wieder dem Baustoffkreislauf zugeführt werden. Ohne besondere Massnahmen werden im Jahr 2050 bei wohl zunehmendem Rückbau immer noch rund 60 Mio. t/a Primärbaustoffe verbaut. Die Masse des “Bauwerks Schweiz” wird deshalb von heute 2.1 Mia. t mit einer Rate von mehr als 7 t pro EinwohnerIn und Jahr bis im Jahre 2050 auf 4.9 Mia. t zunehmen und danach noch weiter wachsen. Um den Verbrauch an Primärbaustoffen zu minimieren und das Bauwerk Schweiz bei 4 Mia. t zu stabilisieren, muss der Baustoffkreislaufes der Schweiz geschlossen werden. Dazu soll der Anteil der wieder verwendeten Baustoffe (Recycling) von heute 70% auf über 90% gesteigert werden und der Rückbau versechsfacht werden. Voraussetzungen für die Ge-winnung von Sekundär-Rohstoffen aus dem Rückbau müssen aber bereits bei der Planung eines Bauwerkes geschaffen werden. Im Anschluss an den Bericht: Baustoffmanagement 21, Strategie für die Realisierung eines nachhaltigen Bauwerkes Schweiz, der Plattform für nachhaltiges Bauen untersucht die vorliegende Studie den Stand des Wissens und der Technik beim Recycling der wichtigsten Baustoffe. Sie lotet den Forschungsbedarf aus und zeigt Massnahmen und Förderungsmöglichkeiten auf, um dieses Ziel zu erreichen. Sie zeigt konkret auf, wie die Umsetzung auf den drei Ebenen, Normierung, Aus- und Weiterbildung, sowie Forschung parallel in Angriff genommen werden sollte, um dieses anspruchsvolle Generationenprojekt zu realisieren.

Baustoffmanagement 21

Projektleiter:Dr. Konrad MoserEMPA DübendorfBeton/BauchemieÜberlandstrasse 1298600 Dübendorf

SCHLUSSBERICHT September 2004

Baustoffmanagment 21Stand des Wissens und Forschungsbedarf



Baustoffmanagement 21Stand des Wissens und Forschungsbedarf

novatlantis setzt die neusten Erkenntnisse und Resultate aus

der Forschung im ETH-Bereich für eine nachhaltige Ent-

wicklung von Ballungsräumen um. Wir zeigen an praktischen

Beispielen, wie eine nachhaltige Zukunft aussehen kann.

Gemeinsam mit Forschern und Wissenschaftern des ETH-Be-

reichs initiieren wir transdisziplinäre Projekte. In Zusammen-

arbeit mit Behörden und Unternehmen werden Projekte

realisiert, die gesellschaftliche und technische Aspekte der

Nachhaltigkeit berücksichtigen. Zukunftsweisend, wirtschaft-

lich und umweltfreundlich. Unser Ziel ist eine lebenswerte

Zukunft für kommende Generationen. Hoher Lebensstandard

und Komfort dank neuster Technik. Materielle und geistige

Entwicklung dank wirtschaftlichem Wohlstand für alle. Eine

intakte Umwelt dank schonender Verwendung der Ressour-

cen und geschlossenen Stoffkreisläufen. Wir orientieren uns

an langfristigen Visionen. Das Jahr 2050 ist unser Zeithorizont.

LenkungsausschussProf. Dr. Alexander Zehnder (Vorsitz) EAWAGPD Dr. Mario Broggi WSLProf. Dr. Ralph Eichler PSIProf. Dr. Louis Schlapbach EMPARoland Stulz novatlantis

Programmleitung Roland Stulz (Vorsitz) novatlantisProf. Dr. Alexander Wokaun PSIDr. Werner Spillmann WSLDr. Peter Hofer EMPADr. Heinrich Neukomm ETH Rat

Geschäftsleitung novatlantisRoland StulzChristoph Hartmann

Nadine Bannwart

KontaktTelefon ++41 (0)1 305 93 60

novatlantis – Ideen, Projekte, Forschungfür die nachhaltige Stadtentwicklung.

E-Mail [email protected]

Tanja Lütolf

LenkungsausschussUlrich Bundi (Vorsitz) EAWAGProf. Dr. Louis Schlapbach EMPAProf. Dr. Ralph Eichler PSINN WSLRoland Stulz novatlantis

ProgrammleitungRoland Stulz (Vorsitz) novatlantisProf. Dr. Markus Boller EAWAGDr. Peter Hofer EMPADr. Kurt Baltensperger ETH-RatProf. Dr. Alexander Wokaun PSIDr. Werner Spillmann WSL

Geschäftsleitung novatlantisRoland StulzChristoph HartmannTanja LütolfMario Bleisch

KontaktTelefon ++41 (0)1 305 93 60E-Mail [email protected]

BAUSTOFFMANAGEMENT 21 AN DER EMPA

Stand des Wissens und Forschungsbedarf

Konrad Moser, Hans Bertschinger, Martin Hugener, Hans Kramer, Peter Richner, Klaus Richter

EMPA Dübendorf, Departement Materialien für das Bau- und Ingenieurwesen

EMPA – Baustoffmanagement 21

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Zusammenfassung

Vision Baustoffkreislauf Gemäss der Vision des Baustoffkreislaufes wird sich das Rückbauvolumen in der Schweiz versechsfachen und der Anteil der wieder verwendeten Baustoffe (Recycling) muss darüber hinaus von heute 70% auf über 90% gesteigert werden.

Stand des Wissens und Forschungsbedarf Bei den mineralischen Bauabfällen ist die Verwendbarkeit von Betonabbruch gegeben (Betongranulat), Teilaspekte zur Verwendung dieses Betons bei höheren Ansprüchen an Festigkeit und Dauerhaftigkeit sind noch zu untersuchen. Die beträchtliche Menge an Mischabbruch, der zum grossen Teil aus Mauerwerk-abbruch besteht, wird jedoch erst für sehr untergeordnete Anwendungen verwendet, d.h. es findet meist ein starkes Downcycling statt. Für Anwendungen von Recyclingbeton auf höherem Qualitätsniveau wurde die Machbarkeit gezeigt, für die breite Anwendung sind jedoch noch wesentliche F&E-Anstrengungen not-wendig:

Methoden zur Charakterisierung des anfallenden Materials von heterogener und veränderlicher Zusammensetzung,

Vorgehensweisen zur sicheren Herstellung von Betonsorten mit definierten und garantierten Eigen-schaften,

Bemessungswerte und –methoden zur Sicherstellung des Verhaltens des Betons im Bauwerk, vor allem bezüglich der Gebrauchstauglichkeit (Verformungen und Dauerhaftigkeit) und bezüglich der Tragsicherheit.

Im Strassenbau ist der Recyclinggrad schon sehr hoch. Fundationsschichten können wieder verwendet werden. Die Rückbaumenge an Asphaltmaterial übersteigt jedoch heute schon die mit der aktuellen Technologie und unter Einhaltung der Emissionsgrenzwerte wieder einbaubare Menge. Beim Asphalt-recycling stehen Weiterentwicklungen zur Erhöhung des Recyclinganteils, zum Verhalten bei mehrfachem Recycling sowie die Entwicklung von Verfahren mit verminderten Emissionen bei Aufbereitung und Einbau im Vordergrund.

Beim Holz ist das Recycling auf der Stufe des reinen Holzes relativ gut möglich, die Wiederverwendbarkeit nimmt aber mit zunehmendem Verarbeitungsgrad ab. Ein Teil des Altholzes wird schliesslich zur Weiter-verarbeitung zu Spanplatten exportiert. Bei diesem nachwachsenden, in der Schweiz noch unternutzten Rohstoff, der zu einem Teil direkt der Energieerzeugung dient, steht spätestens nach einigen Nutzungs-stufen steht die umweltgerechte thermische Verwertung an.

Das Recycling von Kunststoffen aus dem Bau ist angesichts der Vielfalt, der Alterung und der Kontamina-tionen schwierig. Gewisse Kunststoffarten, die relativ rein und in grösseren Mengen anfallen, können wieder verwendet werden. Im Allgemeinen wird heute die thermische Verwertung als die ökologisch beste Lösung angesehen.

Umsetzungsvorschlag Die Schliessung des Baustoffkreislaufes in der Schweiz ist ein Generationenprojekt. Voraussetzungen für die Gewinnung von Sekundär-Rohstoffen aus dem Rückbau müssen bereits bei der Planung eines Bau-werkes geschaffen werden. Die Umsetzung muss auf drei Ebenen parallel in Angriff genommen werden:

Normierung: die spätere Wiederverwendung ist einzuschliessen. Aus- und Weiterbildung: Eigentümer, Planer und Ausführende müssen die Vision mittragen, Forschung: Die Vielzahl der Initiativen ist zu bündeln:

- MONET: Monitoring nachhaltige Entwicklung, - ZINV UVEK: Ziel- und Indikatorensystem nachhaltiger Verkehr UVEK, - NISTRA: Nachhaltigkeitsindikatoren für Strasseninfrastrukturprojekte), - NFP 54: Nachhaltige Siedlungs- und Infrastrukturerneuerung“ (Umfang 13 Mio., Laufzeit 5 Jahre), - „Plattform Zukunft Bau“ aus bauenschweiz, sia, SBV, ETH-Rat, KFH und KTI. - „Baustoffmanagement 21“, Trägerschaft bestehend aus KBOB, KÖB, BPUK und bauenschweiz, - „Stiftung für nachhaltiges Bauen“ von Holcim, - Professur für Nachhaltiges Bauen an der ETHZ.

Für eine erfolgreiche Realisierung der anspruchsvollen Zielsetzung sind die Koordination dieser Initiativen und die Fokussierung der Anstrengungen notwendig. Insbesondere wäre es wünschenswert, wenn die knappen zur Verfügung stehenden finanziellen und personellen Ressourcen möglichst effektiv eingesetzt werden könnten damit nicht durch Doppelspurigkeiten unnötige Verluste entstehen.


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Inhalt Nomenklatur und Abkürzungen....................................................................................... 4

Vorwort............................................................................................................................... 6

1 Projektumgebung ....................................................................................................... 7 1.1 Institutionen des ETH-Rat-Bereiches .............................................................................................7 1.2 Plattform für nachhaltiges Bauen...................................................................................................7

2 Stand des Wissens ..................................................................................................... 8 2.1 Ausgangslage ...................................................................................................................................8

2.1.1 Baustoffumsatz heute und in Zukunft .........................................................................................8 2.1.2 Verbrauch mineralischer Baustoffe heute ................................................................................10 2.1.3 Grossbaustellen Tunnelbau......................................................................................................10 2.1.4 Wiederverwendung mineralischer Baustoffe in Tragelementen...............................................10 2.1.5 Recycling im Tiefbau bzw. Strassenbau...................................................................................11 2.1.6 Altholzmanagement in der Schweiz .........................................................................................13 2.1.7 Kunststoffverwendung in der Schweiz......................................................................................16 2.1.8 Metalle im Bauwesen................................................................................................................17

2.2 Stand der Technik...........................................................................................................................17 2.2.1 Recycling von Stahlbeton .........................................................................................................17 2.2.2 Verwendung von Tunnelausbruch............................................................................................19 2.2.3 Recycling von Tonprodukten ....................................................................................................19 2.2.4 Recycling von Flachglas...........................................................................................................19 2.2.5 Recycling im Strassenbau ........................................................................................................20 2.2.6 Recycling von Holz ...................................................................................................................21 2.2.7 Recycling von Kunststoffen ......................................................................................................22 2.2.8 Optimale Wiederverwendung von Rückbaumaterialien ...........................................................23 2.2.9 Energieaufwand bei der Aufbereitung ......................................................................................24

2.3 Bisherige Forschung der EMPA....................................................................................................24 2.3.1 Mineralische Baustoffe .............................................................................................................24 2.3.2 Strassenbaumaterialien............................................................................................................26 2.3.3 Holz...........................................................................................................................................26 2.3.4 Kunststoffe................................................................................................................................26

3 Forschungsbedarf .................................................................................................... 27 3.1 Recycling von Beton- und Mischabbruch....................................................................................27

3.1.1 Betonherstellung.......................................................................................................................27 3.1.2 Verwendung in Tragelementen ................................................................................................27

3.2 Asphaltrecycling.............................................................................................................................28 3.3 Holzrecycling ..................................................................................................................................29 3.4 Kunststoffrecycling........................................................................................................................29

4 Förderungsmöglichkeiten........................................................................................ 31 4.1 Steuerungsmöglichkeiten..............................................................................................................31 4.2 Forschung und Entwicklung .........................................................................................................32

5 Zusammenfassung der Erkenntnisse und Folgerungen....................................... 33 5.1 Stand des Wissens.........................................................................................................................33 5.2 Forschungsbedarf ..........................................................................................................................33 5.3 Umsetzungsvorschlag ...................................................................................................................34

6 Literatur ..................................................................................................................... 36


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Nomenklatur und Abkürzungen Definitionen und Begriffe Abfall Abfälle sind bewegliche Sachen, deren sich der Besitzer entledigen will oder

deren Verwertung, Unschädlichmachung oder Beseitigung im öffentlichen Interesse liegt

Altholz Output des Endverbrauches, welcher zu irgendeinem Zeitpunkt entsteht

Asphalt-Granulat durch Fräsen von Alphaltbelägen gewonnenes Granulat

Ausbauasphalt Durch Abbrechen oder Fräsen von Asphaltbelägen gewonnenes kleinstückiges oder in Schollen anfallendes Material.

Bauschutt Bauabfälle, die zu mindestens 90 Massenprozent aus Steinen oder gesteins-ähnlichen Bestandteilen wie Beton, Ziegel, Asbestzement, Glas, Mauerabbruch, Strassenaufbruch bestehen und nicht mit Sonderabfällen vermischt sind. Für die Verwertung wird Bauschutt in Klassen unterteilt: - Ausbauasphalt - Strassenaufbruch - Betonabbruch - Mischabbruch

Betonabbruch Durch Abbrechen oder Fräsen von bewehrten oder unbewehrten Betonbauten und -belägen gewonnenes Material.

Betongranulat Zuschlag aus aufbereitetem Betonabbruch

Bitumen aus Erdöl durch fraktionierte Destillation hergestelltes organisches Bindemittel, geringer PAK-Gehalt

Downcycling Rezyklieren mit Abnahme der Qualität bei jedem Zyklus.

Kunststoff Organischer Werkstoff, der aus sehr grossen Molekülen (Makromoleküle, Poly-mere) besteht, die synthetisch vorwiegend aus petrochemischen Substanzen durch Polymerisation hergestellt werden.

Mischabbruch Gemisch mineralischer Fraktionen von Massivbauteilen wie Beton-, Backstein-, Kalksandstein- und Natursteinmauerwerk.

Mischabbruchgranulat Zuschlag aus aufbereitetem Mischabbruch

Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Sammelbezeichnung für aromatische Verbindungen mit kondensierenden Ring-systemen, z.B. Naphthalin, Benzo(a)pyren, etc., besitzen karzinogene und/oder mutagene Eigenschaften

Recyclingbeton Klassifizierter oder nicht klassifizierter Beton, dessen Zuschlag vollständig oder zum Teil aus Beton- oder Mischabbruchgranulat oder Recyclingkiessand besteht.

Recyclingkiessand Zuschlag aus aufbereitetem Strassenaufbruch

Regranulat Kunststoffgranulat das durch Aufschmelzen und Extrudieren von sortenreinen Kunststoffrezyklaten hergestellt wird.

Stabilisierungsgranulat Granulat für Stabilisierungsschichten

Strassenaufbruch Durch Ausheben, Aufbrechen oder Fräsen von nichtgebundenen Fundations-schichten und von hydraulisch stabilisierten Fundations- und Tragschichten gewonnenes Material.

Teer Aus Steinkohle durch Verkokung hergestelltes organisches Bindemittel (entstand früher in der Schweiz als Nebenprodukt der Gaswerke, heute wird kein Teer mehr produziert, hoher PAK-Gehalt)

Die Definitionen stammen vor allem aus den Quellen [58], [16] und [61] bis [66].


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Abkürzungen ARV Aushub-, Rückbau- und Recycling-Verband Schweiz, 8302 Kloten

ASTRA Amt für Strassen, Bern

DAfStb Deutscher Ausschuss für Stahlbeton

EPA-PAK Auswahl von 16 PAK gemäss Liste der Amerikanischen Umweltbehörde EPA

IPB Interessengemeinschaft privater professioneller Bauherren

KBOB Koordination der Bau und Liegenschaftsorgane des Bundes

KÖB Koordinationsgruppe ökologisches Bauen öffentlicher Bauherren

KTI Kommission zur Förderung der technischen Innovation, Bern

MDF Mitteldichte Faserplatte. Holzwerkstoffplatte aus Holzfasern im Dichtebereich 500–700 kg/m3

NFP Nationales Forschungsprogramm des SNF

PAK Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, Sammelbezeichnung für aroma-tische Verbindungen mit kondensierenden Ringsystemen, z.B. Naphthalin, Benzo(a)pyren, etc., besitzen karzinogene und/oder mutagene Eigenschaften

PCB polychlorierte Biphenyle (karzinogen)

PVC Polyvinylchlorid

PE Polyethylen

PP Polypropylen

SNF Schweizer Nationalfonds, Bern


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Vorwort

Im Rahmen von „novatlantis – Nachhaltigkeit im ETH Bereich“ werden Forschungsprojekte zur nachhaltigen Entwicklung initiiert und gefördert. Es ist ein besonderes Anliegen des ETH-Bereiches, diese Strategie einerseits als Wissenstransfer von der Forschung in die Praxis und andererseits als Erfahrungsgewinn für die Forschung zu nutzen.

