Closed-loop recycling of autoclaved aerated concrete ... · A recycling raw material with precisely the quali-ties needed to fulfil the demands for the application range (grain size

183© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Mauerwerk 20 (2016), Heft 3

Articles – Fachthemen

DOI: 10.1002/dama.201600695Oliver Kreft

Closed-loop recycling of autoclaved aerated concrete Geschlossener Recyclingkreislauf für Porenbeton

Xella Technology and Research , in a pilot study with the Ham-burg-based Otto Dörner GmbH waste management company and the Ytong plant in Wedel, has been testing since 2013 how and in what amounts autoclaved aerated concrete (AAC) remains from demolished buildings or from waste disposal sites can be reused for new AAC production. The processing of the salvaged AAC-material should conform to the current technical standard: return of mixed demolition rubble, separation of contaminants (by metal separation, air density separation, swim-sink separation, manual resorting), pre-treatment in the crusher and sieves for predetermined grain size ranges. This is where grain sizes or moisture content, heavy metals, bitumen, sulphate or other impu-rities are analysed in detail. The sorting accuracy as performed by Otto Dörner has shown to be sufficient for reuse through rein-troduction into AAC-production. Up to 15 % salvaged AAC pre-pared in such a manner can be effortlessly reused. A sample pro-duction of AAC quality grade P4-0.55 with granulated salvaged AAC in the Ytong plant in Wedel was successful.

Keywords: autoclaved aerated concrete (AAC); sustainability; demolition waste; recycling; purity of sorted material

1 Introduction1.1 Waste statistics

Of approximately 386 million tonnes of waste produced in Germany in 2013 [1], almost 200 million tonnes consisted of construction and demolition waste, according to the Federal Statistical Office (Table 1), which can furthermore be separated into material groups of mineral-based demo-lition rubble, road construction waste and construction site waste including AAC, as well as gypsum-based con-struction waste. Large parts of this waste can be reused as aggregates in recycling construction materials, i. e. in road construction, production of asphalt and concrete or in landfill construction (Table 2). Remaining construction waste – AAC is not an exception here (Fig. 1) – is land-filled. AAC contains a certain minimum amount of sul-phate. In case recycling is not intended or possible, AAC is to be disposed in Germany on Class 1 landfills for mu-nicipal waste [3], [4].

In einer gemeinsam mit dem Hamburger Entsorgungsunterneh-men Otto Dörner GmbH und dem Ytong-Werk Wedel durchgeführ-ten Pilotstudie überprüft die Xella Technologie- und Forschungs-gesellschaft seit 2013, wie und in welchen Mengen sich Porenbe-tonreste aus Abbruchhäusern oder von Deponien für die erneute Porenbetonproduktion wiederverwenden lassen. Hier werden z. B. die Korngrößen oder der Gehalt an Feuchtigkeit, Schwermetal-len, Bitumen, Sulfat oder sonstigen Fremd- und Störstoffen analy-siert. Die Aufbereitung des Altmaterials soll dem derzeitigen technischen Standard entsprechen: Rücknahme von gemischtem Bauschutt, Abtrennung von Fremdstoffen (Metallabscheidung, Windsichtung, Sink-Schwimm-Trennung, manuelle Nachsortie-rung), Vorzerkleinerung im Brecher und Sieben für festgelegte Körnungsbänder. Es zeigte sich, dass die bei Otto Dörner erzielte Sortenreinheit für eine Wiederverwertung durch Rückführung in die Produktion ausreichend ist. Derartig aufbereiteter Altporen-beton kann ohne Mühe zu bis zu 15 % in der Produktion einge-setzt werden. Eine Probeproduktion von Porenbeton der Güte-klasse P4-0,55 mit granuliertem Altporenbeton im Ytong-Werk Wedel verlief erfolgreich.

Stichworte: Porenbeton; Nachhaltigkeit; Abbruchmaterial; Recycling; Sortenreinheit

1 Einleitung1.1 Abfallstatistik

Von den rund 386 Mio. t Müll, die 2013 in Deutschland angefallen sind [1], waren nach Angaben des Statistischen Bundesamtes knapp 200 Mio. t Bau- und Abbruchabfälle (Tabelle 1), die sich in die Stoffgruppen mineralischer Bau-schutt, Straßenaufbruch und Baustellenabfälle einschließ-lich Porenbeton sowie Bauabfälle auf Gipsbasis aufteilen. Große Anteile dieser Abfälle können als Gesteinskörnun-gen in Recyclingbaustoffen z. B. im Straßenbau, in der As-phalt- und Betonherstellung oder im Deponiebau wieder-verwertet werden (Tabelle 2). Alle übrigen Baustellenab-fälle – Porenbeton bildet hier keine Ausnahme (Bild 1) – werden deponiert. Porenbeton enthält eine Minder-menge Sulfat (im DEV S4-Eluat typischerweise unter 2 000 mg/l) und wird, sofern eine Wiederverwertung nicht beabsichtigt oder möglich ist, nach [3], [4] in Deutschland auf Deponien der Klasse 1 verbracht.

