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Upcycling! Concrete – Performance von Recycling-betonen im Upcycling

Die für die Herstellung von Beton notwendigen Gesteinskörnungen sollen zunehmend durch Betonbruch ersetzt werden. So lässt sich die geforderte stoffliche Verwertung von Bau- und Abbruchabfällen erhöhen und hilft damit sowohl die Entnahme von Primärressourcen zu verringern und andererseits Deponieraum zu entlasten. Seit 2023 wird an der Verwendbarkeit von Betonbruch als Recyclinggestein geforscht. Im Forschungsprojekt Up!crete – Performance von Recyclingbetonen im Upcycling, koordiniert von ecoplus und TU Wien, versuchen 23 Partner die Hürden der Zusammenarbeit, die technischen, logistischen und legistischen Hindernisse zu überwinden.

Materialökologie

Kann Beton mehrfach ohne Qualitätsverlust wiederverwertet werden? 

Adressiert werden zentrale Herausforderungen der Kreislaufwirtschaft im Bauwesen und verfolgt wird das Ziel, die stoffliche Wiederverwertung von Beton qualitativ deutlich zu verbessern. Hintergrund ist der hohe Ressourcenverbrauch der Bauindustrie: Rund 50 % der in der EU gewonnenen Rohstoffe entfallen auf den Bausektor, während gleichzeitig ein erheblicher Anteil der Abfälle – insbesondere mineralische Bauabfälle wie Beton – dort entsteht.

Basierend auf EU- und nationalen Vorgaben und Strategien muss die stoffliche Verwertung von Bau- und Abbruchabfällen deshalb künftig signifikant erhöht werden. In dieser Hinsicht ist die Wiederverwendung von Betonabbruch (die höchste Menge der gesamten Bau- und Abbruchmaterialien) in Form von Recycling-Gesteinskörnung im Recyclingbeton die geeignete Möglichkeit, die Ressourcenschonung in der Baubranche signifikant zu steigern und einen erheblichen Teil der mineralischen Abfallmassen wieder in den Bausektor zurückzuführen und somit Stoffkreisläufe zu schließen. 

Diesem ausgewiesenen Bedarf, Recyclinggesteinskörnung viel stärker bei der Herstellung von Recyclingbeton zu nutzen, um die Primärressourcen zu schonen, den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft in der Rohstoff- und Baustoffbranche zu beschleunigen und Downcycling von Beton zu vermeiden, stehen noch immer wissenschaftliche Wissenslücken, materialtechnologische Herausforderungen wie auch normative Einschränkungen gegenüber.

Projektkoordination

Das Projekt wird vom Bau.Energie.Umwelt Cluster der niederösterreichischen Wirtschaftsagentur ecoplus koordiniert. In dieser Funktion übernimmt ecoplus eine zentrale Rolle als Innovations- und Netzwerkplattform, indem sie Unternehmen, Forschungseinrichtungen und öffentliche Akteure zusammenführt, Kooperationsprojekte initiiert und den Transfer von Forschungsergebnissen in die wirtschaftliche Anwendung unterstützt. 

Die TU Wien übernimmt die zentrale Rolle in der wissenschaftlichen Gesamtleitung des Projekts sowie in der konzeptionellen Ausrichtung und der inhaltlichen und methodischen Steuerung. Sie verantwortet die Entwicklung des Forschungsdesigns, die Durchführung experimenteller und analytischer Arbeiten, die Generierung und Integration des projektrelevanten Know-hows sowie die fachliche Abstimmung innerhalb des Konsortiums. Die IBO GmbH (Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie) ist als wissenschaftlicher Partner maßgeblich an der Generierung und Bewertung der Forschungsergebnisse in Hinsicht auf die ökologischen Auswirkungen der untersuchten Maßnahmen beteiligt.

UPcycling! statt DOWNcycling

UP!crete soll einen wesentlichen Beitrag für die wiederholte Kreislaufführung von Beton leisten (Beton wird zu Beton, wird zu Beton …) und damit zur Schonung von Primärressourcen beitragen. 

Übergeordnete Projektziele sind deshalb: 

  • Anteil von sekundären Rohstoffen im konstruktiven Hochbau erhöhen 
  • Kreislauffähigkeit von Zuschlagsstoffen aus Alt-Beton durch Schließen von Stoffkreisläufen fördern 
  • Deponievolumen der Baurestmassen verkleinern 
  • begrenzte Naturressourcen (Sand, Kies) schonen 
  • Landschaft schützen

Es wird also untersucht, wie Recyclingbeton (RB) durch gezielte Aufwertung („Upcycling“) so weiterentwickelt werden kann, dass er in seinen Eigenschaften mit Primärbeton vergleichbar wird. Ein zentraler Ansatz liegt in der Verbesserung der Eigenschaften von Recycling-Gesteinskörnungen (RG), um den Anteil an Naturgestein im Beton signifikant zu reduzieren. Die konkreten Schwerpunkte umfassen die RG-Aufbereitung, Anlagentechnik und RB-Herstellung und -Verarbeitung 1. und 2. Generation von RB. Da die Qualität des RB mit der Qualität der RG stark korreliert, werden Qualitätsstandards und -anforderungen inkl. einer fundierten wissenschaftlichen Methodologie erarbeitet, um die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des RB als Grundlage für einen vermehrten Einsatz von RB im Hochbau (und damit im konstruktiven Bereich) sicherzustellen. Eine vergleichende Ökobilanzierung von RB gegenüber Primärbeton durch das IBO soll den Entwicklungsprozess begleiten und diesbezüglich relevante Hebel identifizieren.