Auslöser dieses Projektes waren einerseits Forschungs- und Entwicklungsprojekte an verschiedenen Abteilungen der EMPA, die sich mit der Wiederverwendung von Bauabfällen befassen, und andererseits der Strategiebericht „Baustoffmanagement 21“ der Plattform für nachhaltiges Bauen [50].

Den Kontakten mit Verbänden und Interessengruppen namentlich mit dem Abfall-, Rückbau- und Recycling-Verband (ARV), mit bauenschweiz, mit der Koordinationsgruppe ökologisches Bauen der öffentlichen Bauherren (KÖB), mit dem Umweltdelegierten der Stadt Zürich, mit der Plattform für nachhaltiges Bauen und mit dem Verband Schweizer Ziegelfabrikanten, sowie mit der Industrie (Eberhard AG, Keller AG) verdanken wir wertvolle Hinweise und Informationen.

Die Arbeit wurde gefördert von novatlantis und der EMPA, denen wir für die Unterstützung unseren Dank aussprechen möchten.

Die Autoren

März 2004


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1 Projektumgebung Auslöser dieses Projektes waren einerseits Forschungs- und Entwicklungsprojekte an verschiedenen Abteilungen der EMPA, die sich mit der Wiederverwendung von Bauabfällen befassen und andererseits der Strategiebericht „Baustoffmanagement 21“ der Plattform für nachhaltiges Bauen [50].

1.1 Institutionen des ETH-Rat-Bereiches Gemäss dem Projektantrag an novatlantis sind die Arbeiten unter diesem Projekt in ein Netzwerk eingebettet (vgl. Abb. 1). Die EMPA hält die Verbindung zu den im Stoffhaushalt tätigen Gruppierungen an der ETH bzw. EAWAG. Es handelt sich dabei um die Teams der Professoren Peter Baccini (Professur für Stoffhaushalt und Entsorgungstechnik, Dr. Thomas Lichtensteiger, Regionaler Ressourcenhaushalt) und Susanne Kytzia (Institut für Raum- und Landschaftsentwicklung, Assistenzprofessur für Stoffhaushalt/Entsorgungstechnik). Der Entwurf dieses Berichtes wurde den beiden Gruppen vorgelegt und entsprechend deren Stellung-nahmen modifiziert [45].

Bauwirtschaft Plattform für nach-haltiges Bauen / Gruppe Produktion & Handel

Baustoffmangement an der EMPA Baustoffe für das

Bau- und Ingenieurwesen, Dr. P. Richner

Projektleiter Dr. K. Moser, Abt. Beton/Bauchemie

EAWAG Gruppe Prof.

P. Baccini ETH

Gruppe Prof. S. Kytzia

EMPA-Abteilungen - Strassenbau / Abdichtungen - Kunststoffe / Composites - Holz - Ingenieur-Strukturen - Beton/Bauchemie - ZEN

Abb. 1: Projektorganisation und Einbettung

1.2 Plattform für nachhaltiges Bauen Zur Strategie Baustoffmanagement 21 [50] soll ein Umsetzungskonzept für die Realisierung eines nach-haltigen Bauwerkes Schweiz erarbeitet werden. Im Projektantrag war vorgesehen, dass die EMPA bei dieser Erarbeitung als Diskussionspartner einen Beitrag leistet.

Während der Dauer dieses Projektes fanden unter der Leitung der Plattform für nachhaltiges Bauen, Gruppe Produktion und Handel, keine wesentlichen Projektaktivitäten statt. Das Umsetzungskonzept 21 zur Strategie bei dem die Mitwirkung der EMPA vorgesehen war, wurde bisher nicht an die Hand genommen.

Gemäss der Auskunft der Gruppe Produktion und Handel werden zurzeit Projektorganisation, Grobziele und Pflichtenheft der Projektleitung bzw. Projektbetreuung erarbeitet. Im Laufe des Jahres 2004 sollen die fach-lichen Arbeiten an die Hand genommen werden [39].


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2 Stand des Wissens

2.1 Ausgangslage

2.1.1 Baustoffumsatz heute und in Zukunft In der Schweiz werden jährlich 68 Mio. Tonnen Baustoffe verbaut. Pro Kopf der Bevölkerung sind dies rund 10 Tonnen pro Jahr! Rund 90% dieses riesigen Stoffflusses, d.h. 60 Mio. t, stammen heute aus neuen Ressourcen, d.h. es handelt sich dabei um Primärbaustoffe (vgl. Abb. 2).

Beim Rückbau fallen heute insgesamt 11 Mio. t/a an [50] [21]. Davon werden 4.5 Mio. t/a direkt wieder verwendet, 3 Mio. t/a werden nach Recyclingvorgängen wieder verwendet. Damit beträgt der Recyclinganteil rund 70%.

Auf Deponien gelagert und thermisch entsorgt werden 3.5 Mio. t/a, d.h. 30% der Rückbaumasse oder rund 5% gemessen an der Masse der jährlich verbauten Baustoffe.

Abb. 2: Baustoffflüsse heute [50]

Im Bericht Baustoffmanagement 21 [50] wird geschätzt, dass ohne besondere Massnahmen („business as usual“) im Jahr 2050 immer noch 59 Mio. t/a verbaut werden (vgl. Abb. 3), und dass der Rückbau auf 20 Mio. t/a ansteigt, wovon 2.1 Mio. t/a. entsorgt werden. Die Masse des „Bauwerks Schweiz“ nimmt bei diesem Szenarium von heute 2.1 Mia t bis im Jahre 2050 auf 4.9 Mia t zu und wächst danach noch weiter.

Abb. 3: Baustoffflüsse 2050 beim Szenarium “business as usual”


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Das ständige Wachstum des Bauwerks Schweiz kann unseres Erachtens auf die folgenden Ursachen zurückgeführt werden:

1. Der Raumbedarf der Schweizer Bevölkerung steigt im Wohnbereich seit dem zweiten Weltkrieg mit dem zunehmenden Wohlstand kontinuierlich an (Verdoppelung von 1960 bis 1990 [55]). Der Trend ist bis heute ungebrochen und führt zur entsprechenden Wohnbautätigkeit.

2. Im Industriebereich werden im grossen Stil zentrale Neubauten erstellt, die bestehenden Bauten stehen dann vielfach längere Zeit leer und können oft nur mit grösserem zeitlichem Verzug und nur teilweise anderen Nutzungen zugeführt werden.

3. Die Raumplanung der Schweiz erlaubt zurzeit noch, dass stetig neue Bauzonen ausgeschieden werden, um den Bedarf für Neubauten zu decken.

Diese Situation dürfte sich in den kommenden Jahrzehnten ändern. Durch die resultierende Verknappung des Baulandes für Neubauten werden vermehrt Umbauten und Ersatzbauten an die Hand genommen. Dadurch steigt der Materialanfall aus dem Rückbau und der Recyclinganteil nimmt zu. Der zeitliche Verlauf dieser Entwicklung ist schwierig abzuschätzen und hängt stark von den planerischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen ab.

In der zitierten Strategie wird deshalb mit einem ungefähren Zeithorizont von 50 Jahren die Vision des Materialkreislaufes vorgeschlagen, vgl. Abb. 4. Gemäss diesem Szenarium ist die Bautätigkeit an sich gleich gross wie beim Szenarium „business as usual“, der Rückbau soll aber auf 65 Mio. t/a ansteigen. Bei einer Rohdichte von 1.8 t/m3 ergibt diese Tonnage jedes Jahr einen vollen Würfel von 330 m Kantenlänge!

Vom Rückbaumaterial sollen rund 60 Mio. t/a wieder verwendet werden können (Recyclinganteil 92%). In diesen praktisch vollständigen Kreislauf fliessen damit statt 60 Mio. t/a nur noch 5 Mio. t/a neue Baustoffe hinein (rund 8%). Die gleich grosse Menge wird deponiert, da sie nicht mehr wieder verwendet werden kann.

Beim vorgeschlagenen Szenarium bleibt die Masse des Bauwerks Schweiz konstant bei dannzumal 4 Mia. Tonnen, was 190% der heutigen Baumasse von 2.1 Mia t entspricht. Dies bedeutet eine Zunahme der in der Schweiz stehenden Bauwerksmasse von heute 300 Tonnen auf 700 Tonnen pro Kopf der Bevölkerung.

Abb. 4: Vom Aufbau zur Bewirtschaftung des Bauwerkes Schweiz [50]


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2.1.2 Verbrauch mineralischer Baustoffe heute In der Schweiz werden heute die in Abb. 5 zusammengestellten Massen mineralischer Baustoffe verbaut.

Material Verwendung im Hoch- & Tiefbau [t/a]

Kiessand

Tonprodukte Betonsteine Kalksandsteine

Beton (rund 10 Mio. m3/a) Zement

51'000’000

1'700’000 400’000 300’000

25'000’000 3’500’000

Bituminöses Mischgut 4'800’000

Holz Kunststoffe

700’000 150’000

Flachglas 80’000

Abb. 5: Verbrauch der Baustoffe in der Schweiz [50][13][20][23][44]

Gemäss diesen Angaben werden an Tonprodukten und Mauersteinen insgesamt 2.4 Mio. t/a verbaut und an Beton rund das Zehnfache, nämlich 25 Mio. t/a.

Nach der Einführung des Stoffkreislaufes werden dieselben Massen verbaut und rückgebaut. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Anteile der verschiedenen Baustoffe gleich bleiben. Heute sind rund 22% des Rückbauvolumens mineralischer Bauschutt [40]. Bei einem Stofffluss von 65 Mio. t/a ergibt dies rund 14 Mio. t/a. Diese Masse teilt sich je etwa hälftig auf in Betonabbruch und Mischabbruch (Mauerwerk, etc.), was je rund 7 Mio. t/a ergibt.

Die Wiederverwendung der mineralischen Abbruchstoffe bedingt die Verwendung von Bindemitteln, zum überwiegenden Teil von Zement. Untersuchungen zeigen, dass der Zementbedarf bei der Verwendung von Rückbaustoffen höher ist, als bei der Verwendung von Primärbaustoffen wie etwa Alluvialkies [47]. Es kann deshalb davon ausgegangen werden, dass der Zementverbrauch bei gleich bleibendem Massivbauvolumen leicht ansteigen wird.

Damit diese Masse an Mischabbruch wieder verwendet werden kann, müssen über die heutigen Anwen-dungen z.B. als unklassierter Füll- und Umhüllungsbeton hinaus Recyclingprodukte entwickelt werden, welche die heute aus Primärbaustoffen hergestellten Produkte ersetzen. (Beispiele: Die Herstellung von Beton aus Betongranulat ist heute Stand der Technik, diejenige von Beton aus Mischabbruch ist im Labor gelöst und erste Anwendungen werden verwirklicht. Die Herstellung von Formsteinen aus Mauerwerk-abbruch steht jedoch noch an.)

2.1.3 Grossbaustellen Tunnelbau In der Zusammenstellung in Abb. 5 sind die zurzeit an verschiedenen Tunnelbaustellen geförderten Ausbruchmengen noch nicht enthalten. Aus dem Gotthardtunnel sind dies 13 Mio. t, wovon 5 Mio. t zur Betonherstellung verwendet werden [2]. Das überschüssige Material wird Dritten zur Verwendung angeboten, ein Teil muss deponiert werden.

Beim Lötschbergtunnel fallen 16 Mio. t Ausbruchmaterial an, 40% davon kann wieder verwendet werden.

2.1.4 Wiederverwendung mineralischer Baustoffe in Tragelementen Literaturübersicht Eine Übersicht über das internationale und schweizerische Fachwissen zum Thema Recyclingbeton bis ins Jahr 1997 bietet der Tagungsband [69]. Darin wird auch der Verbund von Stahl mit Recyclingbeton themati-siert. Die Universität Dundee ist in der Forschung von Recyclingbeton sehr aktiv und hat mehrere grosse Konferenzen zum Thema nachhaltiger Beton durchgeführt (Dhir [30] [31] und [32]). In Deutschland steht ein grosses Forschungsprojekt im Gesamtvolumen von 12 Mio. DM zum Thema „Baustoffkreislauf im Massiv-bau“ in der Endphase. Die einzelnen Untersuchungen werden in der Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton veröffentlicht (vgl. [25] bis [29]).

Die Literaturrecherche im Web of Science ergab, dass zwar betreffend Materialtechnologie von Recycling-beton aus Betongranulat weltweit sehr viele Untersuchungen greifbar sind, dass aber das Verhalten von bewehrtem Recyclingbeton in Tragstrukturen erst wenig untersucht ist. Veröffentlichungen zum Verhalten


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von bewehrtem Recyclingbeton aus Mischabbruch sind dagegen kaum vorhanden und Anwendungen in Tragelementen sind keine publiziert.

Akzeptanzfragen Der Einsatz von Recyclingbeton aus Betongranulat ist für bestimmte Einsatzgebiete auch für tragende Bau-teile Stand der Technik. Im Innenbereich für nicht wasserdichte Anwendungen und bei normalen Festig-keiten stellen sich keine besonderen Probleme. Im Aussenbereich bestehen infolge der grösseren Porosität bezüglich Dauerhaftigkeit und Wasserdichtigkeit entscheidende Nachteile gegenüber Beton aus Primär-material. Die Anwendung von Recyclingbeton (Bemessung und Ausführung) erfordert infolge der gegenüber normalem Beton leicht veränderten Eigenschaften das notwendige Fachwissen, so ist beispielsweise der Elastizitätsmodul leicht geringer, was ohne entsprechende Massnahmen zu grösseren Verformungen führen kann.

Das Problem des Recyclingbetons ist primär dasjenige der Akzeptanz und des Vertrauens der Abnehmer in das neuartige Produkt. Letztendlich entscheidet aber der nicht markant günstigere Preis zusammen mit den Vorbehalten gegenüber dem Recyclingprodukt darüber, dass vorzugsweise der vertraute Beton aus Primär-material eingesetzt wird.

Es empfiehlt sich, bereits bei der Ausschreibung von Bauprojekten den Einsatz von Recyclingbeton zu fördern. So könnten beispielsweise bei der Auftragsvergabe Angebote, die den vermehrten Einsatz von Recyclingbaustoffen vorsehen, bevorzugt werden [13]. Mit solchen oder ähnlichen Massnahmen, die eher politischer als technischer Natur sind, können die Hürden zum vermehrten Einsatz von Recyclingbeton über-wunden werden.

2.1.5 Recycling im Tiefbau bzw. Strassenbau Allgemeines Im schweizerischen Strassenbau ist der Recycling-Anteil seit Jahren sehr hoch. Dies spiegelt sich auch im Normenwerk wider, wo die grundlegenden Materialien schon seit längerem behandelt und qualitativ definiert werden (vgl.) [62].

Darauf baut auch die die "Richtlinie für die Verwertung mineralischer Bauabfälle" des BUWAL auf [16].

Die Einführung von definierten Recyclingmaterialien, d.h. von Sekundärbaustoffen mit garantierter Qualität und abgegrenztem Anwendungsbereich, die meist von zertifizierten Betrieben des Aushub-, Rückbau und Recycling-Verband Schweiz (ARV) kontrolliert werden, hat sicherlich viel zu ihrer breiten Verwendung beigetragen (vgl. Abb. 6 & 8).

Das weitgehend angewandte Prinzip, im Strassenbau nur aus Strassen stammende Recyclingmaterialien zu verwenden, hat sich bewährt. Deshalb konnte bisher bei diesen Recyclingmaterialen auch auf aufwendige teure chemische Analysen und Eluatversuche verzichtet werden.

Eine Ausnahme davon bilden lediglich die teerhaltigen Beläge. Vom BUWAL wird bei bitumenhaltigen Strassenbelägen vor jeder grösseren Sanierung eine vorgängige PAK-Bestimmung verlangt, wenn nicht anhand von Archivdaten gezeigt werden kann, dass beim Einbau kein Teer verwendet wurde.

Sekundärbaustoff Asphalt-granulat

Kies-sand

Beton-granulat

Misch-abbruch Anwendungsbereich

Asphalt-Granulat [61] ≥ 90% 10% ≤ 2% - bitumenhaltige Asphaltbeläge, nicht für Beton oder Stabilisierungsschichten

Recycling-Kiessand P [63] Recycling-Kiessand A [63] Recycling-Kiessand B [63]

≤ 4% ≤ 20% ≤ 4%

95%80%80%

≤ 4% ≤ 4% ≤ 20%

≤ 1% ≤ 1% ≤ 1%

wie natürlicher Kiessand nicht für Beton nicht für bitumenhaltige Beläge

Stabilisierungsgranulat [63] Betongranulat [64] ≤ 3% ≥ 95% ≤ 2% für Beton und hydraulisch stabilisierte

Schichten, nicht für Asphaltbeläge

Mischabbruchgranulat [64] ≤ 3% ≥ 97%

Anmerkung: Fremdstoffe allgemein ≤ 0.3%, beim Mischabbruch zusätzlich noch 1% Gips

Abb. 6: Qualitätsanforderungen an Recyclingbaustoffe gemäss den Schweizer Normen [16]


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B4 Deckschicht bei Hochleistungsstrassen meistens ohne Asphaltgranulat, bei Gemeindestrassen bis ca. 20% Asphaltgranulat

B3 Bindeschicht bis ca. 20% Asphaltgranulat

B2 Tragschicht wie oben, in der Regel niedrigerer Gehalt an Asphaltgranulat

B1 Fundationsschicht mit Bitumen gebunden: bis 100% Asphaltgranulat, ungebunden: bis 100% Recycling-Kiessand

A3 – A1 Unterbau verdichteter Untergrund

Abb. 7: Schichten des Strassenaufbaues gemäss [60] [17]

Die Zahlen in Abb. 9 weisen einen sehr hohen Recyclinganteil für die Baustoffe im Strassenbau auf. Allerdings stehen gewisse Daten im Widerspruch zu den Zahlen des ARV (Abb. 10) von tatsächlich umge-setztem Recyclingmaterial. Vom ARV wird allerdings nur der Umsatz der dem ARV zugehörigen Betriebe berücksichtigt, die in der Schweiz einen Marktanteil von über 80% haben. Zudem werden grössere Mengen, die auf Halde liegen, in der ARV-Statistik nicht erfasst.