O. Kreft · Closed-loop recycling of autoclaved aerated concrete

184 Mauerwerk 20 (2016), Heft 3

In 2004, approx. 3.6 million m3 AAC were produced, including 250 000 m3 reinforced prefabricated AAC-ele-ments [5]. In contrast, the amount of AAC in building de-molitions is estimated to be a half to one million tonnes per year (Table 1). Because of the continuously increasing amount of AAC structures – the amount of AAC units and prefab elements manufactured and installed in Germany has increased six fold annually since 1952 – increased amounts from demolition and dismantling can be assumed as well.

1.2 Waste processing

The EU has declared the goal to achieve a recycling rate of a minimum of 70 % for construction and demolition waste [6]. The challenge lies in creating high quality recy-cling from the often very heterogenous demolition debris [7], [8]. The purity of the sorted material presents the de-termining factor for a high quality reuse of demolition debris. A recycling raw material with precisely the quali-ties needed to fulfil the demands for the application range (grain size distribution, chemical composition, physical qualities) can only be achieved by a target-specific pro-cessing. The processing procedure can be divided into three steps: – crushing and disaggregation – grading with sieves– sorting, with procedures chosen according to the de-

sired type and amount of foreign materials and desired end product quality

2004 wurden in Deutschland ca. 3,6 Mio. m3 Poren-beton produziert, darunter 250 000 m3 bewehrte Montage-bauteile [5]. Demgegenüber wird die beim Gebäudeab-bruch anfallende Porenbetonmenge auf eine halbe bis eine Million Tonnen pro Jahr geschätzt (Tabelle 1). Aufgrund des kontinuierlich steigenden Bestands an Porenbeton-Bauwerken – seit 1952 hat sich die jährlich in Deutschland hergestellte und abgesetzte Menge an Porenbetonsteinen und Montagebauteilen versechsfacht – ist davon auszuge-hen, dass die aus Abbruch und Rückbau anfallenden Men-gen stetig zunehmen werden.

1.2 Aufbereitung

Erklärtes Ziel der EU ist es, bis zum Jahr 2020 eine Recyc-lingquote von mindestens 70 % bei Bau- und Abbruchab-

Table 1. Annual waste flux of building materials in Ger-many, 2013 (sources: Federal Statistical Office [1] and Bau-haus Universität Weimar, Lehrstuhl für Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung, 2010*)Tabelle 1. Jährliche Abfallströme von Baustoffen in Deutschland, 2013 (Quellen: Deutsches Statistisches Bun-desamt [1] und Bauhaus Universität Weimar, Lehrstuhl für Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung, 2010*)

Annual yields / Jährliches Aufkommen[Mio. t]

Waste type / Abfallart

385.7 Total waste yield / Gesamt-Abfallaufkom-men

202.7 Construction and demolition waste / Bau- und Abbruchabfälle

Includes / davon:

115.5 Soil, rocks/stones and dredged materials / Boden, Steine und Baggergut

52.2 Concrete, bricks, tiles and ceramic / Beton, Ziegel, Fliesen und Keramik

18.3 Bituminous mixtures, tar and tar-containing products / Bitumengemische, Kohlenteer und teerhaltige Produkte

16.7 Other construction and demolition waste / Übrige Bau- und Abbruchabfälle

Includes / davon:

0.5 – 1.0 AAC waste* / Porenbetonabfall*

Table 2. Reuse of construction materials in Germany, 2012 (source: Monitoring report of the Kreislaufwirtschaft Bau [2])Tabelle 2. Wiederverwertung von Baustoffen in Deutsch-land, 2012 (Quelle: Monitoringbericht der Kreislaufwirt-schaft Bau [2])

Annual yields / Jähr-liches Aufkommen[Mio. t]

