De bouwsector is een van de meest hulpbronnenintensieve sectoren van de Duitse economie. De gebouwen van het land vormen een enorme voorraad grondstoffen, met zo'n 100 miljard ton materialen die aan het einde van hun levensduur kunnen worden teruggewonnen en teruggebracht in de materiaalkringloop. Vier Fraunhofer-instituten hebben hun krachten gebundeld in het BauCycle-project om de recycling van fijne zand- en grindfracties die vandaag niet kunnen worden teruggewonnen voor hergebruik in verdere bouwprojecten een kickstart te geven. Het onderzoeksteam zal de resultaten van hun werk presenteren op de BAU-beurs 2019 in München van 14 tot 19 januari. De vitrine op stand 528 in hal C2 zal bestaan ​​uit gasbetonblokken gemaakt van gerecycled puin, akoestische bouwmaterialen, en componenten gemaakt van mineraalgranulaat.

Na een dag op het strand, zand lijkt nauwelijks schaars te zijn. Schijn bedriegt, want dit waardevolle goed wordt in veel landen schaars, een van de redenen is de wereldwijde bouwhausse. Er zijn bergen beton voor nodig, die voornamelijk uit zand en grind bestaat, hotels bouwen, winkelcentra en industrieterreinen. Dubai, bijvoorbeeld, moest Australisch zand importeren om de Burj Khalifa-wolkenkrabber te bouwen; zijn eigen woestijnzand was hier niet geschikt voor. Zelfs de afzettingen van grind en zand in Duitsland nemen af, zoals een recent rapport van het Federaal Instituut voor Geowetenschappen en Natuurlijke Hulpbronnen opmerkte.

Wereldwijd, Jaarlijks wordt zo'n 40 miljard ton zand en grind verbruikt. In dezelfde periode in Duitsland, gesloopte gebouwen en infrastructuur laten ongeveer vijf miljoen ton fijnkorrelig bouwpuin achter. Daten, het is op stortplaatsen terechtgekomen of is gebruikt in de wegenbouw; upcycling was ongehoord. Dit leidde tot de Fraunhofer Institutes for Building Physics IBP, voor Materiaalstroom en Logistiek IML, voor milieu, Veiligheid en energietechnologie UMSIHT, en voor optronica, Systeemtechnologie en beeldanalyse IOSB (zie kader) om een ​​project genaamd BauCycle te lanceren om bouwafval te recyclen. Hun doel is om deze mix van mineralen om te zetten in een duurzame hulpbron en mogelijke toepassingen in de bouw te demonstreren. Een specifiek doel is het recyclen van deeltjes mineraal bouwafval met een diameter van minder dan twee millimeter. Om dit te doen, de onderzoekers ontwikkelen innovatieve sorteerprocessen en hoogwaardige bouwmaterialen. En om de hele waardeketen te bestrijken, ze zijn ook van plan een dynamisch marktplatform op te zetten waar grondstoffen als handelswaar worden verhandeld.

"Bouwzand is niet overvloedig; in Europa, bijvoorbeeld, zand is schaars in Zweden en Frankrijk. De conventionele methode om puin te behandelen is om het te verpletteren. Onderdelen van minder dan twee millimeter worden uitgezeefd en komen op de vuilstort terecht. Als dit fijnkorrelige bouwpuin – dat voornamelijk uit kalkzandsteen bestaat, bakstenen, beton en kleine hoeveelheden gips – zouden worden gerecycled, dit zou het zandtekort op lange termijn kunnen verhelpen, " zegt Fraunhofer IBP-wetenschapper Dr. Volker Thome, de projectleider.

Opto-pneumatisch sorteren voor fijne fracties

De eerste stap is het sorteren van de heterogene inhoud van het puin. Gipsdeeltjes moeten selectief worden gescheiden – ze zijn bepalend voor de recycleerbaarheid van de betonfractie. De onderzoekers ontwikkelden een opto-pneumatische detector waarmee fijne fracties kunnen worden gescheiden op basis van de kleur, helderheid en chemische samenstelling van de deeltjes; het is zelfs in staat om sulfaten van silicaten te onderscheiden. "De afvalcomponenten worden op een transportband geplaatst die ze langs een infraroodcamera voert die is uitgerust met speciale filters om de verschillende fijne fracties te detecteren. De deeltjes vallen in vrije val van het uiteinde van de band, verleden sproeiers die de hoofdcomponenten in verschillende containers schieten met gerichte stoten van perslucht, " zegt Thome, beschrijving van deze optische computertechniek. Dr. Thome en zijn team zijn erin geslaagd deeltjes van één millimeter te onderscheiden. Deze technologie kan een doorvoer van 1,5 ton per uur halen.

Cellenbeton maken van bouwpuin

In het gunstigste geval, vier schone aggregaten kunnen worden gerecycled en hergebruikt om cellenbeton te produceren, een licht bouwmateriaal met goede warmte-isolerende eigenschappen. Het is geschikt voor het bouwen van huizen met twee verdiepingen en als isolatie binnenshuis. Tests hebben aangetoond dat toeslagstoffen van beton en kalkzandsteen ook recyclebaar zijn en kunnen dienen als secundaire grondstof voor het maken van concurrerende soorten gasbeton. De beste resultaten behaalden de wetenschappers met een mix van 80 procent kalkzandsteen en 20 procent teruggewonnen beton. Een andere projectbevinding was dat een combinatie van bakstenen en teruggewonnen beton kan worden gebruikt om geopolymeren te maken, een cementvrij bouwmateriaal dat sterk en zuurbestendig is, net als beton. Geopolymeren hebben als bijkomend voordeel een zeer lage CO2-voetafdruk.

De onderzoekers maakten verschillende onderdelen om het recyclingpotentieel van bouwafval aan te tonen. Deze zullen prominent aanwezig zijn op de Fraunhofer-stand (stand 538 in hal C2) op de BAU-beurs in München van 14 tot 19 januari. Een team van experts zal monsters tonen van verschillende gasbetonmengsels, gevelbekleding van geopolymeren, en een prototype van een geluidsabsorberende, paneel met open poriën van granulaten. "Bij testen onze akoestische component gemaakt van secundaire grondstoffen vertoonde dezelfde geluidsabsorberende eigenschappen als producten die op de markt verkrijgbaar zijn, ' zegt Thome.

Grondstoffenbeurs op de tekentafel

Plans are underway to establish a commodities exchange where raw material vendors and recycling companies can offer their products. Building material manufacturers will be able to buy source materials on this platform. "Recycled products have yet to be sold on established markets. There is a lack of confidence in and knowledge of these secondary raw materials. We want to close this gap with a commodities exchange, " says the project manager by way of explanation.

This recycling concept for fine-grained construction materials is also applicable to other industries that work with similar fine fractions. Many mechanical processing plants such as glass-recycling and mining-industry facilities produce this type of waste.