Bauabfälle

Trennung Sonderabfälle

Bausperrgut Altlasten

Sortierung

Bauschutt Ausbauasphalt

Strassenaufbruch Betonabbruch Mischabbruch Beratung

Deponie oder KVA

Wieder-verwendung

Bauschutt Sanierung

Aufbereitung zu Recyclingbaustoffen

Qualitätskontrolle nach folgenden Kriterien Korngrössenverteilung, Frostsicherheit, CBR-Wert,

Verunreinigungen durch Fremdstoffe, stoffliche Zusammensetzung

Asphalt-granulat

Recycling-Kiessand

Betongranulat Mischabbruch-granulat

Verwendung als Kiesersatz für verschiedenste Anwendungsbereiche

Abb. 8: Ablauf der Herstellung von definierten mineralischen Recyclingbaustoffen [5]


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Materialkategorie gemäss BUWAL 1997 [16] in 1000t

Recycling-Anteil

Strassenausbruch aus nicht gebundenen Schichten wie Kies, Sand und Schotter

3042 97%

Ausbauasphalt aus mit bitumenhaltigen Bindemitteln gebundenen Schichten

1980 95%

Betonabbruch: bewehrte oder unbewehrte Betonkonstruktionen 642 90%

Mischabbruch aus mineralischen Fraktionen von Massivbauteilen wie Beton, Backstein-, Kalksandstein- und Natursteinmauerwerk

448 77%

Übrige Stoffe 23 0%

Total 6135 90%

Abb. 9: Recycling-Anteile im Strassenbau gemäss einer BUWAL-Studie [16]

Materialkategorie 2000 [in 1000 t] 2001 [in 1000 t]

Recyclingkiessand 3143 3289

Asphaltgranulat 400 506

Betongranulat 1200 1834

Mischabbruchgranulat 972 633

Abb. 10: Durch den ARV umgesetztes Recyclingmaterial (berechnet aus Angaben der ARV-Bulletins [5] [6])

Situation in Europa Das Recyclingverhalten in den verschiedenen Ländern Europas ist sehr unterschiedlich und hängt stark von den Ressourcen an Primärbaustoffen ab. Die Niederlande und Dänemark verfügen beispielsweise über wenig geeignete Mineralstoffe. Andere Länder verfügen über industrielle Nebenprodukte wie Schlacken aus Stahlwerken.

Schliesslich sind die gesetzlichen Umwelt- und Arbeitshygienevorschriften von Land zu Land noch verschie-den oder werden mindestens verschieden angewendet. Ein direkter Vergleich der Situation der Schweiz mit derjenigen der EU-Staaten ist deshalb im Bereich Strassenbau nicht einfach möglich.

2.1.6 Altholzmanagement in der Schweiz Definition von Altholz Es existieren sowohl im deutschsprachigen als auch im angelsächsischen Sprachraum verschiedene Definitionen des Begriffes "Altholz". Dies zeigt, dass das Ansprechen dieser Stoffkategorie Schwierigkeiten bereitet und zudem mit den verschiedensten Interessen verbunden ist: Altholz, Recyclingholz, Restholz, Abfallholz; waste wood, recovered wood, post consumer wood, etc.

Mit internationalen Übereinkünften wurde versucht, den Begriff "Abfall" zu vereinheitlichen. Solche Definitionen bilden die Grundlage für den grenzüberschreitenden Verkehr mit Abfallstoffen, zu denen auch Altholz gehört.

• Die Schweizer Definition des Begriffes "Abfall" gemäss dem Umweltschutzgesetz [71], Art. 7, Ziff. 6 lautet: „Abfälle sind bewegliche Sachen, deren sich der Besitzer entledigen will oder deren Verwer-tung, Unschädlichmachung oder Beseitigung im öffentlichen Interesse geboten ist“.

• Die Definition des Begriffs "Altholz" lautet gemäss BUWAL [17]: „Altholz ist der Output des Endverbrauches, welcher zu irgendeinem Zeitpunkt entsteht“.

• In der Übersicht der Schweizer Situation wird Altholz folgendermassen definiert [54]: Alle Teile aus Holzwerkstoffen wie Massivholz, Schichtholz, Spanplatten, Faserplatten, MDF etc., welche nach kürzerer oder längerer Nutzungszeit in Form von Holzabfällen den Gebrauchsprozess beim End-verbraucher verlassen, werden als Altholz bezeichnet (vgl. Abb. 10).


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• Im Altholzkonzept des Kantons Zürich [4] wird das Altholz in vier Kategorien eingeteilt. Die Unterscheidung erfolgt hier aufgrund der Herkunft des Altholzes:

Altholz aus Bausperrgut Altholz aus Gebäudeabbrüchen Altholz aus Möbeln Altholz aus Verpackungen

Abb. 11: Graphische Darstellung des Begriffs "Altholz"[17].

• Im Altholzgewerbe wird das zu entsorgende Holz vielfach in die vier folgenden, von ihrem Belastungsgrad abhängigen, Kategorien eingeteilt. Diese Kategorien entsprechen der Einteilung von Holzbrennstoffen in der Luftreinhalte-Verordnung [46], Anhang 5, Ziffer 3:

Naturbelassenes Holz Restholz Altholz problematische Holzabfälle

Hier erscheint der Begriff "Altholz" nur als eine Kategorie des vom BUWAL definierten Altholz-begriffes. Diese Belastungsstufen werden jedoch nicht durch Schadstoff-Grenzwerte gebildet. Sie entstehen vor allem durch die Unterscheidung nach Herkunft und Gebrauch des Holzes. Die LRV regelt die Entsorgung von Holz im Hinblick auf seine thermische Verwertung. Deshalb wird darin das Holz in die zwei Oberbegriffe "Holzbrennstoffe" (naturbelassenes Holz, Restholz) und "übrige Stoffe aus Holz" (Altholz, problematische Holzabfälle) unterschieden.

Schätzung des Altholzaufkommens Altholz entsteht in vielen Teilen unserer Industriegesellschaft. Es fällt als Bauteile, als Bauhilfsmaterial, als Verpackungen oder als Möbel und Holzwaren an. Abb. 12 zeigt den Endverbrauch des Holzes, die Zunahme des Holzlagers und den um diesen Betrag verkleinerten Output (Altholzpotenzial) in der Schweiz aus einer Studie des Jahres 1997 [11].


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Abb. 12: Altholzquellen und Altholzpotenzial der Schweiz 1991 (in 1'000 t/a [11]).

Altholzverwertung In der Tabelle von Abb. 13 sind die Angaben zum Alt- bzw. Gebrauchtholz-Aufkommen in der Schweiz und zu dessen Verwendung aufgezeigt. Aufgrund unterschiedlicher Quellen und Erfassungsqualitäten sind die Informationen über den Altholzmarkt nach wie vor unvollständig und damit z.T. Schätzungen. Von den insgesamt 700'000 Tonnen pro Jahr werden gut 300'000 Tonnen in der Schweiz thermisch verwertet. Weitere 160'000 Tonnen Abfallholz werden ins Ausland verbracht. Der Verbleib einer relativ grossen Menge (ca. 210‘000 t) des restlichen Altholzes ist unklar und wird der Kategorie „illegale Deponie“ zugeordnet.

Altholzquelle [t/a] Altholzsenke [t/a] Bauteile und Bauprodukte 300'000 Kehrrichtverbrennungsanlagen

(Schätzung) 220'000

Möbel und Holzwaren 235'000 Deponie (Schätzung) 30'000Verpackungen 165'000 Holzverbrennung (BFE-statistics 99) 80'000 Exporte (Exports-statistics 99) 160'000 Illegale Deponie (Schätzung) 210'000Total 700'000 Total 700'000

Abb. 13: Quellen und Senken für Altholz in der Schweiz [76]

Die statistischen Angaben berücksichtigen noch nicht die Auswirkungen der folgenden neueren gesetzlichen Änderungen:

• Die Deponie brennbarer Abfälle, und damit von Altholz, ist seit dem 1. Januar 2000 verboten ([70], Art. 53a);

• Für den Export muss das Altholz bezeichnet werden. Es wird dazu in drei verschiedene Belastungs-klassen grün (unbehandeltes Holz), gelb (Altholz) und rot (problematisches Holz) eingeteilt. Bei dieser Einteilung wird auf Schadstoffgrenzwerte verzichtet. Die Überwachung dieser Exporte stellt jedoch ein Problem dar, da die Erkennung von Belastungen in geschreddertem Holz für die Zollbeamten vielfach schwierig ist, weil sie auf visuelle Kontrollen der Altholzladungen angewiesen sind. Zudem werden die Holztransporte, nach dem Prinzip "Treu und Glauben", nur stichprobenweise untersucht


16

2.1.7 Kunststoffverwendung in der Schweiz Ausgangslage Kunststoffe sind junge Werkstoffe, die erst seit rund 50 Jahren in grösseren Volumen angewendet werden. Die Entwicklung besserer, beständigerer und kostengünstigerer polymerer Werkstoffe schreitet stetig voran. Die Verbrauchszunahme ist in allen Anwendungen, auch der Bauindustrie, ungebrochen (vgl. Abb. 14).

Abb. 14: Entwicklung des Kunststoffverbrauchs in der Schweizer Bauindustrie 1950-2010 [3]

In der Schweiz beträgt der aktuelle Kunststoffverbrauch ca. 900'000 Tonnen pro Jahr. Davon gehen geschätzte 150'000 Tonnen in die Bauwirtschaft (Angaben verschiedener Quellen, z.B. BUWAL [15], von 120’000 bis 180'000 t/a). Die mittlere Lebensdauer der Kunststoffprodukte reicht von weniger als 10 Jahren (Bodenbeläge) bis zu 100 Jahren (Rohrleitungssysteme). Entsprechend der Zunahme des Verbrauchs ist mit einem zunehmenden Anfall von Altmaterial zu rechnen. Aufgrund der hohen Lebenserwartung setzt der Rücklauf in grösserem Umfang aber erst in den kommenden Jahrzehnten ein.

Polymere Werkstoffe Es besteht eine grosse Anzahl verschiedener Kunststofftypen und sehr viele davon werden auch im Bausektor eingesetzt. Die wichtigsten sind in Abb. 15 zusammengestellt.

Bezeichnung Anwendung PB PE PVC-U PVC-P PP PS PMMA PC TPE

Polybuten Polyethylen Hart-Polyvinylchlorid Weich-Polyvinylchlorid Polypropylen Polystyrol Polymethylmethcrylat Polycarbonat Thermoplastische Elastomere

Rohre Rohre, Dichtungsbahnen (Deponie) Rohre, Lichtkuppeln, Stegplatten, Rollläden Bodenbeläge, Dichtungsbahnen, Dichtungen Rohre, diverse Bauteile EPS, XPS: geschäumt als Isolationsmaterial Lichtkuppeln, Stegplatten Stegplatten Dichtungsprofile, Dichtungsbahnen

Abb. 15: Zusammenstellung der wichtigsten Kunststofftypen

Die Bezeichnungen der Kunststoffe, welche sich von den eingesetzten Monomeren ableiten, sagen wenig über ihre Zusammensetzung aus. Neben dem polymeren Grundmaterial enthalten die Kunststoffe zahlreiche Modifikatoren wie Alterungsschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Farbstoffe, UV-Schutzmittel, Brandhemmer usw. Erst im Zusammenspiel aller Komponenten werden die für die Anwendung notwendigen Eigenschaften erzielt.


17

2.1.8 Metalle im Bauwesen Im Bauwesen finden verschiedene Metalle in relativ grossen Mengen in den folgenden Bauelementen ihre hauptsächliche Verwendung:

- Stahl im konstruktiven Stahlbau, im Fassadenbau, als Bewehrung im Stahlbetonbau, - Aluminium im Leichtbau, im Fassadenbau, als Brückengeländer, - Messing und Kupfer in Bedachungen, in Fassaden und vor allem in Elektroinstallationen, - Zink als Korrosionsschutz, etc.

Der Stoffkreislauf ist bei den Metallen schon längere Zeit weitgehend Stand der Praxis. Einerseits sind die Materialkosten hoch, das Recycling lohnt sich, und andererseits ist die Trennung und Wiederverwendung der Metalle ohne Qualitätseinbusse vergleichsweise einfach.

Stahlkreislauf in der Schweiz Am Beispiel des Stahles in der Schweiz soll dieser Stoffkreislauf illustriert werden. Gemäss den Angaben von SwissSteel [78] beträgt der Stahlverbrauch der Schweiz rund 1.1. Mio. t/a und eine Schrottmenge von 1.3 Mio. t/a fällt zum Recycling an, vgl. Abb. 17. Es verbleibt ein Nettoexport von 0.2 Mio. t/a. Die gesamte Schweizer Stahlproduktion, die mengenmässig dem Schweizer Stahlverbrauch entspricht, beruht auf der Verarbeitung von Schrott. Die Stoffflüsse sind in Abb. 17 dargestellt.

Abb. 17: Stoffflüsse bei Stahlschrott in der Schweiz [78]

Gemäss den Informationen aus der Stahlbranche ist beim Stahl noch ein gewisses Optimierungspotential vorhanden, vor allem bei der Minimierung von Import und Export.

2.2 Stand der Technik

2.2.1 Recycling von Stahlbeton Betonabbruch Im Bereich des Betonabbruches ist der Kreislaufzustand heute im Prinzip erreicht: Der Beton wird rück-gebaut und dient zerkleinert und allenfalls gesiebt als Betongranulat wieder der Herstellung von Beton. Es stellt sich die Frage ob das oft praktizierte bzw. in Deutschland teilweise geforderte Abtrennen der Fein-fraktion sinnvoll bzw. notwendig ist. In neuerer Zeit übersteigt der Anfall an Betongranulat die als Recycling-beton absetzbare Menge.

Beton- und Vorspannstahl Beton- und Vorspannstahl wird nach dem Brechen des Betons magnetisch aussortiert und zur Herstellung von neuem Stahl eingeschmolzen, vgl. Abs. 2.1.8.


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Klassifizierung und Verwendung von Recyclingbeton Nach bisheriger Praxis wurde gemäss SIA 162/4 [58] zwischen klassifiziertem und nicht klassifiziertem Beton unterschieden:

Für die klassifizierten Recyclingbeton galten bisher dieselben Normen wie für Beton aus Primär-zuschlag [56][57] und dazu [58] Er wird aus Betongranulat mit oder ohne Zugabe von natürlichen Zuschlägen hergestellt und enthält heute mehr als 5% (i.a. mindestens 20%) Betongranulat, neu mehr als 25% Betongranulat und/oder Mischabbruchgranulat .

Nichtklassifizierter Recyclingbeton ohne besondere Qualitätseigenschaften und ohne Bewehrung wird aus Betongranulat, Mischabbruchgranulat, Recyclingkiessand oder Mischungen daraus, mit oder ohne Zugabe von natürlichen Zuschlägen hergestellt.

Der grösste Teil des Recyclingmaterials wird heute als nicht klassifizierter Beton für Anwendungen mit tiefem Anforderungsprofil verwendet (Downgrading), ein geringerer Teil wird für tragende Bauteile eingesetzt.

Gewissen Betonwerken mischten dem normalen Beton ohne Angabe bis 5% Mischabbruch und/oder Beton-granulat bei, unter der Normbestimmung in [57], dass dieser Anteil an weichen Gesteinen zulässig ist.

Wie erwähnt kann gemäss der seit Anfang 2003 gültigen Betonnorm EN 206-1 [59] ein Beton als Recycling-beton bezeichnet werden, wenn er über 25% Betongranulat und/oder Mischabbruchgranulat enthält. Ein Beton mit einem Gehalt bis 25 % dürfte demnach als normaler Beton bezeichnet werden. Die Auswirkungen dieser neuen Bestimmungen vor allem bei den Betonsorten mit höheren Anforderungen bezüglich Verformungs- und Tragverhalten und bezüglich Umweltexposition (Frost, Karbonatisierung, Wasserleit-fähigkeit, etc.) sind noch zu untersuchen.

Einsatzgebiete nicht klassifizierter Recyclingbeton

klassifizierter Recyclingbeton 1)

Unterlagsbeton, Füll- & Hüll-beton, nichttragender Über-beton, Sickerbeton

Wird angewendet Wird angewendet

Tragende Bauteile im Innen-bereich, normale Festigkeit (B 35/25), nicht wasserdicht

Wird angewendet

Tragende Bauteile, Aussenbereich

Nur mit spezieller Beachtung der Überdeckung möglich (Mass, Qualität)

Tragende Bauteile hohe Festigkeiten und/oder besondere Eigenschaften

Es sind systematische, schlüssige Vorversuche notwendig.

Spannbeton Nur mit speziellen Voruntersuchungen

Anmerkung: 1) bisherige Definition, um 20% Betongranulat

Abb. 16: Übersicht der Anwendungsmöglichkeiten von Recyclingbeton [9] [58]

Unterschiede zum konventionellen Beton Im Vergleich zu konventionellem Beton mit natürlichen Zuschlägen hat Recyclingbeton die folgenden Nachteile (siehe dazu auch [26] [27] [40][58] [69]):

• Dauerhaftigkeit: Die Dichtigkeit ist geringer, damit der Korrosionsschutz der Bewehrung schlechter (Karbonatisierung, chemische Verunreinigungen). Die Frostbeständigkeit ist infolge der grösseren Porosität herabgesetzt.