Type of use / Art der Verwertung

34.2 Road construction / Straßenbau

13.4 Earthwork / Erdbau

12.6 Asphalt and concrete production / Asphalt- und Betonherstellung

6.0 Other uses / Sonstige Verwertung

Fig. 1. Yield/Use of AAC-waste in Germany, 2009. Data from a total of 109 German sorting and recycling companies 2009 (TH, BW, NRW, RP, HE, B) (Source: Bauhaus Universität Weimar, Lehrstuhl für Aufbe-reitung von Baustoffen und Wiederverwertung und Bun-desverband Porenbeton Deutschland, 2010)Bild 1. Annahme/Verwertung von Porenbetonabfall in Deutschland, 2009. Daten von insgesamt 109 deutschen Aufbereitungs-/Recyclingfirmen 2009 (TH, BW, NRW, RP, HE, B) (Quelle: Bauhaus Universität Weimar, Lehrstuhl für Aufbe-reitung von Baustoffen und Wiederverwertung und Bun-desverband Porenbeton Deutschland, 2010)

O. Kreft · Geschlossener Recyclingkreislauf für Porenbeton

185Mauerwerk 20 (2016), Heft 3

fällen zu erreichen [6]. Die Herausforderung besteht darin, diese – häufig sehr heterogenen – Abbruchmassen in Zu-kunft einem möglichst hochwertigen Recycling zuzuführen [7], [8]. Für eine hochwertige Wiederverwertung von Ab-bruchabfällen stellt die Sortenreinheit die entscheidende Voraussetzung dar. Nur durch gezielte Aufbereitung des Abbruchmaterials lässt sich ein Recycling-Rohstoff mit exakt denjenigen Eigenschaften (Korngrößenverteilung, chemische Zusammensetzung, physikalische Eigenschaf-ten) erzeugen, die den Anforderungen für das jeweilige Einsatzgebiet entsprechen. Grundsätzlich lassen sich die Aufbereitungsschritte in drei Verfahrensstufen einteilen:– Zerkleinern und Aufschließen mittels Brechern – Klassieren mit Hilfe von Sieben

– Sortieren, wobei die Sortierverfahren entsprechend der Art und der Menge der Fremdstoffe und der gewünsch-ten Endproduktqualität gewählt werden.

Die Klassifizierung der Verfahren erfolgt nach trockenen und nassen Verfahren, nach den genutzten physikalischen Eigenschaften und nach der Aufgabe im Verfahrensablauf [9].

2 Porenbetonrecycling

Bei der Produktion fällt immer auch Porenbetonbruch an, der entweder zu Porenbetongranulat weiter veredelt wird oder in gebrochener Form als Zuschlag in die laufende Produktion von Porenbeton zurückgeführt wird. Sorten-reine Porenbetonreste können von den Porenbetonherstel-lern zurückgenommen und wieder- bzw. weiterverwertet werden. Dies wird für Produktionsbruch bereits seit Jahr-zehnten praktiziert. Die Frage ist aber, was mit nicht sor-tenreinem Bauschutt passiert. Bei der Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft in Emstal und Brück bei Berlin wird seit 2011 (seit 2013 gemeinsam mit der Otto Dörner Entsorgung GmbH) geprüft, welche Fremdmaterialbei-mengungen auftreten können bzw. tolerierbar sind [10]. Hinsichtlich Sortenreinheit wurden in der Vergangenheit deutliche Unterschiede festgestellt: Stichproben wiesen häufig Reste von Fliesen/Keramik, Korrosionsschutz, Gips, Putz, Polystyrol oder Bitumen auf (Bild 2). Derarti-

The classification of the procedures follows either wet or dry treatment, applied physical parameters or point of en-try in the process flow [9].

2 Recycling of autoclaved aerated concrete

In production, demolished AAC always incurs and is ei-ther further refined into AAC granulate or is added in bro-ken form to the ongoing production of AAC. Manufactur-ers of AAC can take back and reuse AAC mono-material. This practice has already been in effect for years. The ques-tion is what happens with poorly sorted demolition rubble. The Xella Technology and Research in Emstal and Brück close to Berlin have been conducting tests since 2011 (since 2013 together with Otto Dörner GmbH waste man-agement company) to determine which foreign particle conditions can occur and be tolerable [10]. The following clear differences regarding the purity of sorted material have been determined in the past: random sampling often found remains of tiles/ceramics, corrosion protection, plaster, render, polystyrene or bitumen (Fig. 2). Such raw materials are not suitable for the production of high-qual-ity AAC. For instance, bitumen-residues from waterproof-ing of roofs can involve stains in the fresh AAC. Nails, screws, anchor, etc. from previous usages can lead to pro-duction damages.