Aktueller Projektstand und bisherige ArbeitenSeit dem Projektstart im Jahr 2023 wurden umfassende Grundlagenarbeiten durchgeführt. Im Mittelpunkt standen dabei:

  • Analyse der Eigenschaften von Recycling-Gesteinskörnungen und Identifikation materialbedingter Schwachstellen (z. B. hohe Porosität und Grenzflächenprobleme)
  • Entwicklung und Untersuchung verschiedener Aufbereitungs- und Behandlungsmethoden zur Qualitätssteigerung dieser Gesteinskörnungen
  • Durchführung systematischer Versuchsreihen zur Herstellung und Prüfung von Recyclingbetonen mit erhöhten Substitu-
    tionsraten. Im Fokus liegen u.a. Frischbetoneigenschaften, Dauerhaftigkeitsparameter sowie die Gesamtperformance. 
  • Erste ökologische Bewertungen sowie Betrachtungen zur industriellen Umsetzbarkeit der entwickelten Verfahren.

Im 3. Forschungsjahr lag der Schwerpunkt gezielt auf der Leistungsbewertung von High- und Low-Input-Materialien, der Optimierung von Recyclinggesteinskörnungen durch Slurry-Behandlung sowie der Analyse der 2. Generation von Recyclinggesteinskörnungen. 
Darüber hinaus wurden im Projekt kollaborative Strukturen zwischen Industrie und Forschung etabliert, um praxisnahe Lösungen zu entwickeln und offene Fragestellungen hinsichtlich technischer und regulatorischer Anforderungen zu adressieren.

Laufende und zukünftige Untersuchungen

Aktuell werden die entwickelten Methoden weiter optimiert und kombiniert (z. B. hybride Aufbereitungsverfahren). Zudem werden deren Auswirkungen auf die mechanischen, physikalischen und ökologischen Eigenschaften von Recyclingbeton detailliert untersucht.

Im weiteren Projektverlauf bis 2027 sind insbesondere folgende Schwerpunkte vorgesehen:

  • Weiterentwicklung und Validierung optimierter Aufbereitungsverfahren für Recycling-Gesteinskörnungen
  • Untersuchung der Skalierbarkeit und industriellen Anwendbarkeit der entwickelten Technologien
  • Analyse des Langzeitverhaltens sowie der Dauerhaftigkeit von Recyclingbetonen
  • Betrachtung von Recyclingprozessen über mehrere Zyklen hinweg (Recyclingbeton der „2. Generation“)
  • Ableitung von Grundlagen für Normung und Standardisierung
  • Vertiefte ökologische und wirtschaftliche Bewertungen im Sinne der Kreislaufwirtschaft

Mit seinem integrativen Ansatz leistet das Projekt Up!crete einen wesentlichen Beitrag zur Transformation der Bauwirtschaft hin zu einer ressourcenschonenden und zirkulären Wertschöpfung. Die enge Verzahnung von Forschung, Wirtschaft und regionaler Innovationsförderung – insbesondere durch ecoplus, die wissenschaftliche Leitung der TU Wien sowie die wissenschaftliche Begleitung durch die IBO GmbH – bilden dabei die Grundlage für eine erfolgreiche Umsetzung und breite Anwendung der Projektergebnisse. 

Siehe auch Bericht https://projekte.ffg.at/projekt/5137784

Projektteam

Dieses Projekt wird aus Mitteln der FFG gefördert und wird kofinanziert durch die Projektpartner. Die FFG ist die zentrale nationale Förderorganisation und stärkt Österreichs Innovationskraft.

BMBWF
BMK
FFG

Kontakt

Abb. 1: UP!crete – Performance von Recyclingbetonen im Upcycling, Vision
Eine besondere Anerkennung erhielt das Projekt durch die Auszeichnung mit dem Clusterland Award Niederösterreich 2024 mit dem innovative, kooperative Projekte mit hoher Relevanz für Wirtschaft, Umwelt und Gesellschaft gewürdigt werden. Diese Auszeichnung unterstreicht die hohe Innovationskraft sowie die erfolgreiche Zusammenarbeit der Projektpartner im Rahmen von Up!crete.
Foto ©: Gerald Mayer-Rohrmoser