• Verformungen: Schwinden und Kriechen sind grösser, ebenfalls die Verformungen der Bauteile, da der Elastizitätsmodul kleiner ist.


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• Verbundverhalten: Das Verbundverhalten von Bewehrungsstahl mit Recyclingbeton ist schlechter. Gemäss DAfStb [27] sollten bei Betonen mit 100% Recyclingmaterial (in den Untersuchungen war 98% davon Betongranulat) die Verankerungslängen verdoppelt werden!

• Biegewiderstand: Das Spannungs-Dehnungsverhalten in der Biegedruckzone unterscheidet sich von demjenigen des Normalbetons.

• Querkraftwiderstand: Der Querkraftwiderstand ist kleiner und die Schubverformungen sind grösser als beim Normalbeton.

• Langzeitverhalten: Es sind noch wenige Erfahrungen betreffend das Langzeitverhalten unter verschiedenen Expositionen vorhanden. Im Speziellen können Verfärbungen auftreten.

• Materialstreuung: Die mechanischen Eigenschaften der Recyclingmaterialien streuen stärker als diejenigen der Primärmaterialien.

Zitate aus der Holcim-Veranstaltung [40] zum heutigen Kenntnisstand: • „Aufgrund dieser Erkenntnisse ist bewehrter Recyclingbeton für Bauteile vorzusehen, bei denen das

Verformungsverhalten keine wesentliche Rolle spielt und keine hohen Festigkeiten verlangt werden. Für hoch beanspruchte Bauteile sind die hochwertigen Naturzuschläge einzusetzen.“

• „Der Bereich des Magerbetons ohne garantierte Qualitätseigenschaften ist das klassische wirtschaft-liche Einsatzgebiet für Recyclingbeton.“

Die Verwendung von klassifiziertem Recyclingbeton wird heute auf Wunsch des Bauherrn praktiziert für: Fundamente, Bodenplatten und Unterfangungen, sofern nicht wasserdichter Beton gefordert ist,

sowie für Wände, Decken, Brüstungen Stützmauern, Pfeiler, Treppen und Podeste, sofern diese dauerhaft der

Witterung entzogen sind.

Beispiele von Anwendungsprojekten: Beim Umbau der Universität Zürich hat das Hochbauamt des Kantons Zürich bei den Kellerdecken

Recyclingbeton eingesetzt. Verwendet wurde Pumpbeton 0/16, B35/25 mit CEM I 330 kg/m3 und 30-50 kg/m3 Flugasche, der 15 bis 20% Betongranulat enthielt [9].

Die Schulanlage Birch mit Platz für 39 Klassen und einer Dreifachturnhalle wurde aus Recycling-beton hergestellt [68]. Der Recyclinganteil dürfte demjenigen des vorangehenden Beispiels ent-sprechen.

2.2.2 Verwendung von Tunnelausbruch Im Rahmen der Tunnelausbrucharbeiten der NEAT werden grosse Mengen an Ausbruchmaterial wieder verwendet, zum einen Teil als Betonzuschlag, zum anderen Teil für Fundationsschichten, Schüttungen etc.. Hier handelt es sich nicht um ein Recycling, sondern um die erstmalige Verwendung von Material, das nicht die üblicherweise gesuchten Eigenschaften aufweist (Abbauort durch Tunnelführung gegeben und nicht durch optimale Gesteinseigenschaften, geringer Aufbereitungsgrad, etc.).

2.2.3 Recycling von Tonprodukten Bei den auf dem Bau meistverwendeten Tonprodukten handelt es sich um Tonbacksteine und Dachziegel.

Das Recycling von ganzen Mauersteinen aus dem Mauerwerk ist bei der heutigen Schweizer Bauweise praktisch und auch aus Kostengründen nicht möglich: Einerseits ist meist ein stark haftender Zementmörtel oder ein Putz vorhanden, andererseits sind die Schweizer Backsteine relativ dünnwandig und weisen viele kleine Luftkammern auf. Beim Abbruchvorgang und bei der Entfernung von oft gipshaltigen Putzen zer-brechen die Backsteine zu einem grossen Teil. Der Mauerwerkabbruch wird deshalb zur Wiederverwendung zerkleinert und in Fraktionen gesiebt.

Die direkte Wiederverwendung von Dachziegeln ist gut möglich, da sie lose verlegt und einfach abgebaut werden können. Defekte Ziegel können gebrochen werden und ergeben Ziegelgranulat, welches wie Mauerwerkabbruchgranulat wieder verwendet werden kann.

2.2.4 Recycling von Flachglas Das Flachglas ist zu einem beträchtlichen Teil kontaminiert durch Kitte und Kleber und kann deshalb nicht wieder verwendet werden. Ein grösserer Teil fällt als Bauschutt an, der deponiert wird. Ein anderer Teil kommt zusammen mit Granulat aus Verpackungsglas bei Leitungsumhüllungen zum Einsatz. Die Zugabe eines geringen Anteils von Flachglasgranulat bei der Herstellung von Verpackungsglas wurde praktiziert, dieser Betrieb hat jedoch die Produktion eingestellt [22].


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2.2.5 Recycling im Strassenbau Während Kies in der Regel wieder für die genau gleiche Funktion verwendet werden kann, handelt es sich bei Beton und Asphalt, insbesondere beim Mischabbruch um ein Downcycling unterschiedlichen Grades.

Asphaltgranulat wird zwischen 0 bis 40% für neues Asphaltmischgut verwendet, wobei der Anteil des Recycling-Anteils in den unteren Schichten der Strasse am höchsten ist. In der Deckschicht wird kaum Recycling-Material verwendet.

Dadurch fällt in der Regel mehr Asphaltgranulat an, als bei einer Strassensanierung verwendet werden kann, wenn nicht zusätzliche bitumenhaltige Schichten eingebaut oder bestehende dicker dimensioniert werden. Dies ist jedoch bei Hochleistungsstrassen oft der Fall um die Tragfähigkeit zu erhöhen, und um sie so dem steigenden Schwerverkehr anzupassen.

Trotzdem kann nicht alles anfallende Asphaltgranulat auf diese Weise rezykliert werden. Da aber kaum solches Material in Deponien gelangt, bedeutet dies, dass es über andere Kanäle "rezykliert" wird, oder aber grosse Mengen in nicht erfassten Zwischenlagern bei Mischgutbetrieben liegen. Es ist auch bekannt, dass teilweise Recycling-Asphalt für Feld- und Waldwege oder als Kiesersatz verwendet wird.

Ökologische Probleme beim Asphaltrecycling stellen primär die alten teerhaltigen Strassenbeläge dar (hoher PAK-Gehalt), die nach der BUWAL-Richtlinie [17] nur bedingt rezykliert werden dürfen, praktisch aber aufgrund von kantonalen Sonderregelungen trotzdem zu einem grossen Teil eingebaut werden [41].

Teer Bitumen

Herstellung aus Steinkohle durch Verkokung (entstand früher in der Schweiz als Neben-produkt der Gaswerke, heute wird kein Teer mehr produziert)

aus Erdöl durch fraktionierte Destillation

Schadstoffgehalt EPA-PAK: bis 300 g/kg Phenole: bis 50 g/kg

EPA-PAK: bis 0.05 g/kg Phenole: in Spuren

Abb. 17: Hauptunterschiede zwischen den Bindemitteln Teer und Bitumen (PAK gemäss Liste des Umweltschutzamtes EPA der USA [66])

Bei Recyclinggranulat mit niedrigem Teergehalt ist dies kaum problematisch. Da aber eine Verdünnung erlaubt ist (zum Teil technisch bedingt), gelangt auch stärker teerhaltiges Material oft in die Wieder-verwertung. Dass sich diese Verhaltensweise in der Zukunft als Bumerang erweisen könnte, wird vor dem Hintergrund der prekären Finanzlage der Kantone ignoriert. Gemäss dem ARV ist der Überschuss von Recyclingmaterial dieser Materialklasse nicht sehr gefragt und schwierig zu verkaufen. Vermutlich wird der Grossteil für Hinterfüllungen und Planien verwendet, da die Entsorgung von teerhaltigen Belägen in Reaktordeponien teurer ist.

Obwohl vom BUWAL die Einhaltung der Arbeitshygienevorschriften gefordert wird, werden die Emissions-grenzwerte in der Regel nicht gemessen. Aus diesem Grunde hat die EMPA vor kurzem ein Forschungsprojekt lanciert, um die Emissionen beim Heisseinbau von teerhaltigem Asphaltgranulat in Abhängigkeit des Teergehaltes und der Temperatur zu ermitteln.


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2.2.6 Recycling von Holz Nutzungsoptionen Grundsätzlich sind nach dem Durchlaufen einer Gebrauchsphase die folgenden Nutzungsoptionen möglich (vgl. Abb. 18).

Prinzip technischer Aufwand

Inhärente Eigenschaften des Materials

Einsatzgebiet Produkt 1 => Produkt 2

Beispiel

Wieder-verwendung 1)

gering (Reparatur, Renovation)

unverändert gleich bleibend Schalungsbretter Mehrwegpaletten "Brockenhaus"

Wieder-verwertung 1)

Aufbereitungs-schritt nötig

gering verändert gleich bleibend Vollholzträger => Brettschichtholz Spanplatte => Spanplatte

Weiter-verwendung 2)

gering unverändert verändert Schwellen/Masten im Landschaftsbau

Weiter-verwertung 2)

Aufbereitungs-schritt nötig

verändert meist verändert stofflich: Altholz => MDF Altholz => Spanplatte Spanplatte => MDF Altholz => chemisch Altholz => biochemisch thermisch Altholz =>Energie

1. closed-loop Prozesse; 2. open-loop Prozesse (nach ISO [42])

Abb. 18: Nutzungsoptionen am Ende eines Produktezyklus

Über die stoffliche Wieder- bzw. Weiterverwendungen von Produkten (ohne technischen Aufwand, ohne Änderung der Eigenschaften der Bestandteile) liegen offiziell keine verlässlichen Mengenschätzungen vor.

Die Altholznutzung im Sinne von einer Wieder-/Weiterverwertung hat industriell in der Schweiz keine Bedeutung. Die nationalen Span- und Faserplattenwerke sehen von einer Altholznutzung ab, vermutlich aufgrund von Imagegründen (Einbringen von möglichen Kontaminationen). Dies im Gegensatz zur Entwick-lung in anderen europäischen Ländern, wo der Anteil an Altholz in der Holzwerkstoffindustrie durchschnittlich 20% beträgt. Spitzenreiter ist Italien, dessen Span- und Faserplattenindustrie zu annähernd 100% auf Altholz basiert. Dies erklärt auch die anhaltend hohen Exporte von Schweizer Altholz nach Italien.

Trotz der wirtschaftspolitischen Förderung von Holzenergie durch Programme wie "Energie 2000" und "Energie Schweiz" blieb der Verbrauch von Holz als Energieressource in den letzten Jahren konstant. Der Einsatz von Altholz ist statistisch sogar rückläufig, weil die in den neunziger Jahren aufgebauten Kapazitäten der Altholzverbrennung mit der Schliessung des Zementofens in Rekingen abnahmen, und die Kapazitäten der Kehrrichtverbrennungsanlagen mehrheitlich ausgeschöpft sind. Die bestehenden Exportmöglichkeiten führen jedoch dazu, dass gesamthaft gesehen in der Schweiz ein Überangebot an Entsorgungsmöglichkeiten besteht. Dies hatte in den letzten Jahren einen massiven Preisrückgang der Entsorgungsgebühren zur Folge. Der Markt ist für thermische Altholzverwerter schwierig geworden, da sie bei der Projektierung ihrer Anlagen von weit höheren als den gegenwärtigen Entsorgungsgebühren für Altholz ausgegangen waren. (Bei der Projektierung der Altholzfeuerung im Zementwerk Rekingen ging man von einem Entsorgungspreis um 150 Franken pro Tonne Altholz aus. Mittlerweile bekommt ein Altholzverwerter zum Teil weniger als 50 Franken pro Tonne, bei weiter fallenden Preisen).

In Interviews mit Fachleuten wird deutlich, dass derzeit ökologische Motivationen und Kriterien im Altholz-markt keine Rolle spielen. Der Preis diktiert den Markt. Allerdings ist absehbar, dass die revidierte Verordnung über den Verkehr mit Abfällen (VeVA) des BUWAL [79], welche im Jahr 2007 in Kraft treten soll, einige Bewegung in den Altholzmarkt bringen wird. Es ist absehbar, dass die in dieser Verordnung vorgeschlagenen Richtwerte für Altholz so festgelegt werden, dass die Altholzströme beeinflusst und die Exporte verringert werden. Das könnte dazu führen, dass sich die Altholzströme in der Schweiz zukünftig stark verändern und die Bedingungen für die Inlandverwertung attraktiver werden.


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Beurteilung des Altholzmanagements Eine koordinierte Altholzpolitik ist, mit Ausnahme der Bestimmungen in der VeVA [79], in der Schweiz nicht zu erkennen, obwohl die Altholz- bzw. Gebrauchtholz-Verwertung im Hinblick auf eine Steigerung der Ressourcen- und Stoffstromeffizienz auch für die Holzwirtschaft eine zunehmend wichtige Rolle spielen könnte.

Sowohl national wie international wird das Potenzial der Gebrauchtholznutzung derzeit noch weitgehend vernachlässigt, allerdings sind europäische Initiativen angelaufen, die eine gesteigerte, ökologisch sinnvolle Gebrauchtholznutzung anstreben. Im Rahmen von COST ist eine Aktion E31 aktiv, die sich explizit mit dem Management von Altholz beschäftigt. Die Schweiz ist bei dieser Aktion noch nicht vertreten.

Auf der stofflichen Schiene ist die Eingliederung der Gebrauchtholzsortimente nach einer Aufbereitung in die Holzwerkstoffproduktion sowohl technisch als auch ökologisch am erfolgversprechendsten, allerdings muss dafür die Verunreinigung mit Störstoffen aus Imprägnierungen und Beschichtungen kontrolliert unter akzep-tierte Grenzwerte gebracht werden. Hierzu sind geeignete Verfahren zur effizienten Analyse in Erprobung. Für Möbel sind industriell arbeitende Prozesse zum Aufschluss von Altspanplatten im Einsatz.

Alternativ könnten die meisten der in der Schweiz anfallenden Altholzmengen thermisch in LRV-konformen Altholzfeuerungen verwertet werden, anstatt in der KVA gegen gegenwärtig hohe Gebühren beseitigt zu werden. Auch hierzu sind erweiterte Infrastrukturen notwendig. Nach unbestätigten Angaben sind zur Zeit neue Altholzverbrennungsanlagen in der Planungsphase, die Verbrennungskapazitäten von 30'000 bis 100’000 Tonnen umfassen. Weitere Verbesserungen der Feuerungs- und Filtertechnik sind voranzutreiben und Verbandsaktivitäten unterstützend einzusetzen.

2.2.7 Recycling von Kunststoffen Bei Kunststoffen werden drei Arten von Recycling unterschieden:

Stoffliches Recycling: Beim stofflichen Recycling werden die Kunststoffabfälle zu einem sortenreinen Regranulat mit definierten Eigenschaftswerten aufbereitet. Dieses Regranulat kann als Sekundärrohstoff zur Herstellung des ursprünglichen Produktes oder eines anderen, weniger anspruchsvollen Produktes (Downcycling) verwendet werden. Kunststoffe stellen zwei Anforderungen an ein erfolgreiches stoffliches Recycling: Sie müssen a) sortenrein und b) relativ sauber sein. Dies zeigt gerade die Probleme des Recyclings auf. Bei Materialien, die viele Jahrzehnte im Einsatz waren, sind durch chemische Vorgänge die Eigenschaften des Materials verändert. Zudem unterscheiden sich die Produkte, die jetzt zurücklaufen ganz entscheidend von den heutigen Produkten: Alterungseigenschaften, Stabilisatorensysteme mit Schwermetallen (Blei, Cadmium), schwermetallhaltige Farbpigmente, PCB als Weichmacher. Damit das Regranulat dem Neuprodukt gleichwertig ist, darf es nur sehr wenige bis gar keine Verunreinigungen aufweisen. Ausserdem können die verschiedenen Kunststofftypen nicht gemischt werden. Da schon die Mehrfachverarbeitung des reinen Materials die Eigenschaften mindert, kommt bei Kunststoffen eigentlich nur ein Downcycling vor.

Chemisches Recycling (Rohstoff-Recycling) Gebrauchte Kunststoffe werden in Rohöl oder andere petrochemische Grundstoffe zurückgeführt. Aus diesen Rohstoffen lassen sich wiederum neue Kunststoffe herstellen. Das chemische Recycling eignet sich nur für ganz wenige Kunststofftypen. In der Regel können die Polymere nicht mehr in ihre Ausgangs-substanzen zerlegt werden, sondern es entsteht ein Gemisch von Produkten, das ähnlich Eigenschaften wie Rohöl aufweist und das am besten verbrannt wird. Bei der direkten thermischen Verwertung lässt sich aber dieser zusätzlich Schritt einsparen.

