Für die Zement- bzw. Betonindustrie stellt die Decarbonisierung die größte Herausforderung in den letzten Jahrzehnten dar. Dieses Ziel soll in unterschiedlichen Schritten bis zum Jahr 2050 erreicht werden. 

Ein wichtiger Meilenstein hierfür ist die Ermittlung des Potentials der Carbonatisierung (Aufnahmepotential von CO₂) von aufbereitetem Recyclingmaterial. In Österreich sind die Erfahrungen, Umsetzungsmöglichkeiten und das tatsächlich erreichbare CO₂-Aufnahmepotential von aufbereitetem Betonmaterial und die möglichen Auswirkungen auf die Produkteigenschaften (bei anschließender Verwendung des carbonatisierten Materials) nicht vorhanden und sollen in diesem Forschungsprojekt erarbeitet werden. 

Durch die Forschungsarbeit soll es möglich sein, die Carbonatisierungstiefe bzw. das CO₂-Aufnahmepotential von aufbereitetem Betonbruch unter natürlicher Behandlung und forcierter Einwirkung zu quantifizieren und so eine Bilanzierung von zementgebundenen Baustoffen in Österreich zu ermöglichen. Darüber hinaus soll der Einfluss des Einsatzes von carbonatisierten Recyclingbaustoffen auf Produkteigenschaften und Dauerhaftigkeit der Betonerzeugnisse ermittelt und dadurch mögliche Einsatzpotentiale und Grenzen aufgezeigt werden. Dadurch kann durch das gegenständliche Projekt ein erheblicher Beitrag zur CO₂-Minderung durch mineralische Baustoffe geleistet werden.

Zur Ermittlung des natürlichen CO₂-Aufnahmepotenzials werden ca. 300 Tonnen Betonbruch unterschiedlicher Fraktionen in 16 Schüttungen über vier Jahre Projektlaufzeit gelagert, regelmäßig belüftet, beprobt und untersucht. Dazu wurde im Zementwerk Wopfing eine Bypass-Anlage mit einem Begasungsreaktor am Wärmetauscher konzipiert und errichtet, der CO₂-haltigen Abgasstrom direkt aus dem Kamin abzieht. Die carbonatisierten bzw. CO₂-gesättigten Fraktionen werden anschließend in Zementen als Betonfeinanteil und in Betonen als Gesteinskörnung eingesetzt und die Eigenschaften der Produkte untersucht.

Der erste Abschnitt des Forschungsprojekt hat im Jahr 2023 stattgefunden (Infos gibt es hier). Der zweite Abschnitt ist bis 31.3.2025 gelaufen.

Versuch im Zementwerk

Im Zementwerk in Wietersdorf wurde 200 Tonnen Betonbrechsand vom Rückbau des Umspannwerks in Treibach aufbereitet. Das Material wurde in der Rohmühle aufgegeben, dort wird das Mahlgut weiter zerkleinert und kommt mit heißem, CO₂-reichen Ofenabgas in Berührung. Dabei verhindert die permanente und intensive Zerkleinerung die Ausbildung von Verklebungen. Die Messungen der Smart Minerals ergaben, dass 31 kg CO₂ pro m³ Betonabbruch aufgenommen wurden. Verglichen wurde auch mit einer Maximalaufnahme desselben Betonbruchs in reinem CO₂. Die Aufbereitung und Begasung in der Rohmühle ist insofern vorteilhaft, als dass die Carbonatisierung im Rahmen einer Integration in bestehende Prozessschritte erfolgt.

Für Standorte mit hohem Aufkommen von Altbeton eröffnen sich hier interessante Kooperationen zwischen Aufbereitern und der Verwertung im Zementwerk. Das carbonatisierte Betonrecyclingmehl wurde als Zumahlstoff für die Herstellung von Zementen (CEM II/B-M und CEM II/C-M) eingesetzt.

Das carbonatisierte Betonrecylingmehl wurde anstelle von Kalkstein dem Zement zugeführt, d.h. es durchläuft nicht den Ofenprozess beim Klinkerbrennen. Mittels mörteltechnischer und betontechnologischer Nachweise konnte gezeigt werden, dass die Produkteigenschaften des Zements gleichwertig sind. Erste Ergebnisse dazu wurden in der Zeitschrift Zement+Beton 2_26 publiziert.

Im 4. und letzten Forschungsjahr wird neben der laufenden natürlichen Carbonatisierung und der forcierten Carbonatisierung im Zementwerk der Schwerpunkt auf Pflastersteine gesetzt. Bei der Herstellung von Pflastersteinen wird während dem Erhärtungsprozess CO₂ beaufschlagt, die Eigenschaften dieser forcierten Carbonatisierung werden dokumentiert und optimiert. Die Bedingungen und Einflussfaktoren wie Temperatur, Feuchte, CO₂-Gehalt für einen „durchcarbonatisierten Pflasterstein“ werden eruiert.

Das Projekt läuft noch bis März 2027.

Link zum Projekt FGG-Projektdatenbank