En ny tilgang til genbrug af byggeaffald

Byggebranchen er en af ​​de mest ressourcekrævende sektorer i den tyske økonomi. Nationens bygninger udgør et stort lager af råvarer, huser omkring 100 milliarder tons materialer, der kunne genvindes og returneres til materialekredsløbet ved slutningen af ​​deres levetid. Fire Fraunhofer-institutter er gået sammen i BauCycle-projektet for at sætte gang i genanvendelse af fine partikelfraktioner af sand og grus, som ikke kan genvindes i dag til genbrug i yderligere byggeprojekter. Forskerholdet vil præsentere resultaterne af deres arbejde på BAU-messen 2019 i München fra den 14. til den 19. januar. Udstillingsvinduet på stand 528 i hal C2 vil vise porebetonblokke lavet af genbrugsbrokker, akustiske byggematerialer, og komponenter fremstillet af mineralgranulater.

Efter en dag på stranden, sand synes næppe at være mangelvare. Tilsyneladende bedrager, for denne værdifulde vare bliver knap i mange lande, en af ​​grundene er det globale byggeboom. Det kræver bjerge af beton, som for det meste består af sand og grus, at bygge hoteller, indkøbscentre og industriparker. Dubai, for eksempel, måtte importere australsk sand for at rejse Burj Khalifa skyskraberen; dets eget ørkensand var dårligt egnet til dette formål. Selv Tysklands aflejringer af grus og sand svinder ind, som en nylig rapport fra Federal Institute for Geosciences and Natural Resources bemærkede.

I hele verden, omkring 40 milliarder tons sand og grus bliver brugt op hvert år. I samme tidsrum i Tyskland, nedrevet bygninger og infrastruktur efterlader omkring fem millioner tons finkornet bygningsbrokker. Til dato, det er endt på lossepladser eller er blevet brugt til vejbyggeri; upcycling var uhørt. Dette fik Fraunhofer Institutes for Building Physics IBP, for materialeflow og logistik IML, for miljø, Sikkerhed og energiteknologi UMSICHT, og for Optronics, Systemteknologi og billedanalyse IOSB (se boks) for at lancere et projekt kaldet BauCycle til genanvendelse af byggeaffald. Deres mål er at omdanne denne blanding af mineraler til en bæredygtig ressource og demonstrere potentielle anvendelser i byggeriet. Et specifikt mål er at genanvende partikler af mineralsk byggeaffald, der måler mindre end to millimeter i diameter. For at gøre det, forskerne udvikler innovative sorteringsprocesser og byggematerialer af høj kvalitet. Og for at dække hele værdikæden, de planlægger også at etablere en dynamisk markedsplatform, hvor råvarer handles som råvarer.

"Byggesand er ikke overflod; i Europa, for eksempel, sand er en mangelvare i Sverige og Frankrig. Den konventionelle metode til behandling af murbrokker er at knuse det. Komponenter på under to millimeter sigtes fra og ender på lossepladsen. Hvis denne finkornede bygningsbrokker – som hovedsageligt består af kalksandsten, mursten, beton og små mængder gips – skulle genbruges, dette kan afhjælpe sandmanglen på lang sigt, " siger Fraunhofer IBP-forsker Dr. Volker Thome, projektets leder.

Opto-pneumatisk sortering til fine fraktioner

Det første skridt er at sortere murbrokkernes heterogene indhold. Gipspartikler skal udskilles selektivt – de er afgørende for betonfraktionens genanvendelighed. Forskerne udviklede en opto-pneumatisk detektor, der gør det muligt at adskille fine fraktioner på basis af farven, lysstyrke og kemisk sammensætning af partiklerne; det er endda i stand til at skelne sulfater fra silikater. "Affaldskomponenterne placeres på et transportbånd, der transporterer dem forbi et infrarødt kamera udstyret med specielle filtre til at registrere de forskellige fine fraktioner. Partiklerne falder af enden af ​​båndet i frit fald, forbi dyser, der skyder hovedkomponenterne ind i forskellige beholdere med målrettede trykluftstød, siger Thome, beskriver denne optiske computerteknik. Dr. Thome og hans team er lykkedes med at differentiere en millimeter partikler. Denne teknologi kan opnå en gennemstrømning på 1,5 tons i timen.

Fremstilling af porebeton af murbrokker

I det bedste tilfælde, fire rene tilslag kan genbruges og genbruges til fremstilling af porebeton, et let byggemateriale med gode varmeisoleringsegenskaber. Den er velegnet til at bygge to-etagers huse og som indendørs isolering. Forsøg har vist, at tilslag af beton og kalksandsten også er genanvendelige og kan tjene som et sekundært råmateriale til fremstilling af konkurrencedygtige kvaliteter af porebeton. Forskerne opnåede de bedste resultater med en blanding af 80 procent kalksandsten og 20 procent genvundet beton. Et andet projektfund var, at en kombination af mursten og genvundet beton kan bruges til at fremstille geopolymerer, et cementfrit byggemateriale, der er stærkt og syrefast, meget som beton. Geopolymerer har den ekstra fordel ved et meget lavt kulstofaftryk.

Forskerne lavede forskellige komponenter for at demonstrere genanvendelsespotentialet af byggeaffald. Disse vil være fremtrædende på Fraunhofer-standen (stand 538 i hal C2) på BAU-messen i München fra den 14. til den 19. januar. Et team af eksperter vil vise prøver af forskellige porebetonblandinger, facadebeklædning lavet af geopolymerer, og en prototype af en lydabsorberende, åben-poret panel lavet af granulater. "I tests, vores akustiske komponent lavet af sekundære råmaterialer udviste de samme lydabsorberende egenskaber som produkter, der er tilgængelige på markedet, siger Thome.

Råvareudveksling på tegnebrættet

Der er planer om at etablere en råvarebørs, hvor råvareleverandører og genbrugsvirksomheder kan tilbyde deres produkter. 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.