Energetisches Recycling (energetische Nutzung) Verschiedene Massenkunststoffe (Polyolefine wie PP, PE, PS, PB) weisen ein Energiepotential auf, das mit Erdöl vergleichbar ist. Bei einer optimierten Verbrennung entstehen nur Wasser und Kohlendioxyd und die Verbrennungsenergie lässt sich voll nutzen. Andere Kunststoffe wie PVC oder solche mit brandhemmenden Zusätzen haben immer noch einen energetischen Inhalt wie Holz, aber die Abgase müssen gereinigt und von den Halogenen befreit werden. Bei der Verbrennung (thermische Verwertung) lässt sich der hohe Energieinhalt der meisten Kunststoffe nutzen. Leider sind viele Kehrrichtverbrennungsanlagen noch nicht für die hohen Energieinhalte der Kunststoffe vorbereitet, Zementöfen sind jedoch dafür geeignet. Heizkraftwerke, die Kunststoffabfälle verbrennen sind noch keine bekannt. Solange Öl zur Wärmeerzeugung verbrannt wird, könnten in angepassten Anlagen ebenso gut Kunststoffabfälle verbrannt werden mit den Vorteilen, dass keine stoffliche Trennung notwendig ist, Verunreinigungen kein Problem darstellen und problematische Stoffe (z.B. Schwermetalle) dem Kreislauf entzogen werden.


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Einlagerung für ein späteres Recycling Fachleute beobachten auch die Anstrengungen skeptisch, Recyclingprodukte für Anwendungen mit untergeordnetem Anforderungsprofil (z.B. Böschungsstabilisierung) "im Boden zu vergraben“ und so die Entsorgung auf die nächsten Generationen zu verschieben.

Probleme beim Recycling von Kunststoffen Hier einige Beispiele, um die Problematik des Kunststoffrecyclings aufzuzeigen:

Kunststoffrohre werden oft für anspruchsvolle Anwendungen gebraucht (Chemie, Abwässer, etc.), weil sie besonders widerstandsfähig sind. Dabei werden sie stark verschmutzt mit Stoffen, die man beim Abbruch kaum mehr bestimmen kann. Solche Rohre sind schwer zu reinigen, was ein Recycling erschwert.

Fensterrahmen aus alter Produktion enthalten neben Blei auch Cadmium als Stabilisator. Durch das Recycling wird dieser Stoff in die heute “saubere” Produktion verschleppt. Selbst wenn es dabei zu einer Verdünnung kommt, stellt sich doch die Frage, ob sich ein Recycling lohnt, da sich so das Cadmium nicht aus dem Kreislauf entfernen lässt. Ähnliches gilt für die heutige Produktion, die noch Blei enthält, das aber ebenfalls schrittweise entfernt und in absehbarer Zukunft ebenfalls eliminiert sein wird.

Kunststoffe werden laufend verbessert. Es werden neue Additive eingesetzt, die den momentanen Umweltnormen besser entsprechen. Neue Anwendungsgebiete werden eröffnet, die neue Zusammensetzungen erfordern. Die Vermischung dieser vielen Stoffe kann ein Recycling ebenfalls erschweren, wenn es darum geht einen Absatzmarkt für das Regranulat zu finden.

Recycling wäre eine Entsorgungsvariante, die viele Vorteile bietet, wird doch beim Recycling 60- 90% weniger Energie als bei der Neuproduktion benötigt [67]. Wenn es zu einem Ersatz des Neumaterials durch Regranulat kommt, können Ressourcen geschont werden. Im Baubereich bieten sich einige Möglichkeiten für ein Recycling. So bestehen denn auch einige Recyclingkonzepte: EPS-Recycling: Hier handelt es sich um ein relativ neues Konzept, das seit März 1998 besteht. Rezykliert werden EPS-Dämmstoffe und -Verpackungen. Das anfallende Material wird in Säcke gepackt und der Recyclingfirma zugeführt. Erste Schätzungen lassen eine Recyclingmenge von 50’000 m3 EPS pro Jahr erwarten. Das meiste stammt allerdings von Verpackungen. Dämmstoffe sind meist stark kontaminiert mit Klebstoffen und Verputz. Nachteilig für eine Rezyklierung ist auch das grosse Transportvolumen von Schaumstoffen.

Fenster-Recycling: Alte PVC-Fenster werden zurückgenommen und zu neuen Fenstern verarbeitet. Da das Abfallaufkommen in der Schweiz momentan noch zu klein ist, werden die Fenster in Deutschland wiederaufbereitet. Schätzungen rechnen mit ca. 100-200 t Altfenstern aus PVC pro Jahr. Das Regranulat wird vor allem als Füllstoff für neue Fenster gebraucht (Regranulat-Anteil 70%).

Rohr-Recycling: Es handelt sich hier vor allem um das Recycling von Verarbeitungsabfällen aus PE, PP und PVC, die wieder vom gleichen Betrieb verarbeitet werden. 1995 rechnete man mit maximal 1000 t erfassten Abfällen [12]. Dachbahnen-Recycling, Bodenbelags-Recycling: Die Dachbahnen aus PE oder PVC und PVC-Bodenbeläge werden in der Schweiz gesammelt und danach zur Aufbereitung nach Deutschland gebracht. Man rechnet mit ca. 50 t/J, die rezykliert werden. Auch hier sind die anfallenden Mengen zu klein, und ein Recycling ist nur in Zusammenarbeit mit dem Ausland interessant. Das gewonnene Regranulat wird zur Herstellung neuer Dachbahnen oder Bodenbelägen gebraucht. Leider sind hier keine Mengenangaben greifbar. Folien-Recycling: Gebrauchte Baufolien aus PE werden eingesammelt und wieder zu neuen Folien verarbeitet. Die wiederverwertete Menge wird auf 500 - 600 t geschätzt. Bei einem Verbrauch von jährlich ca. 6000 t ist dies ein Anteil von 10%.

Bei all diesen Bemühungen darf aber nicht übersehen werden, dass sie zurzeit nur einen kleinen Beitrag zur Entsorgung von Kunststoffabfällen leisten und vor allem aus Gründen der Image-Pflege aufrechterhalten werden

2.2.8 Optimale Wiederverwendung von Rückbaumaterialien Die eingangs zitierte Vision [50] hat das Ziel, alle Baustoffe auf höchstmöglichem Niveau wieder zu verwenden. Gemäss den vorgängig beschriebenen Prozessen bestehen in den verschiedenen Stoffarten grosse Unterschiede.


24

Beim Konstruktionsholz ist dies relativ gut möglich. Es lässt sich teilweise unbeschädigt ausbauen und wieder verwenden. Die nächste Stufe ist die Verwendung auf einer niedrigeren Stufe, z.B. Abbruchholz zur Herstellung von verleimtem Holz oder schliesslich für die Spanplattenfabrikation.

Bei den mineralischen Baustoffen und bei Kunststoffen ist die direkte Wiederverwendung relativ schwierig. Bei Elementbauten, die entsprechend konzipiert wurden kann die Wiederverwendung von Elementen möglich sein. Baustoffe aus monolithisch hergestellten Bauten müssen dagegen beim Rückbau in kleinere Teile aufgeteilt werden, die nicht einfach wieder zusammengebaut werden können. Der einfachere Weg besteht darin, die Baustoffe (Beton, Mauerwerk, etc.) derart zu zerlegen und zu zerkleinern, dass sie anstelle von Primärbaustoffen mit denselben Baumethoden zur Herstellung neuer Bauwerke verwendet werden können. Bei Kunststoffen erscheint heute, ausgenommen Fensterrahmen aus PVC, die thermische Verwertung sinnvoll (Heizöleinsparung).

Ziel der Recyclingbemühungen muss es jedoch sein, die Baustoffe auf dem höchstmöglichen, wenn immer möglich auf dem gleichen Niveau, wieder verwenden zu können.

2.2.9 Energieaufwand bei der Aufbereitung Allgemein stellt sich bei der Aufbereitung von Recyclingbaustoffen die Frage des Energieaufwandes, bzw. dessen Minimierung.

Bei der direkten Wiederverwendung, wie dies etwa bei Holz möglich ist, fällt ein Sortier- und Kontrollaufwand an. Energiemässig schlagen die Transporte zu Buche.

Bei Baustoffen, die aufbereitet werden müssen, wie beispielsweise Mischabbruch, ist der Energiebedarf unter Umständen beträchtlich. Brechen, Waschen und Sieben sind zwar nicht sehr energieintensiv und dürften beim Mischabbruch etwa gleich hoch sein wie beim den primären Zuschlagstoffen (schweizerischer Mix von Alluvialmaterial aus Kiesgruben und gebrochenem Material aus Steinbrüchen). Längere Transportwege belasten die Energiebilanz jedoch wesentlich. Bei der Herstellung von Beton werden 80% bis 85% der Energie für die Herstellung des Zementes inklusive der notwendigen Vorketten gebraucht [38]. Bei der Verwendung von Mischabbruch wird der Gesamtenergieaufwand deshalb etwa gleich gross sein wie bei Beton aus Primärstoffen. Eine gewisse Energieeinsparung dürfte sich dadurch ergeben, dass die Transportwege kurz sind, d.h. der Beton- und Mischabbruch fällt beim Rückbau am gleichen Ort an wie der darauf folgende Neubau.

2.3 Bisherige Forschung der EMPA

2.3.1 Mineralische Baustoffe Beton aus Alternativmaterial Im Vorfeld der AlpTransit-Ausschreibungen konnte von der EMPA mittels Grundlagenuntersuchungen und Versuchen gezeigt werden, dass sich das Ausbruchmaterial (Tunnelbohrmaschinen-Chips) je nach Anforderungen an den Beton, mit oder ohne Aufbereitung zur Betonherstellung eignet. Entsprechend wurden dann die Arbeiten ausgeschrieben.

Beton aus Betongranulat Nebst verschiedenen anderen Projekten wurde für einen Betonhersteller bzw. Recyclingunternehmer mit Betongranulat, Sand aus der Bodenwäsche und einem Anteil Mischabbruch für seine eigenen Bauten ein frostbeständiger Pumpbeton konzipiert.

Beton aus Mischabbruch Für aus den Einzelkomponenten zusammengesetzten Mischabbruch mit bis zu 70% Tonbackstein- und Kalksandsteinschrot wurden Rezepte für verarbeitbaren Beton erarbeitet (Mischabbruch A und B). Die mechanischen Eigenschaften dieser Betone sind in Abb. 19 zusammengefasst. Der Wasser/Zement-Wert der Mischungen ist aufgrund der Porosität des Zuschlages wesentlich höher. Der Elastizitätsmodul kann je nach Gehalt an Mischabbruch bis auf den halben Wert des Betons aus Alluvialkies sinken. Einige der Mischungen erreichten sogar mittlere bis hohe Frostbeständigkeit. Die Herstellung stellt höhere Anforderungen als Standardbeton aus Alluvialkies. Die Ergebnisse eines Recyclingzuschlages mit rund 15 Massen-% Backsteinabbruch sind in Abb. 19 ebenfalls dargestellt („realer Mischabbruch“).


25

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3

water/cement-ratio

com

pres

sive

str

engt

h (N

/mm

2 )

Mischabbruch A

Mischabbruch B

realer Mischabbruch

90 - 100WZ

100 - 110WZ

62 - 38WZ

61 - 30WZ

10000

15000

20000

25000

30000

20 25 30 35 40 45compressive strength (N/mm2)

E-m

odul

us (N

/mm

2 )

Mischabbruch A

Mischabbruch B

realer Mischabbruch

E = 3130√fc

E = 2840√fc

E = 4200√fc

Abb. 19: Mechanische Eigenschaften von Beton aus Mischabbruch

Es werden Pilotprojekte mit z.B. Betonanwendungen als tragende Wände, als Decken oder als gestalterische Elemente angestrebt (z.B. mit geschliffenen Oberflächen). Neuere Kontakte mit der Stadt Zürich führten zu Vorarbeiten zu einem Pilotprojekt, bei dem Wände aus Beton aus Mischabbruch hergestellt werden sollen.

Formsteine aus Mischabbruchbeton Aus Mischabbruchbeton mit 70 Massen-% Mauerwerkgranulat wurden 1998 einfache Formsteine mit einem Handloch gegossen und zu Mauerwerk vermauert. Der Sand für den Mauermörtel wurde ebenfalls aus Mischabbruch hergestellt. Parallel dazu wurden zum Vergleich durch die gleichen Maurer Swissmodul-Backsteine vermauert. Der Tragwiderstand des Mauerwerks lag etwa beim Doppelten der Swissmodul-Backsteine gleicher Aussenabmessungen, allerdings war der Lochanteil der Formsteine auch wesentlich geringer als derjenige der Swissmodul-Backsteine. Die Formsteine müssen jedoch bezüglich Hohlraum, Gewicht und Wärmeleitung noch weiter entwickelt werden [47].

Die Kontaktsuche für Anwendungen Beton aus Mauerwerkabbruch als Formsteine für Wiederaufbauprojekte war bisher nicht erfolgreich. Anwendungen in Ex-Jugoslawien nach den Kriegszerstörungen und in Mittelamerika nach einem grossen Erdbeben sind an politischen Hürden gescheitert. Projekte in der Schweiz liessen sich wegen der wirtschaftlich angespannten Lage der Ziegelfabrikanten bisher nicht verwirklichen. Die Entwicklung von konkurrenzfähigen Formsteinen und entsprechende Pilotanwendungen werden nach wie vor angestrebt. Das Material würde so in gleicher Funktion wieder verwendet.

Biegeträger aus Mischabbruch Weiter wurden an der EMPA statische Belastungsversuche an Betonbalken mit einer Spannweite von 2 m durchgeführt. Es wurden zwei verschiedene Mischungen mit Mischabbruchgranulat und eine Vergleichsmischung aus natürlichen Zuschlägen verglichen. Die Balken waren in zwei Varianten bewehrt [48]. Es konnte gezeigt werden, dass bewehrte Balken aus Recyclingbeton mit Mischabbruchgranulat grundsätzlich ein ähnliches Verhalten wie Balken aus konventionellem Beton zeigen, die Durchbiegungen sind jedoch wesentlich grösser.

Versuchsbalken mit den gleichen Abmessungen wie bei der oben beschriebenen Untersuchung, sind momentan immer noch einem Kriechversuch ausgesetzt. Es konnten bisher etwa doppelt so grosse Kriechverformungen des Recyclingbetons im Vergleich zum Beton mit natürlichen Zuschlägen beobachtet werden [49].

Weitere detaillierte Untersuchungen sind jedoch notwendig, bevor dieser Baustoff im grösseren Stil in praktischen Anwendungen verwendet werden kann.

Pilotprojekte / Öffentlichkeitsarbeit • Unter der Federführung der Stadt Zürich läuft ein Projekt der KÖB zur Formulierung und Einführung

eines Baustofflabels analog zum Label Minergie. Die EMPA hält den Kontakt zur Projektgruppe und arbeitet in den Workshops mit.

• Das Thema Baustoffkreislaufes wurde von der Abteilung an der Swissbau 2003 modellhaft dargestellt. Die pro Einwohner täglich verbaute Masse an Baustoffen rieselte in der Form von Granulat über die ganze Ausstellungsdauer in einen Plexiglasbehälter. Dazu wurden Grundinformationen über den Baustoffkreislauf angeboten.


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• Das vorliegende Projekt wurde am Novatlantis-Forum im November 2003 mit einem Poster und Handstücken von Mischabbruchbeton bzw. –Formstein vorgestellt. Für die Seedbox (Diplomarbeiten und Dissertationen) wurden zwei Themen formuliert.

2.3.2 Strassenbaumaterialien Im Jahre 1996 hat die EMPA zusammen mit anderen Strassenlaboratorien versucht die Teerproblematik in der Schweiz von Grund auf anzugehen. In einem ersten Teilprojekt „Umweltgerechtes Recycling von teerhaltigen Belägen“ wurde durch Umfragen bei allen Kantonen und wichtigen Strassenbaufirmen ein Überblick über die damalige Praxis im Umgang mit teerhaltigen Strassenbelägen gewonnen [34]. Diese Umfrage ergab, dass Teer nicht als grosses Problem erachtet wurde. Viele Kantone waren der Meinung, dass sie kaum solche Beläge hätten oder dass diese nur einen geringen Teergehalt aufwiesen. Die Ergebnisse wurden 1997 in einem Workshop an der EMPA präsentiert und diskutiert. Durch die Auflage der BUWAL-Richtlinie [20] alle Strassenbeläge vor der Sanierung auf Teer zu überprüfen, wissen wir jedoch heute, dass teerhaltige Strassenbeläge in weit grösserem Ausmasse vorhanden waren als vermutet wurde.

Im Rahmen des 4. Rahmenprogrammes der EU beteiligte sich die EMPA am Forschungsprojekt „ALT-MAT Alternative Materials in Road Construction“ [36]. Ziel dieses europäischen Projektes war es, die Verwendung von industriellen Recyclingprodukten im Strassenbau zu fördern. Dabei sollten aber sowohl die mechanischen Anforderungen als auch die ökologischen Einflüsse berücksichtigt werden. Dieses Ziel sollte durch die Empfehlung von geeigneten Prüfmethoden, mit denen die Eigenschaften der Recyclingprodukte geprüft werden konnten, erreicht werden. Es hat sich aber gezeigt, dass die Verwendung von industriellen Nebenprodukten in Europa stark unterschiedlich ist und hauptsächlich von den natürlichen Ressourcen an qualitativ guten Mineralstoffen aber insbesondere auch von den jeweiligen Gesetzen und Richtlinien im Umweltbereich abhängt.

Zurzeit läuft an der EMPA ein Projekt unter dem Titel: "Zusammenhang zwischen PAK-Gehalt in teerhaltigem Recyclinggranulat und in den emittierten Dämpfen beim Wiedereinbau".

