Kosten-Nutzen-Betrachtung im Hinblick auf die Wiederverwertung von Abbruchmaterialien zur Herstellung von Beton

Dipl.-Ing. Katja Silbe
Institut für Baubetrieb, Technische Universität Darmstadt

Vortrag im Rahmen des "Darmstädter Massivbau-Seminars: Kreislaufgerechtes Bauen im Massivbau" in Darmstadt 1997.
Veranstalter: Freunde des Instituts für Massivbau der TU Darmstadt e.V.

 

1 Baureststoffaufkommen

Nach TA Siedlungsabfall unterteilt man Baureststoffe in Bodenaushub, Straßenaufbruch, Bauschutt und Baustellenabfälle.

Bauabfälle stellen gewichtsmäßig über 80% und volumenmäßig rund 60 % des Gesamtabfallaufkommens in Deutschland dar. Das Aufkommen an Baurestmassen wird für Deutschland auf rund 285 Mio.t/a hochgerechnet. [2] Eindeutige Daten über das Abfallaufkommen und die prozentuale Aufteilung von Verwertung und Beseitigung der Baureststoffe liegen nicht vor.

Abfallaufkommen zur Beseitigung nach Angaben des Statistischen Bundesamtes:

Oft gibt es nur regionale Erfassungen, die auf unterschiedlichen Grundlagen basieren, teilweise sind Doppelzählungen enthalten oder die Daten erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Da es keine vorgeschriebene abfallrechtliche Überwachung für alle Baureststoffe gibt, weisen die verschiedenen Erfassungen der Daten erhebliche Unterschiede auf.

Die Zahlen verdeutlichen die Größenordnung des Abfallaufkommens der Baureststoffe. Die Abschätzungen der Bundesregierung beruhen auf Erhebungen der statistischen Landesämter und des Statistischen Bundesamtes, die jeweils im dreijährigen Abstand ermittelt werden. 1993 betrug das Abfallaufkommen der Baureststoffe ca. 42% des Gesamtabfallaufkommens in Deutschland. Die Angaben verdeutlichen die Ressourcen, welche ein Deponieraumentlastungspotential einerseits und ein Sekundärrohstoffpotential andererseits darstellen.

Die Gesetze fordern - soweit eine Vermeidung nicht möglich ist - eine konsequente Verwertung der anfallenden Reststoffe. Die in einem Entwurf für Zielfestlegungen der Bundesregierung zur Vermeidung, Verwertung, Verringerung und Beseitigung von Bauabfällen - ohne bindenden Charakter - formulierten Verwertungsquoten, wurden von der Recyclingindustrie erfüllt.

Die qualifizierte Aufbereitung und Wiederverwertung von 70 bis 100 Mio. t/a Bauschutt, Straßenaufbruch und Baustellenabfällen bewegt sich nach Angaben des statistischen Bundesamtes in einem Schüttgutmarkt an Naturstein, Kies, Sand und sonstigen Reststoffen von rund 875 Mio. t/a. Recycling-Baustoffe können nach Kohler nur 5% des Mineralstoffmarktes bedienen und bei Erreichen der Zielfestlegungen max. 10% des Bedarfes decken. [2]

2 Entsorgungswege von Baurestmassen

Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz gibt die Zielhierachie vor, daß Abfälle in erster Linie zu vermeiden und in zweiter Linie zu verwerten sind. Nur Abfälle, die - auch unter wirtschaftlichen Aspekten - nicht verwertbar sind, sollen beseitigt werden.

Die anfallenden Abbruchmaterialien sollen möglichst schon beim Abbruch, Rückbau oder Umbau nach Wertstoffen und Abfall weitgehend getrennt ausgebaut und gesondert gelagert werden, damit eine Rückführung der verwertbaren Anteile in den Stoffkreislauf möglich ist. Nach der TA Siedlungsabfall sollen verwertbare Anteile an der Anfallstelle getrennt erfaßt und einer Verwertung zugeführt werden. Bodenaushub, Straßenaufbruch, unbelasteter Bauschutt und Baustellenabfälle sollen grundsätzlich nicht mehr deponiert werden. Schadstoftbelastete Bauabfälle sollen getrennt erfaßt und einer weitergehenden Entsorgung zugeführt werden.

