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
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
Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete
2008. International Forum on Improved Management of Cement Kiln for a Better Environment, Seoul, Korea, February 26, 2008, 19–37, National Institute of Environmental Research
Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete
2008. International Forum on Improved Management of Cement Kiln for a Better Environment (2008), Seoul, Südkorea, 26. Februar 2008
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
Auswirkungen des Einsatzes von Abfällen bei der Zementherstellung auf die Spurenelementgehalte von Zement und Beton
2004. Nachrichten - Forschungszentrum Karlsruhe, 36, 213–18
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
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
Application of sensitivity considerations within material flow analysis taking trace element balances for the production of cement as an example
2004. Con Account Meeting, Zürich, CH, October 10-12, 2004
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
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
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 (FZKA)
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
Co-incineration of wastes in cement Kilns - determination of input pathways of trace elements in cement by material flow analysis
2003. Fresenius Environmental Bulletin, 12, 629–35
Heavy metals in cement and concrete resulting from the co-incineration of wastes in cement kilns with regard to the legitimacy of waste utilisation
2003. FZKA. doi:10.5445/IR/270055717
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
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
Stoffstromanalysen - Einführung in den Schwerpunkt
2002. Technikfolgenabschätzung, Theorie und Praxis, 11 (1), 7–9. doi:10.14512/tatup.11.1.7
Transferfaktoren
2002. 13. DVV-Kolloquium Thermische Verfahren der Abfallbehandlung - Entwicklungen, Optimierung, Bewertung : Fachtagung 23. und 24. September 2002, Weimar. Hrsg.: M. Beckmann, 165–174, Bauhaus-Univ. Weimar, Univ.-Verl
Transferfaktoren
2002. 13. DVV-Kolloquium Thermische Verfahren der Abfallbehandlung : Entwicklungen, Optimierung, Bewertung ; Fachtagung (2002), Weimar, Deutschland, 23.–24. September 2002
Einsatz von Sekundärbrennstoffen und Sekundärrohstoffen zur Herstellung von Klinker und Zement
2002. Vortr.: Technische Universität Wien, A, 4.März 2002
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
Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken - Aufklärung der Eintragspfade von Spurenelementen in den Zement mittels Stoffstromanalyse
2002. Jahrestagung Umweltchemie und Ökotoxikologie - Forschung im Dienste des Umwelt- und Verbraucherschutzes (2002), Braunschweig, Deutschland, 6.–8. Oktober 2002
Mitverbrennung von Sekundärbrennstoffen in Zementwerken
2001. 1999/2000 Jahrbuch des Instituts für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS). Hrsg.: A. Grunwald, 142–147, Forschungszentrum Karlsruhe (FZKA)
Co-incineration of secondary fuels in cement kilns
2001. 3rd Internat.Symp.on Incineration, Bruxelles, B, July 2-4, 2001
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