2.3.3 Holz Die EMPA hat Studien zur Quantifizierung der Umweltwirkungen durch die Kaskadennutzung von Holz- und Aluminiumbauteilen verfasst. Im Auftrag der Schweizer Zementindustrie wurde ein grösseres Projekt zur ökologischen Bewertung von Kies, Zement und Beton durchgeführt [38]. Wir verfügen über Grundlagendaten und Werkzeuge zur Modellierung der Energie- und Stoffflüsse im Bauwesen [33][37]. Die Arbeiten der Aktion COST 31: “Management of Recovered Wood“ werden verfolgt, die Schweiz beteiligt sich jedoch nicht aktiv daran.

2.3.4 Kunststoffe Die EMPA hat sich in den Jahren 1993 bis 1998 intensiv mit Anwendungen von rezyklierten Kunststoffen im Bereich Abwasserrohre und Kabelschutzrohre auseinandergesetzt. Diese Produkte sind Stand der Technik. Allerdings werden für diese Anwendungen sortenreine Rezyklate frei von Verunreinigungen benötigt, weshalb nur sehr beschränkt Produkte aus der Bauindustrie dafür geeignet sind, z.B. Abschnitte, die beim Einbau anfallen. Die EMPA konzentriert ihre Arbeit vor allem auf langlebige Anwendungen. Für solche sind Kunststoffrezyklate höchst problematisch und erfordern einen Kontrollaufwand, der alle Einsparungen übersteigt.

In der Literatur finden sich unzählige Varianten und Möglichkeiten zur Wiederverwertung von Kunststoffen. Die meisten scheitern am Kosten/Nutzen-Verhältnis und daran wird sich auch in absehbarer Zukunft nichts ändern. Zurzeit scheinen die Weiterentwicklung und der Bau von Anlagen zur energetischen Nutzung der Kunststoffabfälle am sinnvollsten. Die Entwicklung derartiger Verbrennungsanlagen liegt jedoch nicht in unserem Kompetenzgebiet.


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3 Forschungsbedarf

3.1 Recycling von Beton- und Mischabbruch

3.1.1 Betonherstellung In der Literatur finden sich weltweit viele Beiträge über Beton aus Betongranulat, in denen die Herstellung und die resultierenden Eigenschaften untersucht und beschrieben werden. Die Technologie für diese Anwendung ist vorhanden. Gewisse Aspekte der Dauerhaftigkeit sind noch nicht gelöst. Die anfallenden Mengen können heute noch in entsprechend schwach exponierter Funktion verwendet werden. Die allgemeine Akzeptanz des Recyclingbetons ist jedoch noch nicht gegeben. Da heute kaum Preisvorteile vorhanden sind, wird meist der Beton aus Alluvialkies vorgezogen.

Literatur zur Verwendung von mineralischem Bauschutt, der vor allem aus Mauerwerkabbruch besteht, ist im Bereich des Stoffhaushaltes reichlich vorhanden.

Im technischen Bereich der effektiven Ausführung und Verwendung in Bauwerken ist jedoch wenig zu finden. Die bisherigen Arbeiten zeigten die Machbarkeit auf und konzentrierten sich auf die primären mechanischen Eigenschaften des Festbetons. Die Verwendung von Mischabbruch in der Betonherstellung stellt zudem wesentlich höhere Anforderungen sowohl an die Materialuntersuchung und Materialklassierung als auch an die Überwachung des Herstellungsprozesses.

Beton aus Mischabbruch wird vor allem für nicht klassierte Betonsorten verwendet (Sauberkeits- und Ausgleichsschichten, stabilisierte Füllungen, etc.).

Es besteht ein wesentlicher Forschungsbedarf beim Beton aus Mischabbruch und Betongranulat bezüglich:

• Mikrostruktur: Vorgänge an der Berührungsfläche zwischen Zuschlagkorn und Zementleim (Interface) im Vergleich zum Alluvialbeton als Grundlage zur grundsätzlichen Beurteilung des Baustoffes,

• Dauerhaftigkeit: Das Material ist wesentlich poröser als Beton aus Alluvialkies. Das Langzeit-verhalten unter verschiedenen Expositionen ist deshalb unterschiedlich. Im Vordergrund steht der Karbonatisierungsvorgang (bedroht den Korrosionsschutz der Bewehrung), daneben sind aber auch die übrigen Expositionen nach [59], speziell XF: Frost, von grosser Wichtigkeit.

• Verformungsverhalten: Langzeiteigenschaften wie Kriechen und Schwinden,

• Definition schädlicher Bestandteile bzw. Verunreinigungen, Untersuchung von Schädigungs-mechanismen und Quantifizierung von zulässigen Verunreinigungen,

• Bestimmung der Verunreinigungen: Entwicklung und Einführung einfacher und ökonomischer Methoden für die quantitativ und qualitative Bestimmung.

• Optimierung der Materialaufbereitung, Klassierungsmethoden und Vorgehensweisen im Betonwerk,

• Identifikation und Quantifizierung der massgebenden Parameter zur Gewährleistung einer sicheren Herstellung von Mischabbruchbeton in der Praxis,

• Klassierungsmethodik für mineralischen Bauschutt zur Betonherstellung, welche auf Klassen und allenfalls Verunreinigungen zugeschnitten sind,

• Spezielle Rezepturkonzepte.

3.1.2 Verwendung in Tragelementen Einsatz von Betongranulat Der Einsatz von Recyclingbeton aus Betongranulat für tragende Bauteile in bestimmten Einsatzgebieten (Innenbereich, nicht wasserdicht, normale Festigkeit) ist gemäss dem heutigen Stand der Technik möglich und kann mit den folgenden Massnahmen zur Vertrauensbildung gefördert werden:

• Verbreitung des Standes der Technik und der weltweiten Erfahrungen bei der Anwendung von Recyclingbeton in Tragstrukturen. Ausbildung und Information der beteiligten Fachleute mittels Publikationen, Vorträgen, Seminaren, Tagungen, Vorlesungen usw.,

• Untersuchung des Verbundverhaltens zwischen Recyclingbeton und Bewehrungsstahl und des Schubtragverhaltens von Recyclingbeton,

• Untersuchung des Langzeitverhaltens mit Kriech- und Schwindversuchen,


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• Weitergehende materialtechnologische Untersuchungen, wie allenfalls die Nachteile gemäss Abschnitt 2.2.1 (Dichtigkeit, kleiner E-Modul usw.) verringert oder vermieden werden können,

• Entwicklung von einfachen Prüfkonzepten für die Herstellung und Überwachung von Recyclingbeton (Einzelkomponenten, Frischbeton, Betonqualität),

• Standardisierung (evtl. Normierung) von Rezepten in Zusammenarbeit mit Produzenten von Recyclingbeton, Festlegung der mechanischen Eigenschaften,

• Initiierung, Begleitung und Überwachung von Pilotprojekten.

Einsatz von Mischabbruchgranulat Da Recyclingbeton aus Mischabbruchgranulat für tragende Bauteile bisher nicht verwendet wurde, dies aber in gewissen Anwendungen sehr sinnvoll erscheint (Innenbereich, nicht wasserdicht, normale Festigkeit), ist die umfassende Untersuchung der Möglichkeiten dieses Baustoffes notwendig. Aus der heutigen Sicht handelt es sich dabei zusätzlich zu den oben erwähnten Punkten um Prüfreihen mit Grossversuchen zur Untersuchung

• des Durchstanzens von Flachdecken, • des Verformungs- und Rissverhaltens von Biegeträgern und Scheiben, • des Knickverhaltens von Stützen, etc.

Grenzen des Einsatzes von Recyclingbeton mit Mischabbruch- und/oder Betongranulat Die Möglichkeit der Anwendung von Recyclingbeton für tragende Bauteile:

• im Aussenbereich, • mit hohen Festigkeiten und • für Spannbeton

sollte grundsätzlich geklärt werden. Für diese Anwendungen ist ein umfassendes Untersuchungsprogramm auszuarbeiten.

Voraussetzung dafür ist die Standardisierung von Rezepten und Sorten in Zusammenarbeit mit Produzenten von Recyclingbeton, damit der Einfluss der Betonvariation eingeschränkt und die Produktionssicherheit erhöht werden kann.

Diese Forschungs- und Entwicklungsprojekte könnten im Rahmen von Dissertationen und Diplomarbeiten durchgeführt werden. Mögliche Partner sind Institute, die bereits Untersuchungen mit Recyclingbeton gemacht haben wie z.B. die TU München (Professor Zilch).

3.2 Asphaltrecycling Zum Thema des Asphaltrecycling sind verschiedene Themen durch Forschungsarbeiten zu klären:

Erhöhung des Recyclinganteiles für neue bitumenhaltige Schichten Bei der Erhöhung des Anteils an rezykliertem Asphaltgranulat in neuen Strassenbelägen ergeben sich Probleme bei der Reaktivierung des alten Bindemittels sowie bei der Herstellung von Mischgut konstanter Zusammensetzung aus inhomogenem Ausgangsmaterial, da das Recyclingmaterial in der Regel von verschiedenen oft auch sehr kleinen Baustellen mit unterschiedlichen Belägen stammt. Eine Sortierung ist bisher aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchgeführt worden.

Es ist wenig darüber bekannt, wie sich Beläge mit hohem Anteil an Asphaltgranulat (über 30 Massen-%) über längere Zeit verhalten. Wenn solche Beläge nur halb so lange halten wie Strassenbeläge aus Primärbaustoffen, ist ihr Einsatz nicht mehr gerechtfertigt.

Verhalten des Materials bei wiederholtem Recycling Irgendwann hat sich das Bindemittel durch das wiederholte Aufwärmen und die Verkehrsbelastung so stark verändert, dass es nicht mehr brauchbar ist. Ausserdem wird der Bindemittelanteil bei jedem Recycling erhöht, was zu sehr bindemittelreichen und somit nicht mehr normgerechten Belägen führt. Ebenso ist die Wirkung von Zusatzstoffen wie Polymeren, Haftmitteln, Wachsen, etc, die dem Asphalt zugegeben werden, nicht genau bekannt. Bei Polymeren erfolgt schon beim Einbau eine teilweise Zersetzung in kleinere Bruchstücke, deren Wirkung nicht erforscht ist.

Kalt- und In-place-recycling Die Herstellung von heissem Mischgut ist technisch einfacher, führt aber insbesondere bei Vorhandensein von teerhaltigem Recyclingmaterial zur Bildung von gesundheitsschädlichen Dämpfen. Obwohl die Herstellung von Kaltmischgut schon lange bekannt ist, wird dieses Verfahren aus wirtschaftlichen und technischen Gründen in der Schweiz noch selten angewandt. Die Entwicklung einer einfachen und


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gleichzeitig günstigen Methode für die kalte Herstellung von Recyclingbelägen könnte bei diesem Problem helfen. Auch aus Sicht der Energieeinsparung drängen sich solche Verfahren auf.

In der Regel wird das Recyclingmaterial nicht auf der Baustelle rezykliert, sondern teilweise über grössere Strecken transportiert und in stationären Anlagen aufgearbeitet. Bei grösseren Baustellen besteht die Möglichkeit des Einsatzes von mobilen Mischanlagen, bei kleinen Baustellen ist dies hingegen nicht möglich. Die Entwicklung eines günstigen Verfahrens bei der Kaltrecycling und In-place-recycling kombiniert werden, wäre die optimale Lösung.

Neue Verwertungsmöglichkeiten von Asphaltgranulat Wie schon erwähnt, wird die Menge an überschüssigem Asphaltgranulat steigen. Neue und sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten für dieses Material sind deshalb erwünscht. Die Verformbarkeit unter Hitze ist in der Regel für viele Anwendungen ein Nachteil, könnte andererseits aber auch ein Vorteil sein (Dichtungsmaterial). Andererseits könnte versucht werden, die Hitzeempfindlichkeit zu minimieren (Formbausteine). Der Einsatz von Asphaltgranulat als Substitution von Kies (Strassenunterbau) wäre volumenmässig ebenfalls interessant.

Einfacher Nachweis der Umweltverträglichkeit Es hat sich gezeigt, dass bei Recyclingbaustoffen der Nachweis der Umweltverträglichkeit respektive die Abwesenheit von giftigen Inhaltstoffen die wichtigste Forderung ist, um vom Markt akzeptiert zu werden. Dies gilt nicht nur für den PAK-Nachweis (Teer) in Asphaltgranulat, sondern generell für potentielle chemische Schadstoffe (Schwermetalle; Weichmacher, etc), aber auch für biologische Verunreinigungen (Hausschwamm in Altholz).

Abklären der Recyclingtauglichkeit von neuen Baustoffen Es werden fortwährend neue Produkte dem Mischgut beigemischt und oder in die Strassen eingebracht (z.B. Epoxyabdichtungen, Polyurethan-Ausschäumungen), ohne dass abgeklärt wird, welche Auswirkungen sie auf die künftige Recyclingfähigkeit des Strassenbelages haben werden. Andererseits ist die einfache Wiederverwendung der bitumenhaltigen Asphaltbeläge ihr grosser Vorteil gegenüber den Betonbelägen, der nicht leichtfertig verspielt werden sollte.

Aktuelle und geplante Projekte ASTRA-Projekt VSS2000/453: Zusammenhang zwischen PAK-Gehalt in teerhaltigem

Recyclinggranulat und in den emittierten Dämpfen beim Wiedereinbau (2002-2004)

KTI-Projekt Kaltrecycling von Strassenbelägen (geplant: 2004-2006)

ASTRA-Projekt: PAK-Bestimmung von teerhaltigen Strassenschichten (geplant: 2004-2006)

3.3 Holzrecycling Holz als nachwachsende Ressource nimmt im Rahmen des Baustoffmanagements eine besondere Stellung ein. Der ökologisch motivierte Druck zur stofflichen Weiter- und Wiederverwendung ist im Rahmen der Holzkette bei weitem nicht so gross wie bei anderen Materialien, die aus endlichen Ressourcen oder mit einem hohem Verbrauch fossiler Energieträger hergestellt werden.

Da in der Schweiz der Wald derzeit unternutzt wird, und damit die Gefahr einer Überalterung einhergeht (mit erheblichen Folgen für die Stabilität der Standorte), könnten Bestrebungen zu einer stofflich gesteigerten Altholznutzung national kontraproduktive Auswirkungen zeigen. Viel sinnvoller erscheinen im Kontext einer ressourceneffizienten Gesamtstrategie die Bestrebungen zu einer vermehrten energetischen Nutzung von Alt- und Gebrauchtholz innerhalb der Landesgrenzen. Dies umfasst die thermische Verwertung insbesondere in Altholzfeuerungsanlagen und auch die Möglichkeit, biogene Ressourcen über Vergasung als Treibstoffe mitzunutzen.

Um auf diesen Schienen auch Altholzsortimente zu verwerten, sind die Auswirkungen von Fremd- und Begleitstoffen auf die Prozessemissionen und die Prozessstabilität weiter zu untersuchen. Zudem besteht Bedarf, Verfahren zur Erkennung und Aussortierung von problematischen Begleitstoffen auf der Basis der bereits vorliegenden Erkenntnisse weiter zu entwickeln und praxistauglich zu machen.

3.4 Kunststoffrecycling Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Wiederverwertung von Kunststoffen bekannt. Entsprechend sind auch in der Bauindustrie verschiedene Ansätze vorhanden, die aber zurzeit noch vor allem der Image-Pflege dienen. Bei der Erarbeitung eines Konzeptes für die Bauindustrie sind verschiedene wichtige Punkte zu beachten:


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• Für die Bauindustrie werden nur etwa 10% der Kunststoffproduktion verwendet. Daher besteht ein grosses Potential, die Entsorgungsproblematik zusammen mit anderen Kunststoffanwendungen zu lösen.

• Obwohl im Ganzen sehr wichtig, kommen Kunststoffe in Bauwerken – verglichen mit anderen Werkstoffen - nur in relativ kleinen Tonnagen vor.

• In der Bauindustrie werden viele verschiedene Kunststoffe eingesetzt, die miteinander nicht verträglich sind.

• Die Entwicklung der Kunststoffe ist ungebremst. Die heutigen Produkte unterscheiden sich stark von der jetzt zurücklaufenden (Qualität, problematische Inhaltsstoffe).

• Während dem langen Einsatz in Bauprodukten werden die Kunststoffe chemisch verändert und mit schwer entfernbaren Verunreinigungen (z.B. Klebstoffe) kontaminiert.

• Entsprechend der langen Nutzugsdauer und der eingesetzten Menge ist erst in einigen Jahren mit einem grösseren Rücklaufvolumen zu rechnen.

• Die hohen Nutzungsdauern, die von den meisten Bauprodukten erwartet werden, lassen sich mit Rezyklaten nicht garantieren. Ausgenommen davon sind Hilfsmittel, die nur während der Bauphase benötigt werden.

• Im Moment scheint die Förderung der energetischen Nutzung am sinnvollsten, ist sie doch mit wenig Aufwand verbunden und Produkte mit problematischen Inhaltsstoffen werden dem Kreislauf entzogen.

• Für zukünftige Wiederverwertungsvarianten sollte eine Kennzeichnungspflicht das Trennen in sortenreine Fraktionen vereinfachen.

• Eine Reduktion der Produktevielfalt würde die Menge der einzelnen Kunststoffe vergrössern und damit die Wirtschaftlichkeit einer gesonderten zweiten Nutzung verbessern. Dies steht aber im Widerspruch zur freien Marktwirtschaft.

Aus diesen Gründen ist vorderhand der thermischen Verwertung den Vorzug zu geben. Gegebenenfalls lassen sich Stoffgruppen definieren, die einen wesentlichen Anteil des Kunststoffabbruches ausmachen und sich für das Recycling eignen. Für diese Gruppen können Recyclingverfahren ausgearbeitet werden. (Wie dies ist heute beispielsweise für PVC-Fensterrahmen der Fall ist.)