Ziel ist es, die Stoffe zu recyceln, d.h. sie aufzubereiten, um sie auf möglichst hoher Qualitätsstufe, im optimalen Fall für den selben Verwendungszweck, wieder einsetzen zu können. (Bsp.: Beton abzubrechen, aufbereiten und das recycelte Material wieder als Zuschlagstoff verwenden zu können). Momentaner Stand der Technik ist jedoch in der Regel ein Downcycling, bei dem der Stoff nach einer Aufbereitung einem qualitativ minderwertigeren Verwendungszweck zugeführt wird (Bsp.: Verwendung von recyceltem Beton als Hinterschüttung für Lärmschutzwände).

2.1 Verwertungsmöglichkeiten von aufbereiteten Baureststoffen

Die stoffliche Verwertung wird sowohl von den technischen Möglichkeiten der Aufbereitung, als auch von den gewünschten Qualitäten, bzw. dem geplanten Verwendungszweck des Sekundärrohstoffes bestimmt. Nach Angaben des Bundesverbandes der Deutschen Entsorgungswirtschaft e. V. können sowohl die Bauschutt- als auch die Baustellenabfallaufbereitung als ausgereift angesehen werden.

Um einen Absatzmarkt für Recyclingprodukte zu schaffen oder zu erweitern und die Akzeptanz von Recyclingmaterial zu erhöhen, ist es erforderlich, daß das Recyclingmaterial in der Anschaffung billiger ist als der Rohstoff und möglichst langfristig die gleichen Qualitätsanforderungen erfüllt. Die Aufbereitungskosten müssen sich dementsprechend in dem somit vorgegebenen Kostenrahmen bewegen.

2.2 Bauschuttverwertung

Ziel der Betonverwertung ist es, aus mineralhaltigen Abfallgemischen mineralische Sekundärrohstoffe zu gewinnen. Dies geschieht durch Zerkleinerung, Sortierung und Klassierung des Materials, wobei die Aufbereitungsstufen je nach Abfallzusammensetzung verschieden angeordnet werden. Man unterscheidet dabei mobile, semimobile und stationäre Bauschuttaufbereitungsanlagen.

Stationäre Anlagen

• Diese Anlagen sind mit Fundamenten fest an einem Ort aufgebaut.
• Durch das Vorhalten von großen Lagerflächen und eine nach Baustoffen getrennte Lagerung der Eingangsmaterialien kann die Mischung des Aufgabegutes weitestgehend selbst bestimmt und eine hohe und gleichbleibende Produktqualität erreicht werden.
• Neben der Art der Eingangsmaterialien beeinflußt die Anlagentechnik die Qualität des RC-Materials wesentlich. Die verschiedenen Aufbereitungsstufen für das Material sind frei wählbar.
• Mit der entsprechenden Anlagentechnik kann die Qualität bezüglich Kornform, Kornverteilung und Reinheit des Endproduktes erheblich gesteigert werden und somit auch die physikalischen Eigenschaften des Recyclinggemisches beeinflußt werden.

Semimobile Anlagen:

• Eine semimobile Anlage besteht aus kompakt aufgebauten Baugruppen, die zerlegbar und auf Tiefladern (oft mit Sondergenehmigungen) transportierbar sind.
• Semimobile Anlagen werden sowohl mobil als auch stationär eingesetzt. Entsprechend unterschiedlich sind auch die erreichbaren Produktqualitäten.
• Semimobile Brech- und Siebanlagen kommen häufig als Bestandteile stationärer Anlagen zum Einsatz. Die Anlagen werden dann mit weiteren Aggregaten wie Windsichter, geschlossene Lesestationen, ,stationäre Haldenbänder, Materialsilos oder -boxen usw. erweitert.