Samples from other suppliers showed a sufficiently high purity of sorted material. An example for preparation suitable for AAC recycling is the Otto Dörner GmbH waste management company’s commercial waste sorting plant. The site in Hamburg-Ottensen takes in approx. 500 000 t of mixed demolition rubble (gypsum fibreboard, gypsum plasterboard, plastics, construction films, insula-tion materials, glass, wood, cables, carpet and wallpaper remains) per year. After crushing and classifying, the preparation is a multi-stepped process: an air density sep-aration process removes light impurities such as wood, polystyrene or plastic fibres. Ferrous metals are removed with magnetic separators (overbelt magnets). At some sta-tions (i. e. for plastics), a sensor-supported sorting is used. For things that cannot be sorted out, a swim-sink separa-tion process is used: when placed in a water tub, materials

Fig. 2. AAC-waste with large portions of impurities not suitable for reuse Bild 2. Für die Wiederverwertung in der Porenbetonproduktion ungeeignete Altporenbeton-Proben mit hohem Fremdstoff-anteil



Fig. 3. Material flows in the Otto Dörner Entsorgung GmbH commercial waste sorting plant, Hamburg, Germany; relevant sorting steps for the preparation of pure ACC are shown in grey

Bild 3. Materialströme in der Gewerbeabfallsortieranlage von Otto Dörner Entsorgung GmbH, Hamburg, Deutschland; für die Bereitstellung von sortenreinem Porenbeton relevante Sortierstufen sind grau hinterlegt



with a higher density than water fall to the bottom. Mate-rials with lower densities (wood, plastics, AAC) remain at the surface and can be pulled off with a rake. This process is particularly precise compared to other density sorting processes. The final sorting of the remaining pieces is the final step for preparing the pure AAC and occurs by hand on a sorting band (Fig. 3).

Two random samplings five months apart were taken for chemical-mineralogical investigations (Fig. 4). Since some of the building materials may have been in use over decades, contaminants may be present. For this reason, the samples underwent a precise chemical examination in the laboratory. Assessment criteria here were the requirements of the German Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) key issues paper [11]. Assignment criteria for solids con-tents and eluates in recycled building materials that may have direct or indirect contact with soil and groundwater are listed here. The chemical analysis of both random sam-plings showed no anomalies: heavy metals were below the detection limit of the X-ray fluorescence spectroscopy. De-tected values of total organic carbons (TOC) and polycy-clic aromatic hydrocarbons (PAK) were far below the LAGA value limits. Eluate values for chloride according to DEV-S4 were between 20 and 37 mg/l, far under the appli-cable limits for reinforced prefab AAC-elements

ges Ausgangsmaterial ist für die Herstellung von hochwer-tigem Porenbeton ungeeignet. So führen beispielsweise Reste von Bitumen aus Dachabdichtungen zu Verfärbun-gen im neuen Porenbeton. Nägel, Schrauben, Dübel usw. aus der Vornutzung können Produktionsschäden verursa-chen.

Proben anderer Zulieferer zeigten dagegen ausrei-chend hohe Sortenreinheit. Eine für das Porenbetonrecyc-ling geeignete Aufbereitung ist im Folgenden am Beispiel der Gewerbeabfallsortieranlage von Otto Dörner Entsor-gung GmbH aufgezeigt. Der Standort Hamburg-Ottensen nimmt pro Jahr ca. 500 000 t gemischten Bauschutt (Gips-faser- und Gipskartonplatten, Kunststoffe, Baufolien, Dämmmaterial, Glas, Holz, Kabel, Teppich- und Tapeten-reste) an. Nach dem Zerkleinern und Klassieren erfolgt die weitere Aufbereitung in einem mehrstufigen Prozess: Mit-tels Windsichtung werden leichte Störstoffe wie Holz, Sty-ropor oder Kunststofffasern entfernt. Eisenmetalle werden mit Magnetabscheidern (Überbandmagneten) aussortiert. An einigen Stellen (z. B. für Kunststoffe) erfolgt eine sen-sorunterstütze Nachsortierung. Was nicht sortiert werden kann, durchläuft ein Sink-Schwimm-Trennverfahren: In einem Wasserbad sinken Stoffe mit höherer Dichte als Wasser zu Boden. Stoffe mit geringerer Dichte (Holz, Kunststoffe, Porenbeton) bleiben an der Oberfläche und werden mit Rechen abgetrennt. Dieses Verfahren zeichnet sich im Vergleich zu anderen Dichtesortierprozessen durch eine hohe Trennschärfe aus. Die finale Sortierung der Schwimmfraktion und somit die Bereitstellung von sorten-reinem Porenbeton erfolgt händisch durch Klauben am Leseband (Bild 3).