31

4 Förderungsmöglichkeiten

4.1 Steuerungsmöglichkeiten Zur Förderung der Wiederverwendung von Baustoffen bestehen die folgenden Möglichkeiten der Steuerung:

• Vorgaben von Bauherren und Baubehörden, • Einschränkungen betreffend Deponierung oder thermischer Entsorgung, • Finanzielle Massnahmen.

Vorgaben von Bauherren und Baubehörden Die schnellste Umsetzung in die Praxis ist über Vorgaben von Bauherren und Baubehörden möglich. Bauherren können in den Ausschreibungen und Werkverträgen die Verwendung von Recyclingmaterialien begünstigen oder vorschreiben. Baubehörden, speziell Bundesämter, wie etwa das Bundesamt für Strassen, oder das VBS, können Richtlinien zuhanden der kantonalen Bauämter und zuhanden der Projektnehmer erlassen. So wird in der „Technischen Weisung zum Einsatz von mineralischen Sekundärbaustoffen im Schutzbau“ [74] vom VBS die Wiederverwendung von Asphaltgranulat, Recycling-Kiessand, Betongranulat und Mischabbruchgranulat schon bei der Projektierung und Ausschreibung gefordert.

Im Arbeitspapier des ASTRA zu den Forschungsstrategien im Strassenwesen [8] sind unter dem Thema „Nachhaltiger Verkehr“ als Punkt zwei die nachhaltigen Verkehrsinfrastrukturen aufgeführt, auch im Schwerpunkt „innovatives Bauen“ ist die Verwendung von Recyclingbaustoffen für Kunstbauten als Thema aufgeführt.

Deponieeinschränkungen Neue Deponien sind im engen Schweizer Lebensraum immer schwieriger zu erstellen und die bestehenden Deponien füllen sich stetig. Der verfügbare Deponieraum nimmt deshalb kontinuierlich ab. Dies kann einerseits zu Deponieverboten führen, beispielsweise für mineralische und für brennbare Bauabfälle. Andererseits führt eine Verknappung zu steigenden Deponiepreisen, wodurch die Wiederverwendung auch automatisch finanziell attraktiver wird.

Als Hauptmassnahme sehen wir ein generelles Deponieverbot für mineralische Baustoffe mit der Ausnahme der nicht mehr wieder verwendbaren Reststoffe (vgl. Abb. 4).

Finanzielle Massnahmen Zusätzlich zu den eigentlichen Deponiekosten können bestehende Taxen und Steuern angepasst oder neu definiert werden, die zur Förderung der Lebensqualität bzw. Umweltqualität erhoben werden. Die Erträge können zweckgebunden für z.B. die Forschung im Bereich des Baustoffmangements oder andere Aktivitäten im Baubereich zur Schonung der Ressourcen definiert werden. Im Rahmen der CO2-Abgaben liessen sich Energieaufwand, Transporte und Entsorgung wieder verwendbarer Baustoffe entsprechend belasten, bzw. die Aufwendungen bei der Wiederverwendung entlasten.

Förderungsmassnahmen Es können Förderungsmassnahmen ergriffen werden, die mindestens teilweise durch die vorgehend vorgeschlagenen Abgaben finanziert werden:

• Bauherreninformation: Bei (professionellen) Bauherren wird an ihre Verantwortung für Ökologie, die Zukunft der Schweiz und des europäischen Lebensraumes appelliert und es werden die Möglichkeiten der praktischen Wiederverwendung von der Planung bis zur praktischen Umsetzung aufgezeigt (vgl. auch [13].

• Schulung von Planern (Architekten, Ingenieure) und Bauausführenden (Aushub und Recycling, Bauunternehmungen, etc.),

• Baustofflabel: Das Umwelt- bzw. Recycling-gerechte Planen und Bauen wird mit Beurteilungsmöglichkeiten z.B. mit einem Baustofflabel analog dem Minergielabel gefördert. Ein solches Label wird zurzeit unter der Leitung der KÖB / Stadt Zürich erarbeitet.


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4.2 Forschung und Entwicklung

Finanzierungskonzepte für Forschung und Entwicklung Die notwendigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten können wie folgt finanziert werden:

Soweit möglich durch bisherige Quellen wie: - Nationalfonds (SNF): Nationales Forschungsprogramm Infrastruktur und - Kommission zur Förderung der technischen Innovation KTI,

Ökologie- und Deponieabgaben (vgl. 0),

Lancierung von Spezialprogrammen - der EMPA, - der Bauwirtschaft (beispielsweise der Plattform für nachhaltiges Bauen im Nachgang zur

Umsetzungsstrategie) oder - der öffentlichen Hand (Bundesämter, Kantone und Städte, KÖB).

Nachhaltiges Recycling im Bauwesen an der EMPA Die EMPA sieht die Notwendigkeit, beabsichtigt, dem Recycling im Bauwesen der Schweiz einen starken Impuls zu verleihen. Ein Oberziel ist es, in der Schweiz ein nationales Programm zu initiieren. Grundlage dieser Anstrengungen bildet die Umsetzung der in der Umweltkonferenz in Rio 1992 in der Agenda 21 definierten Ziele der Nachhaltigkeit bezüglich der Lebensgrundlage künftiger Generationen [1].

Es sind vorerst die folgenden Schritte vorgesehen:

1. Die von der EMPA zu bearbeitenden Gebiete mit Kernkompetenz zu definieren, 2. heute absehbare Anwendungen zur Praxistauglichkeit weiterzuentwickeln, 3. neue Anwendungen auf ihre Machbarkeit zu überprüfen, 4. die notwendigen Anpassungen im vertraglichen und normenmässigen Umfeld zu definieren und den

zuständigen Gremien zu unterbreiten, 5. spezielle Themen, die der gezielten Forschung bedürfen, thematisch und aufwandmässig zu

definieren und mit Industriepartnern zu lösen.

Die inhaltlichen Schwerpunkte eines nationalen Programms wären:

• Die direkte Wiederverwendung von Beton- und Mischabbruch auf höchstmöglichem Niveau zu ermöglichen bzw. zu fördern (Minimierung der Aufbereitung und des Ausschussanteiles),

• wo notwendig die Möglichkeiten des Downcycling zu optimieren (angepasste Qualität), • die Wiederverwendung energiemässig zu optimieren. Ein wichtiger Punkt dabei sind die anfallenden

Transportleistungen, welche im Sinne der Energieeinsparung und Umweltschonung minimiert werden müssen.

Die Schweiz kann damit ihrer Vorreiterrolle bezüglich Nachhaltigkeit im Bauwesen weiterhin gerecht werden. Dies bedeutet für die Schweizer Bauindustrie ein Wettbewerbsvorteil im europäischen Markt. Bedingung dazu ist allerdings, dass die Schweizer Vorschriften und Normen diese Zusatzaufwendungen zwingend erfordern, damit mindestens im Inland die Wettbewerbsfähigkeit erhalten bleibt.

Die Marschgeschwindigkeit auf dem Weg zum praktisch geschlossenen Baustoffkreislauf ist stark sowohl von der Bereitschaft der Bauherren und Bauindustrie als auch von der Zusprache von Forschungsgeldern abhängig.


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5 Zusammenfassung der Erkenntnisse und Folgerungen

5.1 Stand des Wissens Gemäss der Vision des weitestgehenden Baustoffkreislaufes wird sich das Rückbauvolumen in der Schweiz versechsfachen und der Anteil der wieder verwendeten Baustoffe muss darüber hinaus von heute 70% auf über 90% gesteigert werden (vgl. Abb.4).

In den Bereichen der Wiederverwendung der mineralischen Bauabfälle, des Recyclings im Strassenbau, sowie in den Bereichen Holz und Kunststoffe im Bau ist an der EMPA aktuelles Fachwissen vorhanden. Verschiedenste Forschungsprojekte zu Teilaspekten der Wiederverwendung, des Recyclings und der damit verbundenen ökologischen Fragen wurden und werden laufend noch durchgeführt.

Bei den mineralischen Bauabfällen ist die Verwendbarkeit von Betonabbruch gegeben (Betongranulat), Teilaspekte zur Verwendung des Betons bei höheren Ansprüchen an Festigkeit und Dauerhaftigkeit sind noch zu untersuchen. Die beträchtliche Menge an Mischabbruch, der zum grossen Teil aus Mauerwerkabbruch besteht, wird jedoch erst für sehr untergeordnete Anwendungen verwendet (Füll-, Unterlags- und Überbeton, Sickerbeton, etc.), d.h. es findet meist ein starkes Downcycling statt.

Im Strassenbau ist der Recyclinggrad schon sehr hoch. Fundationsschichten können i.a. problemlos wieder verwendet werden (Anteil zur Zeit 97%). Die Rückbaumenge an Asphaltmaterial übersteigt jedoch heute schon die mit der aktuellen Technologie und unter Einhaltung der Emissionsgrenzwerte wieder einbaubare Menge.

Beim Holz ist das Recycling auf der Stufe des reinen Holzes relativ gut möglich, die Wiederverwendbarkeit nimmt aber mit zunehmendem Verarbeitungsgrad ab. Ein Teil des Altholzes wird schliesslich zur Weiterverarbeitung zu Spanplatten exportiert. Bei diesem nachwachsenden, in der Schweiz noch unternutzten Rohstoff, der zu einem Teil direkt der Energieerzeugung dient, ist ein geschlossener Stoffkreislaufes ist nicht das vorrangige Ziel. Zum einen Teil direkt, zum anderen Teil nach einigen Nutzungsstufen steht die umweltgerechte thermische Verwertung an.

Das Recycling von Kunststoffen aus dem Bau ist angesichts der Vielfalt, der Alterung und der Kontaminationen schwierig. Gewisse Kunststoffarten, die relativ rein und in grösseren Mengen anfallen, können wieder verwendet werden (PVC, EPS). Im Allgemeinen wird heute die thermische Verwertung als die ökologisch beste Lösung angesehen (Heizöleinsparung).

5.2 Forschungsbedarf Für Anwendungen von Recyclingbeton auf höherem Qualitätsniveau (Beton für witterungsgeschützte Anwendungen im Hochbau, Formsteine für Mauerwerk) wurde die Machbarkeit gezeigt, für die breite Anwendung sind jedoch noch wesentliche F&E-Anstrengungen notwendig.

Die physikalischen Eigenschaften von Beton aus Betongranulat sind relativ gut bekannt, es stehen vor allem Fragen zum Bauteilverhalten offen, welche mit Modellierungen und Versuchen abzuklären sind.

Für Beton aus Mischabbruch, der sich im Verformungsverhalten, der Dauerhaftigkeit und im Tragverhalten wesentlich vom Standardbeton unterscheidet, sind grundlegende Lösungen zu erarbeiten:

Methoden zur Charakterisierung des anfallenden Materials von heterogener und veränderlicher Zusammensetzung,

Vorgehensweisen zur sicheren Herstellung von Betonsorten mit definierten und garantierten Eigenschaften,

Bemessungswerte und –methoden zur Sicherstellung des Verhaltens des Betons im Bauwerk, vor allem bezüglich der Gebrauchstauglichkeit (Verformungen und Dauerhaftigkeit) und bezüglich der Tragsicherheit.

Beim Asphaltrecycling stehen Weiterentwicklungen zur Erhöhung des Recyclinganteils, zum Verhalten bei mehrfachem Recycling (die Zyklen sind bei Oberbelägen relativ kurz) sowie die Entwicklung von Verfahren mit verminderten Emissionen bei Aufbereitung und Einbau im Vordergrund.

Für die Materialien Holz und Kunststoffe sind die aus heutiger Sicht die sinnvoll machbaren Recycling- und Wiederverwendungsprozesse in der Praxis eingeführt. Weitere Recyclingkreisläufe sind vor allem infolge von Kontaminationen und beim Kunststoff zusätzlich aufgrund der grossen Variation des Materials nicht vernünftig durchführbar. Deshalb erscheint aus heutiger Beurteilung die thermische Verwertung die


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geeignete Lösung (Heizölersatz). Der Forschungsbedarf für die ökologisch optimale thermische Verwertung liegt ausserhalb des heutigen Forschungsbereiches der EMPA.

5.3 Umsetzungsvorschlag Die Schliessung des Baustoffkreislaufes in der Schweiz ist ein Generationenprojekt. Voraussetzungen für die Gewinnung von Sekundär-Rohstoffen aus dem Rückbau müssen bereits bei der Planung eines Bau-werkes geschaffen werden. Dies ist bis heute nur in Ausnahmefällen geschehen und dementsprechend eignet sich ein Grossteil der gebauten Umwelt nur bedingt als Quelle für Sekundär-Rohstoffe. Umso wich-tiger ist es, nun die Weichen zu stellen, damit in der Zukunft die Voraussetzungen für eine weitestgehende Reintegration von rückgebautem Material in den Baustoffkreislauf gegeben sind.

Die Umsetzung muss auf drei Ebenen parallel in Angriff genommen werden:

• Normierung, • Aus- und Weiterbildung, • Forschung.

Das Bauwesen ist traditionell geprägt durch einen hohen Grad der Normierung und der Standardisierung der zu erbringenden Leistungen. Konsequenterweise muss das Konzept des geschlossenen Baustoffkreislaufes in der Normierung aufgenommen werden. Nur so kann garantiert werden, dass während Projektie-rung/Planung, der Bauausführung und dem Betrieb keine einer späteren Wiederverwendung der Baustoffe zuwiderlaufenden Entscheidungen getroffen oder Handlungen vorgenommen werden.

In der Aus- und Weiterbildung müssen alle Entscheidungsträger, die während des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerkes in Erscheinung treten, für den Gedanken des geschlossenen Baustoffkreislaufes sensibili-siert werden. Dazu gehören insbesondere Architekten und Planer, projektierende Ingenieure, Verantwort-liche aus dem Bauhaupt- und Baunebengewerbe und die Betreiber und Eigentümer. Zentral ist eine stufen-gerechte Vermittlung des notwendigen Wissens, das teilweise aber auch zuerst noch erarbeitet werden muss. Ein spezieller Fokus sollte auf Eigentümer und Investoren gelegt werden, denn diese stehen am Anfang der Entscheidungskette und müssen eine über die Bauphase hinausgehende Verantwortung über-nehmen.

Selbst wenn heute alle zum Rückbau anstehenden Bauwerke die Anforderungen schon erfüllen würden, damit die Materialien wieder dem Baustoffzyklus zugeführt werden könnten, wäre es nicht möglich diese Sekundär-Rohstoffe auch zu nutzen. Gerade im Bereich der mineralischen Baustoffe ist das Spektrum an möglichen Einsatzgebieten noch zu schmal. Hier muss die Forschung ansetzen, um die beispielsweise die heute bekannten Schwächen von RC-Beton entweder zu kompensieren oder neue Anwendungs-möglichkeiten zu erschliessen. Im Bereich der bitumengebundenen Strassenbeläge scheint heute bereits eine Situation vorzuliegen, in der das Angebot an rückgebautem Material grösser als dessen Bedarf ist.

Aktuell lässt sich eine Vielzahl von Einzelinitiativen erkennen, die alle in Richtung Nachhaltigkeit im Bau und damit auch Richtung geschlossenem Baustoffkreislauf zielen:

• Auf Stufe Bund wurden in den letzten Jahren diverse Strategien formuliert, namentlich MONET (Monitoring nachhaltige Entwicklung), ZINV UVEK (Ziel- und Indikatorensystem nachhaltiger Verkehr UVEK) und NISTRA (Nachhaltigkeitsindikatoren für Strasseninfrastrukturprojekte). Insbesondere das ASTRA als einer der grössten Bauherren der Schweiz nimmt diesbezüglich eine Schlüsselstellung ein.

• Im Frühling 2004 wird voraussichtlich die Ausschreibung zum NFP 54 „Nachhaltige Siedlungs- und Infrastrukturerneuerung“ lanciert. Das NFP ist mit 13 Mio. dotiert und wird wahrscheinlich eine Lauf-zeit von 5 Jahren haben. Es konzentriert sich unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit auf Forschungsarbeiten zu den Themen Bauten, Siedlungsraum- und Infrastrukturentwicklung.

• Dank der Initiative von Spitzenvertretern aus bauenschweiz, sia, SBV, ETH-Rat, KFH und KTI wurde die „Plattform Zukunft Bau“ gebildet, mit dem Ziel die Bauwirtschaft zu stärken, die gebaute Umwelt unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit weiter auszubauen, zu bewirtschaften und instand zu halten. Dies durch die permanente Optimierung von Prozessen, Methoden und Technologien.

• Die Strategie Baustoffmanagement 21, die Anstoss zur vorliegenden Arbeit gab, wurde von einer ähnlichen Trägerschaft bestehend aus KBOB, KÖB, BPUK und bauenschweiz erarbeitet.

• Auch die Bauindustrie engagiert sich in zunehmendem Mass für nachhaltiges Bauen. So hat Holcim eine Stiftung für nachhaltiges Bauen gegründet mit dem Ziel, weltweit Initiativen im Bereich des nachhaltigen Bauens auszuzeichnen.


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• Im ETH-Bereich ist eine klare Ausrichtung in Forschung und Lehre an ETHZ (D-BAUG und D-ARCH), EPFL (ENAC) und der EMPA auf Nachhaltigkeitsaspekte zu erkennen. Zeichen dafür sind novatlantis selber oder beispielsweise die Schaffung einer Professur für Nachhaltiges Bauen am D-BAUG per 1.1. 2005 – vorderhand für 6 Jahre -, die von der Industrie gesponsert wird.

Für eine erfolgreiche Realisierung der anspruchsvollen Zielsetzung wäre eine Koordination dieser Initiativen sicher von Vorteil. Insbesondere wäre es wünschenswert, wenn die knappen zur Verfügung stehenden finanziellen und personellen Ressourcen möglichst effektiv eingesetzt werden könnten und nicht durch Doppelspurigkeiten unnötige Verluste entstehen würden.