Mobile Anlagen:

• Diese Anlagen sind komplett auf einem Fahrgestell montiert und sehr kompakt gebaut. Sie sind ohne großen Montageaufwand gut transportierbar und schnell aufbaubar.
• Die Brech- und Siebtechnik kann den ständig wechselnden Einsatzbedingungen nicht optimal angepaßt werden. Die Qualität der Endprodukte ist daher sehr stark von der Art des anfallenden Bauschutts am jeweiligen Einsatzort abhängig und unterliegt großen Schwankungen.
• Reine Beton- und Mauerwerksteile können problemlos aufbereitet werden. Sehr bindiges oder stark störstoffhaltiges Material bereitet, sowohl im Zerkleinerungs- als auch im Siebvorgang große Probleme, was sich auf ,die Qualität des Endproduktes auswirkt.
• Häufig werden die Recyclingprodukte noch vor Ort zur Bauwerkshinterfüllung eingebaut. Für diese Einsatzbereiche ist auch ein Material mit geringer Qualität ausreichend.

Die Wahl der Aufbereitungsanlage und der einzelnen Anlagenteile ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

• anfallende Mengen und Qualitäten der Baurestmassen zur Aufbereitung
• lokale Verhältnisse und Lagermöglichkeiten
• örtliche Randbedingungen (Lärm, Erschütterungen, Emissionen, Immissionen)
• Kosten für die Aufbereitung
• genehmigungsrechtliche Bedingungen (Zeitrahmen der Aufbereitung)
• Anforderungen an das Endprodukt (RAL-Gütesiegel) je nach Verwendungszweck
• Spektrum der aufzubereitenden Stoffe (Anzahl der lieferbaren Körnungen)

Um ein hochwertiges Recyclingprodukt herzustellen, bedarf es neben einem geeigneten Brecher, einer maschinellen Leichstoffentfernung entweder durch Trocken- oder Naßaufbereitung, einer entsprechend umfangreichen Siebtechnik und eventuell eines Systems zur siebliniengerechten Mischung der Körnungen. Für die Herstellung von hochwertigen Recyclingprodukten ist deshalb meist die Aufbereitung mit einer komplexen Aufbereitungsanlage sinnvoll.

Im Regelfall wird in der Praxis die Ausführung der verschiedenen Aufbereitungsverfahren für Baureststoffe nicht nur durch die technische Seite und die optimalen Verwertungswege der Materialien, sondern hauptsächlich durch wirtschaftliche Aspekte bestimmt. Zur Zeit wird am Institut für Baubetrieb der Technischen Universität Darmstadt ein System- und Kostenvergleich zwischen stationären und mobilen Baustoffrecyclinganlagen durchgeführt. Untersucht werden die Einsatzmöglichkeiten und die verschiedenen Bestandteile stationärer, semimobiler und mobiler Anlagen, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Brecher, sowie Einsatzmöglichkeiten und damit verbundene Anforderungen an das Recyclingmaterial.

3 Entsorgungskosten

Im Jahr 1997 wurden am Institut für Baubetrieb der Technischen Universität Darmstadt die Entsorgungskosten von Baurestmassen untersucht. 35 Betriebe in Hessen und 5 in angrenzenden Bundesländern wurden über 29 verschiedene Materialien befragt. Gegenstand der Untersuchung waren sowohl die Annahmepreise der jeweiligen Entsorgungsstellen als auch die Annahmebedingungen. Die nachfolgende Tabelle zeigt Auszüge der Entsorgungspreise für Baurestmassen.

3.1 Preisschwankungen der Entsorgungskosten

Die hohen Schwankungen zeigen deutlich, daß auch lange Transportwege wirtschaftlich sein können.

Die Untersuchung ergab, daß Bauschutt von 80% und Boden von 65% der Entsorgungsbetriebe angenommen werden. Um Kosten zu sparen, soll die Größe des Materials 50 bis 80 cm Kantenlänge nicht überschreiten und möglichst rein von Störstoffen sein. Porenbeton, Baustellenabfälle, Asbest, Gips, stark vermischtes, belastetes oder verunreinigtes Material werden nur von 10 bis 25% der Entsorgungsbetriebe angenommen. 55% der Entsorger verkaufen aufbereitetes, mineralisches Material.

Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß eine herausgelöste Betrachtung der Entsorgungskosten nicht sinnvoll ist. Die Annahmepreise und -bedingungen schwanken so stark, daß sie nicht als konstante Größe gesehen werden können. Um bei einer Abbruchmaßnahme ein wettbewerbsfähiges Angebot abgeben zu können, müssen die anfallenden Baurestmassen möglichst kostengünstig entsorgt werden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, nicht nur die Entsorgungskosten, sondern das Gefüge aus Annahmepreisen und Transportkosten zu betrachten.

4 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Wichtig für die Qualität des Recyclingmaterials ist neben der Aufbereitungstechnik vor allem der Zustand des ursprünglichen Materials. In diesem Zusammenhang ist es für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unbedingt erforderlich, vorab genau zu untersuchen, wie die verschiedenen Materialien vor einem Aufbereitungsprozeß miteinander verbunden sind und wieviel Aufwand man benötigt, um sie weitestgehend sortenrein voneinander zu lösen. Nur wenn der Gesamtaufwand des Abbruches betrachtet wird, können klare Aussagen zur Wirtschaftlichkeit getroffen werden.

4.1 Zusammensetzung des Ausgangsmaterials

Nach Angaben des Bundesverbandes der Deutschen Entsorgungswirtschaft e. V. resultieren gegenwärtig die größten Mengen an Bauschutt aus dem Abbruch von Hochbauten.

Bei den derzeit in der Praxis üblichen Abbruchmethoden wie Einreißen mit Baggern, Einschlagen mit Abrißbirne oder Sprengen fallen mineralische und nicht mineralische Gebäudebestandteile mehr oder weniger vermischt an. In Abhängigkeit vom Vermischungsgrad werden die Abbruchmassen als Bauschutt oder Baustellenabfälle deklariert.

Wie unterschiedlich die Zusammensetzung der Baustellenabfälle bei der Entsorgung ist, zeigen die nachfolgenden Grafiken anhand zweier Entsorgungsgebiete mit unterschiedlich hohen Entsorgungskosten.

Die Diagramme verdeutlichen den Zusammenhang zwischen Aufkommen und Mineralstoffgehalt einerseits und der Höhe der Entsorgungskosten andererseits. Je niedriger die Entsorgungskosten, um so höher ist das spezifische Aufkommen, der Mineralstoffgehalt und die Schüttdichte des Abfalls. Vergleichsweise hohes Entsorgungskostenniveau steigert den Anreiz, den Mischabfall von den Mineralien zu trennen. [12]

4.2 Wirtschaftlichkeit der Abbruchverfahren

Um qualitativ hochwertige Recyclingprodukte zu erhalten, ist es erforderlich, Störstoffe mit möglichst geringem Aufwand weitestgehend auszusortieren. Für die Qualität der Recyclingprodukte sind dabei die Art des Verbundes der Materialien und die Trennungsmöglichkeiten der verschiedenen Stoffe entscheidend. Die Wirtschaftlichkeitsbeurteilung erfordert deshalb eine genaue Betrachtung der anwendbaren Verfahrenstechniken zur Entkernung und zum Totalabbruch der Tragkonstruktion.

1992 wurde im Rahmen eines Forschungsauftrages des Umweltministeriums Baden-Württemberg in Karlsruhe ein Gebäude vollständig selektiv rückgebaut. [5] Bei dem Objekt handelt es sich um ein Hotel in Fachwerkbauweise mit 4950m³ BRI. Anhand einer Modellrechnung stellte sich heraus, daß der selektive Rückbau ca. 24% billiger war, als ein konventioneller Abriß gewesen wäre.

