Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

Untersuchung des Einflusses der Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken auf die Schwermetallbelastung des Produktes im Hinblick auf die Zulässigkeit der Abfallverwertung

  • Projektteam:

    Achternbosch, Matthias (Projektleitung); Klaus-Rainer Bräutigam; Nicola Hartlieb; Christel Kupsch; Ulf Richers; Peter Stemmermann (ITC-WGT)

  • Förderung:

    Umweltbundesamt Berlin - Förderkennzeichen 200 33 335

  • Starttermin:

    2000

  • Endtermin:

    2003

  • Forschungsgruppe:

    Nachhaltigkeit und Umwelt

Beschreibung des Projekts

Zement stellt für die Bauindustrie ein wichtiges Bindemittel dar, das weltweit in großen Mengen produziert wird. Ein zentraler Schritt bei der Herstellung von Zement ist die Erzeugung des Zwischenprodukts Klinker. Für dessen Produktion werden die anorganischen Rohstoffe bei Temperaturen im Bereich von 1.500 °C gebrannt. Um die Kosten für diesen energieintensiven Prozess, der einen großen Anteil an den Herstellungskosten von Zement hat, zu senken, werden in immer größerem Maße sekundäre Brennstoffe eingesetzt. Der Einsatz von Abfällen im Zementherstellungsprozess beschränkt sich nicht nur auf die Verwendung als Energieträger. Abfälle werden darüber hinaus sowohl als Ersatzrohstoffe verwendet, als auch beim Mahlen von Zementklinker als Zumahlstoff zugesetzt. Alle Einsatzstoffe enthalten Spurenelemente. Mit Ausnahme des bei der Zementherstellung emittierten Anteils, der für die meisten Elemente sehr gering ist, gelangen diese Spurenelemente in das Produkt Zement.

Ziel des Vorhabens war es, den Beitrag von Sekundärbrennstoffen, Sekundärrohstoffen und Zumahlstoffen zum Spurenelementgehalt von Zement und Beton darzustellen. Des Weiteren sollte untersucht werden, unter welchen Bedingungen und in welchem Maße die eingetragenen Spurenelemente in die Umwelt freigesetzt werden können. Zusätzlich sollte geprüft werden, welche Vorschriften, Normen und Richtlinien, usw. für die Produktion von Zement und den damit hergestellten Bauprodukten spezielle Anforderungen zu Schadstoffgehalten enthalten.

Die Untersuchungen ergaben, dass die derzeit eingesetzten sekundären Einsatzstoffe einen geringen Anstieg der Konzentration einzelner Spurenelemente im Zement zur Folge haben. Eine Bewertung des Abfalleinsatzes bei der Zementherstellung und seiner Auswirkungen auf den Spurenelementeintrag kann jedoch nicht pauschal vorgenommen werden. Weiterhin lassen sich zukünftige Entwicklungen schwer abschätzen.

Die Freisetzung von Spurenelementen aus Betonbauteilen ist während der Nutzungsphase vernachlässigbar gering. Nach dem Abbruch ist ein erhöhter Spurenelementaustrag unter speziellen Annahmen denkbar. Der heutige Wissenstand reicht aber für eine abschließende Bewertung nicht aus.

Die existierenden Vorschriften für die Herstellung und Verwendung von Zement enthalten zurzeit keine Vorgaben für zulässige Schadstoffkonzentrationen. Allerdings sind zukünftig Änderungen zu erwarten, da diesbezüglich auf europäischer Ebene derzeit Anforderungen erarbeitet werden.