Für chemisch-mineralogische Untersuchungen wur-den im Abstand von fünf Monaten zwei Stichprobenserien entnommen (Bild 4). Da nach jahrzehntelanger Nutzungs-phase nicht ausgeschlossen werden kann, dass auch Schad-stoffe in die Gebäudesubstanz gelangt sind, wurden die Proben im Labor einer genauen chemischen Untersuchung unterzogen. Bewertungskriterien waren hier die Anforde-rungen des „Eckpunktepapiers“ [11] der Länderarbeitsge-meinschaft Abfall (LAGA). Hier sind in abgestufter Form Zuordnungswerte für Feststoffgehalte und Eluate in Recyc-ling-Baustoffen aufgeführt, die als technische Bauwerke direkten oder indirekten Boden-/Grundwasserkontakt haben.

Die chemische Analyse der beiden Stichprobenserien zeigte keine Auffälligkeiten: Schwermetalle lagen unter-

Fig. 4. Random sampling for chemi-cal-mineralogical analyses through Xella Technology and Research; left: first series (27 November 2014), right: second series (20 April 2015)Bild 4. Stichproben für chemisch/mi-neralogische Analysen durch die Xella Technologie und Forschungsgesell-schaft; links: erste Serie (27.11.2014), rechts: zweite Serie (20.04.2015)

Fig. 5. Results of the mineralogical analysis (XRD/Rietveld analysis)Bild 5. Auswertung der mineralogischen Analyse (XRD/Rietveld-Analyse)



halb der Nachweisgrenze der Röntgenfluoreszenzanalyse. Ermittelte Gehalte an organischem Gesamtkohlenstoff (TOC) und polycyclischen aromatischen Kohlenwasser-stoffen (PAK) nach [12] lagen weit unterhalb der LAGA-Grenzwerte. Eluatwerte für Chlorid nach DEV-S4 lagen mit Werten zwischen 20 und 37 mg/l deutlich unterhalb der nach DIN 4223-1 [13] anzuwendenden Vorgabe für Montagebauteile (< 0,1 M-%). Sulfatgehalte (ebenfalls nach DEV-S4) lagen zwar deutlich oberhalb des maximal zulässigen LAGA-Zuordnungswertes RC3 (bis 600 mg/l), allerdings darf der Höchstwert überschritten werden, wenn „die Stoffkonzentrationen/-gehalte in dem durch den Abfall substituierten, bisher für die Herstellung des Produktes verwendeten Primärrohstoff höher liegen (bis maximal zu der Stoffkonzentration/dem Stoffgehalt des substituierten Primärrohstoffs)“ [11], was im hier vorliegen-den geschlossenen Stoffkreislauf grundsätzlich anzuneh-men ist. Sonstige Störstoffe oder Verunreinigungen waren nicht erkennbar. Bild 5 zeigt das Ergebnis der mineralogi-schen Analyse: 32 von 36 Stichproben waren nachweislich Porenbeton, bei drei Proben handelte es sich um Gips und eine Probe erwies sich als xonotlithaltiges Calcium-Silikat-Hydrat-Fremdmaterial. Die festgestellten Fremdanteile sind für die Produktion von Porenbeton unkritisch.

3 Probeproduktion Porenbeton der Güteklasse P4-0,55 mit Recycling-Splitt

Für welche Produktgruppen kommt Splitt aus Altporenbe-ton in Frage? Im Technikum der Xella Technologie- und Forschungsgesellschaft wurde aus den Rohstoffen Sand, Zement, Kalk, Gips, Wasser, Treibmittel und Splitt aus Alt-porenbeton erfolgreich Porenbeton der Güteklasse P4-0,55 hergestellt: Die nach nationaler Zulassung Z-17.1-540 [14] erforderliche mittlere Druckfestigkeit (am Würfel) von 4,6 N/mm2 wurde bis zu einer Splittkonzentration von 15 M-% ohne Mühe erreicht. Festgestellte Wärmeleitfähig-

(< 0.1 M-%). Sulphate contents (also according to DEV-S4), although clearly over the maximum allowable LAGA RC3 applicable limits (up to 600 mg/l), are permitted in case the substance concentrations are not higher than in the substi-tuted primary raw material [11], which can be taken for granted in this closed materials cycle.

Other contaminants or impurities were not detecta-ble. Fig. 5 shows the results of the mineralogical analysis: 32 of 36 random samples were proved to be AAC, three samples were plaster and one sample proved to be a for-eign (here xonotlite-bearing) calcium silicate hydrate. The identified foreign material parts are noncritical for the pro-duction of AAC.