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6 Literatur [1] Agenda 21: Aktionsprogramm für den Übergang ins 21. Jahrhundert, Konferenz der Vereinten

Nationen für Umwelt und Entwicklung (UNCED), Rio de Janeiro, Juni 1992.

[2] Alptransit 2003: Internetseite Alptransit: Die neue Gotthardbahn – der Bau, www.alptransit.ch

[3] APME 1995: Information system on plastics in the building and construction sector and in the construction and demolition waste in Western Europe, SOFRES Conseil, a report for APME, January 1995.

[4] Arbeitsgemeinschaft Altholzkonzept Kanton Zürich: Abfallkonzept Kanton Zürich, Bülach, 1990.

[5] ARV-Bulletin 02/2002.

[6] ARV-Bulletin 01/2003.

[7] ARV: Internetseite des Abfall-, Rückbau- und Recyclingverbandes der Schweiz: www.arv.ch

[8] ASTRA: Forschungsstrategien im Strassenwesen, Arbeitspapier vom 28. Januar 2004, Bundesamt für Strassen, Bern

[9] Binz-Deplazes, A., Wiederverwertung von Beton- und Mischabbruch als Recyclingbeton. Umwelt-praxis, 2002. Nr. 29: p. 15-17.

[10] BDRB 2000: Bundesverband der Deutschen Recycling-Baustoffindustrie: Richtlinie für die Verwend-barkeit von rezyklierten Bauprodukten, Entwurf 2000: Klassen RC IV und V zur Verwendung als Betonzuschlag, 2000.

[11] BEW 1997: Schweizerische Statistik der Erneuerbaren Energieträger, Bundesamt für Energie-wirtschaft, Bern.

[12] Bossert J. und Hochuli K., Ökobilanzierung des VKR-Kunststoff-Recyclings, Interkantonales Techni-kum Rapperswil, Juli 1995.

[13] BUWAL: Bauabfall und Recyclingbaustoffe, Integration in Ausschreibung und Devisierung, Merkblatt, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern.

[14] BUWAL: Umweltmaterialien Nr. 94, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern.

[15] BUWAL: Umweltgefährdende Stoffe: Bauprodukte und Zusatzstoffe in der Schweiz, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern, 1995.

[16] BUWAL: Richtlinie für die Verwertung mineralischer Bauabfälle (Ausbauasphalt, Strassenaufbruch, Betonabbruch, Mischabbruch), Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern. 1997.

[17] BUWAL: Abfall - Richtlinie für die Verwertung mineralischer Bauabfälle, sowie Empfehlung aus dem Jahre 1999: Entsorgung von teerhaltigem Ausbauasphalt in Belagswerken - Eine Übergangslösung. Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern, 1997

[18] BUWAL: Kathrin Schneeberger: Kunststoffe in der Schweizer Bauindustrie; Forschungsprogramm "Rationelle Energienutzung in Gebäuden"; Bundesamt für Energie, Februar 1999.

[19] BUWAL: R. Kettler: Abfallstatistik 2000, Umweltmaterialien Nr. 152 Abfall, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern, 2002.

[20] BUWAL: M. Arioli, M. Haag: Bauabfälle Schweiz – Mengen, Perspektiven und Entsorgungswege, Band 1: Kennwerte, Umweltmaterialien Nr. 131 Abfall, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL Bern, 2001.

[21] BUWAL: Kunststoffrecycling in der Schweiz, Positionspapier, Bundesamt für Umwelt, Wald und Land-schaft, Bern, 11. Juli 2001.

[22] BUWAL: Telefonische Auskunft, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern BUWAL, 2003.

[23] CATRAM: Angabe der Produktionsmenge von bituminösem Mischgut (E-Mail), 2003.

[24] COST Action E31: Management of recovered wood, Memorandum of Understanding.

[25] DAfStb: Beton mit rezykliertem Zuschlag, Richtlinie, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton DAfStb., Beuth Berlin,1998.

[26] DAfStb: Zilch, K. and F. Roos, Betonkennwerte für die Bemessung und das Verbundverhalten von Beton mit rezykliertem Zuschlag. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton DAfStb. Heft Nr. 507. 62p. Beuth Berlin 2000.


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[27] DAfStb: Wörner, J.-D., Zulässige Toleranzen für die Abweichungen der mechanischen Kennwerte von Beton mit rezykliertem Zuschlag. DAfStb. Heft Nr. 508. 48p. Beuth Berlin. 2000.

[28] DAfStb: Lü, S., Schubtragverhalten von Stahlbetonbauteilen mit rezyklierten Zuschlägen. DAfStb. Heft Nr. 504., 113p. Beuth Berlin, 2000.

[29] DAfStb: Meissner, M., Biegetragverhalten von Stahlbetonbauteilen mit rezyklierten Zuschlägen. DAfStb. Heft Nr. 505. 150p. Beuth Berlin, 2000.

[30] Dhir, R.K.: Sustainable construction: Use of recycled concrete aggregate, proceedings of the interna-tional symposium, University of Dundee, 525p. Thomas Telford. London, 1998.

[31] Dhir, R.K.: Sustainable construction: Use of incinerator ash, proceedings of the international sympo-sium, University of Dundee, 483p.Thomas Telford London. March 2000.

[32] Dhir, R.K.: Sustainable concrete construction, proceedings of the international conference, University of Dundee, 836p. Thomas Telford London. 2002.

[33] EMPA: Künniger T., Richter K.: Ökologische Bewertung von Eisenbahnschwellen in der Schweiz, Streckenschwellen aus vorgespanntem Beton, Profilstahl und teerölimprägniertem Buchenholz, EMPA Forschungs- und Arbeitsbericht FA 115/38, 1998.

[34] EMPA: Umweltgerechtes Recycling von teerhaltigen Belägen, EMPA Forschungs- und Arbeitsbericht FA 26/96, Bericht 433, August 1999.

[35] EMPA: EMPA 2010 Vision - Dübendorf, St. Gallen, Thun, EMPA Direktion Dübendorf, Oktober 2000.

[36] EMPA: ALT-MAT Alternative Materials in Road Construction, EMPA-Bericht Nr. 200’062, 2000.

[37] EMPA: Künniger T., Richter K.: Ökobilanz von Konstruktionen im Garten- und Landschaftsbau, EMPA Forschungs- und Arbeitsbericht FA 115/43, 2001.

[38] EMPA: Künniger T., Werner F., Richter K.: Ökologische Bewertung von Kies, Zement und Beton in der Schweiz, EMPA Forschungs- und Arbeitsbericht FA 115/45. 2001

[39] Gamper B.: bauenschweiz, Gruppe Produktion und Handel, Private Mitteilung, Dezember 2003.

[40] Holcim Schweiz HCB. Betontechnologie Aktuell, Tagungsunterlagen, ETH Zürich, Sept. 1997.

[41] Hugener M., Teerhaltige Strassenbeläge: Wiederverwerten oder entsorgen? Strasse + Autobahn, 2003. 89(5): p. 16.

[42] ISO 14041: Environmental Management - Life Cycle Assessment - Goal and Scope Definition and Life Cycle Inventory Analysis.

[43] Leemann A., Olbrecht H.P.: Beton aus Mischabbruch, Baustoff- und Recyclingtechnik, 3 S., Juni 1999.

[44] Lichtensteiger Th., Hrsg.: Ressourcen im Bau, Aspekte einer nachhaltigen Ressourcenbewirtschaftung im Bauwesen, vdf/EAWAG, 1998

[45] Lichtensteiger Th.: Kommentar zum Berichtsentwurf, private Mitteilung, Nov. 2003.

[46] Luftreinhalte-Verordnung vom 16. Dezember 1985 (LRV), 1985/2003.

[47] Olbrecht H.P.: Herstellung von Mörtel, Beton und Mauersteinen aus Abbruchmaterial, EMPA-Berichte 168’933: Teil 1: Betonuntersuchungen Teil 3: Beton mit Zuschlag aus reinem Backstein-, Kalksandstein- und Betonabbruch, 65 S., 15. Juni 1998, Teil 4: Mörteluntersuchungen, 7 S., 30. Juni 1998, Teil 7: Mauern mit Swissmodul-Backsteinen, alternativen Steinen und anschliessender Prüfung in der EMPA.

[48] Olia S.: Statische Belastungsversuche an Balken aus Beton und Recyclingbeton, EMPA-Bericht 840'031, Mai 2000.

[49] Olia, S.: Kriechversuche an Biegebalken aus Recyclingbeton. EMPA-Projekt Nr. 840'031 (läuft noch).

[50] Plattform 2002: Plattform für nachhaltiges Bauen: Baustoffmanagement 21: Strategie für die Realisie-rung eines nachhaltigen Bauwerkes Schweiz, April 2002.

[51] Richter, K.: Altholzverwertung als Teil des Produktelebenszyklus, SAH-Bulletin 5, S. 10 – 15, 2000.

[52] Richter K.. LCA - reuse/recycle. Cost Action E13: Wood Adhesion and Glued Products. State of the Art-Report. Brussels/Luxembourg S. 161 – 189, 2001.


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[53] Scheller, M.: Altholzmarkt in der Schweiz; Bericht zur Untersuchung. Eidgenössische Material-prüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA), Dübendorf, unveröffentlicht, 2001.

[54] Schweiz. Situationsanalyse der energetischen Nutzung von Altholz und Altpapier, 1993.

[55] SBV: Schweizerische Bauwirtschaft in Zahlen, Schweizerischer Baumeisterverband, Zürich, 1987, 1989 und 1991.

[56] SIA 162: Betonbauten, Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 1989.

[57] SIA 162/1: Betonbauten – Materialprüfung, Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 1989.

[58] SIA 162/4: Recyclingbeton, Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 1994.

[59] SN EN 206-1: Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität, Schweizer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich, 2000.

[60] SN 640 302b: Strasse und Gleiskörper, Terminologie, 2000.

[61] SN 670'062: Recycling- Allgemeines. Schweizer Norm, 1998.

[62] SN 670'141: Recycling - Ausbauasphalt. Schweizer Norm, 1998.

[63] SN 670'142: Recycling - Strassenaufbruch. Schweizer Norm, 1998.

[64] SN 670'143: Recycling - Betonabbruch. Schweizer Norm, 1998.

[65] SN 670'144: Recycling - Mischabbruch. Schweizer Norm, 1998.

[66] SN 670190 (Empfehlung): Bituminöse Baustoffe - Sicherheit, Arbeitshygiene, Umwelt, 2000.

[67] Stumpf K.: Kunststoffrecycling in der Schweiz, eine naturwissenschaftlich, technologische und öko-nomische Betrachtung, Dissertation an der Universität Zürich 1994 und EMPA-Bericht Nr. 231, 1994.

[68] Tages-Anzeiger: Mit Recycling-Beton neue Häuser bauen, p.42, Tages-Anzeiger vom 31.10.2003

[69] TFB: Technische Forschung und Beratung Beton TFB: Recyclingbeton, Wildegg, 1997.

[70] TVA: Technische Verordnung über Abfälle vom 10. Dezember 1990, 1990/2000.

[71] USG 1983: Bundesgesetz vom 7. Oktober 1983 über den Umweltschutz (Umweltschutzgesetz, USG), 1983/2001.

[72] UVEK: Verordnung des UVEK über Listen zum Verkehr mit Abfällen (LVA), UVEK, 2002

[73] UVEK: Verordnung des UVEK über den Verkehr mit Abfällen, 2002.

[74] VBS: TW Gruppe Rüstung: Einsatz von mineralischen Sekundärbaustoffen im Schutzbau, 1999.

[75] Werner, F., Althaus, H.-J., Richter, K.: Post-consumer wood environmental decision-support tools. (Altholz in umweltbezogenen Entscheidungsinstrumenten) Schweiz. Zeitschrift für Forstw. 3, S. 97 – 106. 2002

[76] Werner, F.: Modelling of Wood Products in Life Cycle Assessment with special Emphasis on Recycling and End-of-Life; Model Requirements, Allocation Procedures and Recommendations Derived from LCAs of Railway Sleepers and Particleboard. Forschungs- und Arbeitsbericht der EMPA Abt. Holz Nr. 115/48 , EMPA Dübendorf, Dübendorf , 107 S. 2002

[77] Winkler A.: Herstellung von Baustoffen aus Baurestmassen, Erstellung eines ganzheitlichen Konzepts zur Wiederverwertung von Mauerwerksabbruch in zementgebundenen Systemen, Shaker Verlag, ISBN 3-8265-8376-0.

[78] Zeltner Ch.: Mengendaten Stahlschrott und Rohstoff-Vortrag, SwissSteel, Gerlafingen, 2004.

[79] BUWAL: Verordnung über den Verkehr mit Abfällen, revidiert, soll 2007 in Kraft treten, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern BUWAL.

novatlantis setzt die neusten Erkenntnisse und Resultate aus

der Forschung im ETH-Bereich für eine nachhaltige Ent-

wicklung von Ballungsräumen um. Wir zeigen an praktischen

Beispielen, wie eine nachhaltige Zukunft aussehen kann.

Gemeinsam mit Forschern und Wissenschaftern des ETH-Be-

reichs initiieren wir transdisziplinäre Projekte. In Zusammen-

arbeit mit Behörden und Unternehmen werden Projekte

realisiert, die gesellschaftliche und technische Aspekte der

Nachhaltigkeit berücksichtigen. Zukunftsweisend, wirtschaft-

lich und umweltfreundlich. Unser Ziel ist eine lebenswerte

Zukunft für kommende Generationen. Hoher Lebensstandard

und Komfort dank neuster Technik. Materielle und geistige

Entwicklung dank wirtschaftlichem Wohlstand für alle. Eine

intakte Umwelt dank schonender Verwendung der Ressour-

cen und geschlossenen Stoffkreisläufen. Wir orientieren uns

an langfristigen Visionen. Das Jahr 2050 ist unser Zeithorizont.

LenkungsausschussProf. Dr. Alexander Zehnder (Vorsitz) EAWAGPD Dr. Mario Broggi WSLProf. Dr. Ralph Eichler PSIProf. Dr. Louis Schlapbach EMPARoland Stulz novatlantis

Programmleitung Roland Stulz (Vorsitz) novatlantisProf. Dr. Alexander Wokaun PSIDr. Werner Spillmann WSLDr. Peter Hofer EMPADr. Heinrich Neukomm ETH Rat

Geschäftsleitung novatlantisRoland StulzChristoph Hartmann

Nadine Bannwart

KontaktTelefon ++41 (0)1 305 93 60

novatlantis – Ideen, Projekte, Forschungfür die nachhaltige Stadtentwicklung.

E-Mail [email protected]

Tanja Lütolf

LenkungsausschussUlrich Bundi (Vorsitz) EAWAGProf. Dr. Louis Schlapbach EMPAProf. Dr. Ralph Eichler PSINN WSLRoland Stulz novatlantis

ProgrammleitungRoland Stulz (Vorsitz) novatlantisProf. Dr. Markus Boller EAWAGDr. Peter Hofer EMPADr. Kurt Baltensperger ETH-RatProf. Dr. Alexander Wokaun PSIDr. Werner Spillmann WSL

Geschäftsleitung novatlantisRoland StulzChristoph HartmannTanja LütolfMario Bleisch

KontaktTelefon ++41 (0)1 305 93 60E-Mail [email protected]

CANSOLSEITE_19

Die novatlantis-Projektcluster im Überblick.

In der Schweiz werden jährlich rund 70 Mio. Tonnen Baustoffe verbaut, zu 90% sind dies Primärbaustoffe. Beim Rückbau fallen insgesamt 11 Mio. t/a an, wovon rund 70% als Sekundärbaustoffe wieder dem Baustoffkreislauf zugeführt werden. Ohne besondere Massnahmen werden im Jahr 2050 bei wohl zunehmendem Rückbau immer noch rund 60 Mio. t/a Primärbaustoffe verbaut. Die Masse des “Bauwerks Schweiz” wird deshalb von heute 2.1 Mia. t mit einer Rate von mehr als 7 t pro EinwohnerIn und Jahr bis im Jahre 2050 auf 4.9 Mia. t zunehmen und danach noch weiter wachsen. Um den Verbrauch an Primärbaustoffen zu minimieren und das Bauwerk Schweiz bei 4 Mia. t zu stabilisieren, muss der Baustoffkreislaufes der Schweiz geschlossen werden. Dazu soll der Anteil der wieder verwendeten Baustoffe (Recycling) von heute 70% auf über 90% gesteigert werden und der Rückbau versechsfacht werden. Voraussetzungen für die Ge-winnung von Sekundär-Rohstoffen aus dem Rückbau müssen aber bereits bei der Planung eines Bauwerkes geschaffen werden. Im Anschluss an den Bericht: Baustoffmanagement 21, Strategie für die Realisierung eines nachhaltigen Bauwerkes Schweiz, der Plattform für nachhaltiges Bauen untersucht die vorliegende Studie den Stand des Wissens und der Technik beim Recycling der wichtigsten Baustoffe. Sie lotet den Forschungsbedarf aus und zeigt Massnahmen und Förderungsmöglichkeiten auf, um dieses Ziel zu erreichen. Sie zeigt konkret auf, wie die Umsetzung auf den drei Ebenen, Normierung, Aus- und Weiterbildung, sowie Forschung parallel in Angriff genommen werden sollte, um dieses anspruchsvolle Generationenprojekt zu realisieren.

Baustoffmanagement 21



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Baustoffmanagement 21 Stand des Wissens und Forschungsbedarf · 2020-03-11 · Vision...

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