Publikationen


2009
Vorträge
Nieke, E.; Achternbosch, M.
Alternative Zementproduktionsverfahren aus CO₂-Sicht.
2009. Vortr.: Schwenk Zement KG, Ulm, 18.September 2009, Veranstaltung, SCHWENK Zement KG Ulm (2009), Ulm, Deutschland, 18. September 2009 
2008
Proceedingsbeiträge
Bräutigam, K. R.; Achternbosch, M.; Kupsch, C.
Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete.
2008. Internat.Forum on Improved Management of Cement Kiln for a Better Environment, Seoul, Korea, February 26, 2008 Proc.S.19-37 Seoul : Nat.Inst.for Environmental Research 
Vorträge
Bräutigam, K. R.; Achternbosch, M.; Kupsch, C.
Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete.
2008. Internat.Forum on Improved Management of Cement Kiln for a Better Environment, Seoul, Korea, February 26, 2008 Proc.S.19-37 Seoul : Nat.Inst.for Environmental Research 
2005
Zeitschriftenaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Richers, U.; Stemmermann, P.
Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete.
2005. Waste Management and Research, 23, 328–37. doi:10.1177/0734242X05056075
2004
Zeitschriftenaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Stemmermann, P.; Richers, U.
Auswirkungen des Einsatzes von Abfällen bei der Zementherstellung auf die Spurenelementgehalte von Zement und Beton.
2004. Nachrichten - Forschungszentrum Karlsruhe, 36, 213–18 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Vorträge
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Richers, U.; Stemmermann, P.
Trace element transfer into concrete due to the use of wastes.
2004. Proc.of the 19th Internat.Conf.on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, Pa., March 21-24, 2004 Chester, Pa. : The Journal of Solid Waste Technology and Management CD-ROM 
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Hartlieb, N.; Stemmermann, P.
Environmental impact of trace elements in concrete resulting from the co-incineration with conventional and secondary input materials.
2004. Proc.of the 23rd Annual Internat.Conf.on Incineration and Thermal Treatment Technologies, Phoenix, Ariz., May 10-14, 2004 College Park, Md. : University of Maryland, 2004 CD-ROM IT3-049 
Bräutigam, K. R.; Achternbosch, M.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Richers, U.; Stemmermann, P.
Impact of trace elements from secondary input materials on trace element concentrations of cement.
2004. 19th Internat.Conf.on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, Pa., March 21-24, 2004 
Hartlieb, N.; Bräutigam, K. R.; Achternbosch, M.
Development of heavy metal concentrations in cement due to increasing application of secondary input materials for cement production.
2004. Proc.of the 23rd Annual Internat.Conf.on Incineration and Thermal Treatment Technologies, Phoenix, Ariz., May 10-14, 2004 College Park, Md. : University of Maryland, 2004 CD-ROM IT3-035 
2003
Buchaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K.-R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Reßler, B.; Sardemann, G.; Richers, U.; Stemmermann, P.
Vorgehensweise und Probleme bei der Durchführung von Stoffstromanalysen.
2003. Jahrbuch des Instituts für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS). 2001/2002. Hrsg.: A. Grunwald, 72–89, Forschungszentrum Karlsruhe, Karlsruhe 
Zeitschriftenaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K.-R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Stemmermann, P.; Richers, U.
Untersuchung des Einflusses der Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken auf die Schwermetallbelastung des Produkts im Hinblick auf die Zulässigkeit der Abfallverwertung.
2003. Technikfolgenabschätzung, Theorie und Praxis, 12 (3-4), 86–90. doi:10.14512/tatup.12.3-4.86
Vorträge
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Hartlieb, N.; Kupsch, C.; Richers, U.; Stemmermann, P.
Untersuchung des Einflusses des Abfalleinsatzes in Zementwerken auf die Schwermetallbelastung des Produktes.
2003. Fachworkshop Abfallwirtschaft : Umweltaspekte der energetischen Verwertung von Abfällen in der Zement- und Kalkindustrie und Kraftwerken (ENTSORGA 2003), Köln, 23.September 2003 
Hartlieb, N.; Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.
Graded application of wastes for cement production. How to approach a ’cleaner’ product cement.
2003. 22nd Internat.Conf.on Incineration and Thermal Treatment Technologies (IT3), Orlando, Fla., May 12-16, 2003 
Hartlieb, N.; Achternbosch, M.; Bräutigam, M.
Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken - Aufklärung der Eintragspfade von Spurenelementen in den Zement mittels Stoffstromanalyse.
2003. Jahrestagung ’Umweltchemie und Ökotoxikologie - Forschung im Dienste des Umwelt- und Verbraucherschutzes’ Braunschweig, 6.-8.Oktober 2002 
2002
Zeitschriftenaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K.-R.
Stoffstromanalysen - Einführung in den Schwerpunkt.
2002. Technikfolgenabschätzung, Theorie und Praxis, 11 (1), 7–9. doi:10.14512/tatup.11.1.7
Proceedingsbeiträge
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Vehlow, J.
Transferfaktoren.
2002. 13.DVV-Kolloquium Thermische Verfahren der Abfallbehandlung : Entwicklungen, Optimierung, Bewertung ; Fachtagung, Weimar, 23.-24.September 2002 Proc. Weimar : Bauhaus-Universität, 2002, 165–74 
Vorträge
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.; Vehlow, J.
Transferfaktoren.
2002. 13.DVV-Kolloquium Thermische Verfahren der Abfallbehandlung : Entwicklungen, Optimierung, Bewertung ; Fachtagung, Weimar, 23.-24.September 2002 Proc. Weimar : Bauhaus-Universität, 2002 
Bräutigam, K. R.; Achternbosch, M.; Hartlieb, N.
Co-incineration of wastes in cement kilns. A comparison of calculated and measured concentration values of heavy metals in cement.
2002. 21st Internat.Conf.on Incineration and Thermal Treatment Technologies (IT3), New Orleans, La., May 13-17, 2002 
2001
Buchaufsätze
Achternbosch, M.; Bräutigam, K.-R.
Mitverbrennung von Sekundärbrennstoffen in Zementwerken.
2001. 1999/2000 Jahrbuch des Instituts für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS). Hrsg.: A. Grunwald, 142–147, Forschungszentrum Karlsruhe, Karlsruhe 
Vorträge
Achternbosch, M.; Bräutigam, K. R.
Co-incineration of secondary fuels in cement kilns.
2001. 3rd Internat.Symp.on Incineration, Bruxelles, B, July 2-4, 2001 
Bräutigam, K.-R.; Achternbosch, M.
Co-Incineration of Wastes in Cement Kilns-Mass Balances of selected Heavy Metals.
2001. International Conference on Thermal Treatment Technologies (IT3 2001), Philadelphia, PA, USA, 14.–18. Mai 2001 

Kontakt

Dr. Matthias Achternbosch
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 030-28491-201
E-Mail