3 Test production of Class P4-0.55 AAC with recycled crushed AAC

What products can crushed AAC from demolition waste be used for? The technical center at Xella Technology and Research successfully produced Class P4-0.55 AAC with raw materials of sand, cement, lime, gypsum, water, blow-ing agents and crushed AAC demolition waste; the average compressive strength (on a cube) of 4.6 N/mm2, as re-quired by the German technical approval Z-17.1-540 [14] was easily attained up to a crushed AAC concentration of 15 M-%. The achieved thermal conductivity values met the requirements of DIN V 4108-4 [15] and DIN EN 1745 [16] for a design-value of 0.14 W/(mK). Values for equilibrium moisture content [17] were below 3 M-%. Values for shrink-age according to DIN EN 771-4 [18] and DIN EN 680 [19] were below the maximum allowable level of 0.2 mm/m.

At the Ytong plant in Wedel, a test-production of AAC with 10 M-% recycled, crushed AAC was conducted: on 22 May, 2015, 7.5 t of salvaged AAC from Otto Dörner in Wedel were delivered and examined again for contami-nants. They were crushed to a grain size range of 0-1 mm in the plant crusher. Here as well, the chemical composi-

Table 3. Crushed AAC-demolition waste (Otto Dörner) and fresh AAC (Wedel plant): Results of the chemical analysis; loss on ignition, CS analysis, DEV-S4 EluateTabelle 3. Splitt aus Altporenbeton (Otto Dörner) und frischem Porenbeton (Werk Wedel): Ergebnisse der chemischen Analyse; Glühverlust, C/S-Analyse, DEV-S4 Eluate

Crushed AAC demolition waste (Otto Dörner) / Splitt aus Alt-porenbeton (Otto Dörner)

Crushed freshly produced AAC (Wedel) / Splitt aus produktions-frischem Porenbeton (Wedel)

X-ray fluorescence spectroscopy / RFA-Analyse

SiO2 [M-%] 51.28 58.76

Al2O3 [M-%] 2.41 2.54

Fe2O3 [M-%] 0.98 1.02

MgO [M-%]MgO [M-%]

0.410,41

0.340,34

CaO [M-%] 25.19 24.74

Moisture measurement 105 °C / Feuchtemessung 105 °C 17.78 23.66

CS analysis / C-S-Analyse

CO2 [M-%] 5.42 1.99

SO3 [M-%] 5.72 2.30

X-ray fluorescence spectroscopy from DEV-S4 eluate / RFA vom DEV-S4 Eluat

Cl– [mg/l] 25 20

SO42– [mg/l] 1975 1655

Na+ [mg/l] 23 18



tion of the recycled materials did not reveal any surprises: heavy metal contents were below the provable limits set by the RFA, sulphate contents were within the range typical for AAC. From a chemical-mineralogical perspective, the crushed AAC from the test production of the 22 May 2015 were similar to crushed AAC from freshly produced AAC (Table 3). The appearance of the recycled crushed AAC was non-objectionable (Fig. 6). The crushed AAC was blown into a plant silo and was used for the running pro-duction of Class P4-0.55 AAC. The trial run for the produc-tion was without any problems or any recognizable mate-rial damage.

4 Conclusion

The purity of sorted material achieved at Otto Dörner is sufficient for its return and reuse in AAC production. The required sorting steps are routine at Otto Dörner: the final sorting by hand of the remaining particles is an established processing step. No additional processes for the separation of AAC need to be undertaken. There is nevertheless, a need for clarity regarding legal guidelines according to the German KrWG 2012 [20] and Article 6, AbfRRL [6] for the reintroduction of salvaged AAC (and later, possibly, sal-vaged calcium silicate units) in the plants. Waste products can only alter their designations as such when they have undergone a recovery operation or a recycling process – in this case, crushing and reintroduction into the production process (Fig. 7). Before the pilot project findings can be

keiten entsprachen den Vorgaben der DIN V 4108-4 [15] und DIN EN 1745 [16] für einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,14 W/(mK). Werte für Sorptions-feuchte [17] lagen unter 3 M-%. Werte für Schwindung nach DIN EN 771-4 [18] und DIN EN 680 [19] befanden sich unterhalb der maximal zulässigen 0,2 mm/m.

