R3C2
Recycling of wastewater and low quality mineral building waste with the help of bio-cementation for use as aggregate in structural resource efficient concrete
Forschungsgebiet:
- Laufzeit:
- 01.03.2024 - 28.02.2028
- Projektstatus:
- laufend
- Einrichtungen:
- Fakultät für Bauingenieurwesen Fakultät für Wirtschaftsingenieurwesen Institut für Material- und Bauforschung (IMB)
- Projektleitung:
- Prof. Dr.-Ing. Andrea Kustermann, Prof. Dr. Thorsten Stengel, Prof. Dr. Robert Huber
- Drittmittelart:
- Stiftung
- Projektart:
- Forschung
Trotz einer hohen Recyclingquote von ca. 78 % fallen in Deutschland immer noch große Mengen mineralischer Bauabfälle aus dem Abriss von Gebäuden (ca. 13 Millionen Tonnen jährlich) an. Vor allem minderwertiger, mineralischer Bauschutt wie z.B. abgerissener Putz, Mörtel und Mauerwerk wird aufgrund seiner hohen Porosität nicht wiederverwertet und nach wie vor deponiert.
Biozementierende Organismen bilden unter bestimmten Bedingungen Carbonat-Ionen, welche mit Calcium-Ionen als Calcium-Carbonat ausfallen. Dieser Prozess der Kalkausscheidung durch Mikroorganismen ist auch als mikrobiell induzierte Calcit-Präzipitation (MICP) bekannt. Das präzipitierte Calcium-Carbonat ermöglicht einen Verschluss von Poren in mineralischen Materialien, wodurch sich die Porosität von Oberflächen vermindern lässt. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Oberflächenbehandlung zeichnet sich das MICP-Verfahren durch seine bessere Umweltfreundlichkeit aus, da das Wachstum biozementierender Organismen hauptsächlich auf nachhaltigen Ressourcen basiert.
Abb.: links: Mineralischer Bauschutt, rechts: Biozementierende Bakterienzellen (glatte, stäbchenförmige Strukturen) mit präzipitiertem Calcium-Carbonat (kristalline Strukturen)
Ein wesentliches Problem der MICP-Anwendung im industriellen Maßstab sind jedoch die hohen Kosten, welche hauptsächlich durch teure Nährmedienbestandteile bedingt sind. Um diese Problematik zu überwinden, sollen die im Projekt eingesetzten Bakterien, nach Optimierung des Kultivierungsverfahren, z.B. in Nebenströmen (auch Abwässern) der Lebensmittelindustrie kultiviert werden. Neben der verbesserten Wirtschaftlichkeit trägt dieser zirkuläre Ansatz auch zu einer effizienteren Nutzung von Ressourcen bei. Durch diesen Ansatz soll mineralischer Bauschutt geringer Qualität aufbereitet werden, um ihn als Gesteinskörnung für die erneute Herstellung von Konstruktionsbeton einsetzen zu können. Darüber hinaus werden Mikro- und Nanopartikel aus minderwertigen mineralischen Bauabfällen durch thermische und mechanische Behandlungen aktiviert, sodass diese in Beton als Zementersatz Anwendung finden können. Dadurch lässt sich die CO2-Bilanz von rezyklierten Bauschutt und auch von Recyclingbeton weiter deutlich verbessern.
Durch das Recycling zweier verschiedener Abfallstoffe (Abwasser aus der Lebensmittelindustrie; minderwertiger, mineralischer Bauschutt) auf drei verschiedene Weisen (Bauschutt als Gesteinskörnung, Abwasser als Nährmedium, aktivierter Recyclingsand als Zementersatz) soll der Materialkreislauf für die Herstellung von Konstruktionsbeton durch dieses Projekt (R3C2) erheblich verbessert werden.
Für dieses interdisziplinäre Forschungsprojekt haben sich Forschende der Fakultäten für Wirtschafts- sowie Bauingenieurwesen der Hochschule München zusammengeschlossen. Das Projekt wird von der Volkswagen Stiftung in der Initiative „Zirkularität mit rezyklierten und biogenen Rohstoffen“ gefördert.
Projektförderung