Im Ytong-Werk Wedel wurde eine Probeproduktion von Porenbeton mit zunächst 10 M-% Recyclingsplitt durchgeführt: Am 22.5.2015 wurden 7,5 t Altporenbeton von Otto Dörner in Wedel angeliefert, nochmals auf Stör-stoffe untersucht und im Werksbrecher auf Splitt im Kör-nungsband 0-1 mm zerkleinert. Auch hier barg die chemi-sche Zusammensetzung des Recyclingmaterials keine Überraschungen: Schwermetallkonzentrationen lagen un-terhalb der Nachweisgrenze der RFA, Sulfatgehalte befan-den sich im Porenbeton-typischen Bereich. Splitt aus der Probeproduktion vom 22.5.2015 war aus chemisch-mine-ralogischer Sicht gleichwertig mit Splitt aus produktions-frischem Porenbeton (Tabelle 3). Das Erscheinungsbild des Recyclingsplitts war ohne Beanstandungen (Bild 6). Der Splitt wurde in ein Werkssilo eingeblasen und der laufen-den Produktion von Porenbeton der Güteklasse P4-0,55 zugeführt. Die Probeproduktion verlief ohne Störungen oder erkennbare Materialschäden.

4 Fazit

Die bei Otto Dörner erzielte Sortenreinheit ist für eine Rückführung und Wiederverwertung in der Porenbeton-

Fig. 6. Microscope images: crushed AAC-returns (left) and crushed freshly produced AAC (right)Bild 6. Mikroskopaufnahmen: Splitt aus Altporenbeton (links) und Splitt aus produktionsfrischem Porenbeton (rechts)

Fig. 7. Recycling concept for AAC: sal-vaged AAC (1) is taken from a recy-cling plant operator, sorted again (2) and crushed (3); demolition materials that fit the profile (4) will be returned into the ongoing production of AAC (5)Bild 7. Recyclingkonzept für Porenbe-ton: Altporenbeton (1) wird von einem Recyclinganlagenbetreiber angenom-men, nachsortiert (2) und zerkleinert (3); Rückbaumaterial, das dem Anfor-derungsprofil entspricht (4), wird künf-tig auf diese Weise in die laufende Produktion von Porenbeton zurückge-führt werden (5)



[14] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-17.1-540, Mauer-werk aus Porenbeton-Plansteinen der Rohdichteklassen 0,50 und 0,55 in der Festigkeitsklasse 4 und der Rohdichteklassen 0,60 und 0,65 in der Festigkeitsklasse 6. Geltungsdauer bis 14.4.2020.

[15] DIN V 4108-4:2007-06, Wärmeschutz und Energie-Ein-sparung in Gebäuden – Teil 4: Wärme- und feuchteschutztech-nische Bemessungswerte. Berlin: Beuth-Verlag GmbH.

[16] DIN EN 1745:2012-07, Mauerwerk und Mauerwerkspro-dukte – Verfahren zur Ermittlung von Wärmeschutzrechen-werten. Deutsches Institut für Normung e. V. Berlin: Beuth Verlag GmbH.

[17] DIN EN ISO 12571:2013-12, Wärme- und feuchtetechni-sches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Bestim-mung der hygroskopischen Sorptionseigenschaften, Deutsches Institut für Normung e. V. Berlin: Beuth Verlag GmbH.

[18] DIN EN 771-4:2011-07, Festlegungen für Mauersteine – Teil 4: Porenbetonsteine. Berlin: Beuth-Verlag GmbH.

[19] DIN EN 680:2006-03, Bestimmung des Schwindens von dampfgehärtetem Porenbeton. Deutsches Institut für Nor-mung e. V. Berlin: Beuth Verlag GmbH.

[20] Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Ab-fällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz – KrWG), Ausfertigungsda-tum: 24.02.2012.

Author – Autor:Dr. rer. nat. Oliver KreftXella Technologie- und Forschungsgesellschaft mbHHohes Steinfeld 114797 Kloster Lehnin, [email protected]

continued and expanded to other AAC plants, it has to be evaluated whether the waste status can already be removed in the sorting phase.

From a process and material perspective, the possibil-ity of the production of high-quality AAC units using recy-cled crushed AAC is already unproblematic. Because of the very low amounts of corrosive components found to date, reinforced prefab AAC elements also present a poten-tial product group.

References – Literatur

[1] Abfallbilanz 2013 [online]. Statistisches Bundesamt der Bundesrepublik Deutschland, 2015 [cit. 2015-11-30]. [zuletzt besucht am 1.3.2016].

[2] Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden e.V., 2015, Kreislaufwirtschaft Bau – Monitoringbericht der zum Aufkom-men und zum Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2012. [cit. 2016-03-01].

[3] Verordnung über Deponien und Langzeitlager (Deponiever-ordnung – DepV) vom 27.4.2009 (BGBl. I S. 900), zuletzt geändert durch Art. 5 Abs. 28 des Gesetzes vom 24.2.2012 (BGBl. I S. 212).

[4] AbfAblV – Abfallablagerungsverordnung (Verordnung über die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen) vom 20. Februar 2001 (BGBl. I, Seite 305); geändert durch Artikel 2 V vom 24. Juli 2002 (BGBl. I, Seite 2807).

[5] Porenbeton – Chronik einer Entwicklung. Bundesverband Porenbeton e.V. (http://www.bv-porenbeton.de/index.php/bauen-mit-porenbeton/der-baustoff#geschichte-des-poren betons) [cit. 2016-03-01].

[6] Richtlinie 2008/98/EG über Abfälle und zur Aufhebung be-stimmter Richtlinien, Abfallrahmenrichtlinie (AbfRRL) vom 19. November 2008.

[7] Boehme, L.: Chap-Yt – Recycled aerated concrete aggregates in traditional screed for flooring. In: Proceedings of the CESB13 Conference (Central Europe towards Sustainable Building 2013), 26-28 June, 2013, Prague.

[8] Herbst, T., Beck, T.; Schneider, S., Flassenberg, G.: Nachhal-tigkeitsanalyse für das Mauerwerksrecycling. Mauerwerk 16 (2012) H 5, S. 242-246. DOI: 10.1002/dama.201200549

[9] Rübner, K., Herbst, T., Schneider, S., Beck, T.: Schlussbericht: SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau – Nachhaltigkeitsana-lyse für das Mauerwerksrecycling (IGF-Vorhaben 17022 N/1 der Forschungsvereinigung Porenbetonindustrie e.V.), Förder-zeitraum: März 2011 bis Februar 2013.

[10] Kreft, O: Recycling of Autoclaved Aerated Concrete. In: Hauser, G.; Lützkendorf, T.; Eßig, N. (Hrsg.): sb13: Imple-menting Sustainability – Barriers and Chances, München (Sustainable Buildings Conference), 22.–24.4.2013.Stuttgart: Fraunhofer IRB-Verlag, 2013, S. 1507–1512.

[11] Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) – Eckpunkte (EP) für eine „Verordnung über die Verwertung von minera-lischen Abfällen in technischen Bauwerken“ (Stand: 31.08.2004).

[12] FGSV-Arbeitspapier Nr. 27/2, 2000, Prüfung von Stra-ßenausbaumaterial auf carbostämmige Bindemittel – Schnell-verfahren, Mitteilungen und Anregungen von Mitgliedern des Arbeitskreises Laboratoriumstechnik.

[13] DIN 4223-2:2003-12, Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. Deutsches Institut für Nor-mung e. V. Berlin: Beuth Verlag GmbH.

herstellung ausreichend. Die erforderlichen Sortierungs-schritte sind bei Otto Dörner Routine: Die händische Nachsortierung der Schwimmfraktion ist fester Bestandteil der Aufbereitung. Es muss also kein zusätzlicher Aufwand für die Abtrennung von Porenbeton betrieben werden. Klä-rungsbedarf besteht allerdings hinsichtlich der rechtlichen Rahmenbedingungen nach KrWG 2012 [20] und Artikel 6, AbfRRL [6] für die Rückführung von Altporenbeton (und später ggfs. auch Altkalksandstein) in die Werke. Demnach sind Abfälle erst dann nicht mehr als solche anzusehen, wenn sie ein Verwertungsverfahren oder Recyclingverfah-ren – im vorliegenden Fall also Brechen und Rückführen in die Produktion – durchlaufen haben (Bild 7). Vor einer Weiterführung und Ausweitung des Pilotprojektes auf an-dere Porenbetonwerke muss deshalb geprüft werden, ob der Abfallstatus bereits in der Sortieranlage aufgehoben werden kann.

Aus prozess- und materialtechnischer Sicht ist die Pro-duktion von hochwertigen Porenbetonsteinen mit Recyc-ling-Splitt aus Altporenbeton bereits heute problemlos möglich. Aufgrund der bisher festgestellten sehr niedrigen Anteile an korrosionsfördernden Bestandteilen stellen auch bewehrte Montagebauteile aus Porenbeton eine mög-liche Produktgruppe für das Porenbetonrecycling dar.

Documents

Closed-loop recycling of autoclaved aerated concrete ... · A recycling raw material with precisely the quali-ties needed to fulfil the demands for the application range (grain size