Wie bereits in Abbildung 8 dargestellt, beeinflussen vielfältigen Randbedingungen das Kostengefüge. Die Übertragbarkeit der Daten auf andere Projekte ist deshalb ohne weitere Untersuchungen nicht möglich.

Im Jahr 1995 wurde vom DFIU ein erneutes Projekt in Mulhouse betreut, die ausführende Firma war die gleiche wie 1992 in Dobel. Bei dem Objekt handelte es sich um einen Massivbau mit 8.400 m³ BRJ, der zur einen Hälfte selektiv zurück gebaut wurde, während die andere Hälfte konventionell abgebrochen wurde.

Kostenentwicklung für selektiven Rückbau und konventionellen Abbruch am Beispiel von zwei Projekten

Anhand der obigen Darstellung kann man deutlich erkennen, daß sich weder die Verteilung der Kosten noch das Gefüge an sich einheitlich darstellt. Es können keine Schlüsse gezogen werden, die eine Übertragung auf andere Projekte zuläßt. Davon ausgehend, daß die Modellrechnung sorgfältig durchgeführt wurde und alle Kosten bei der Berechnung erfaßt wurden, eröffnet die Aufschlüsselung der Daten vor allem die Frage: Warum ist bei einem Projekt der selektive Rückbau um ca. 24% billiger und bei einem anderen Projekt um ca. 70% teurer?

• Liegt es an der unterschiedlichen Bauweise der abgebrochenen Projekte?
• Ist die Verschiedenheit der Materialien, deren Zusammensetzung und der unterschiedliche mengenmäßige Anfall für die Veränderung ausschlaggebend?
• Basiert die Problematik hauptsächlich in den regional stark schwanken Entsorgungskosten und -möglichkeiten?
• Waren lokale Randbedingungen für die starken Kostendifferenzen ausschlaggebend?

=> Es fehlen nähere Kenntnisse über

• die stoffliche Zusammensetzung abzubrechender Objekte
• die effektive und wirtschaftliche Anwendbarkeit verschiedener Rückbautechniken
• den Zeitaufwand für die verschiedenen Stufen des selektiven Rückbaus und der Sortierung verschiedener Materialien

5 Zusammenfassung und Ausblick

Für Wirtschaftlickeitsbetrachtungen ist es unumgänglich, die einzelnen Kostenbestandteile des Gefüges zu kennen. Ein besonders wichtiger Aspekt ist der benötigte Zeitaufwand, verschiedene Stoffe schrittweise auszubauen oder Materialien nach dem Abriß voneinander zu trennen, um sie dem Stoffkreislauf zuführen zu können. Gerade in der heutigen Zeit, in der fast alle Bauherren beim Abbruch von Materialien nur an einer schnellen und kostengünstigen Abwicklung des Abbruchmaßnahme interessiert sind, werden sich Recyclingprozesse nur durchsetzen, wenn sie wirtschaftliche Vorteile erbringen. Deshalb ist es für die Durchsetzung in der Praxis von entscheidender Bedeutung, welcher finanzielle Vorteil durch den sorgsamen Ausbau und/oder die gewissenhafte Sortierung der Materialien erlangt werden kann. Es besteht deshalb Forschungsbedarf, welche Materialien, direkt beim Abbruch getrennt werden sollten, bzw. wann sich die Trennung vor Ort oder die Abführ zu einer Sortieranlage rentiert.

Zur Zeit wird von unserem Institut der Rückbau eines großen Projektes mit ca. 100.000m³ BRT Abbruchvolumen begleitend analysiert. Bei diesen Untersuchungen werden konkrete Aufwandswerte für Entkernungs- und Abrißarbeiten in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Verbundmaterialien und den verschiedenen Demontagetechniken ermittelt. Darüber hinaus werden die Materialströme erfaßt und die kompletten Entsorgungswege aufgezeichnet.

Nach Abschluß der Untersuchungen werden die gewonnen Erkenntnisse in einem Kriterienkatalog zusammengestellt, der in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der baulichen Substanz und den verschiedenen anwendbaren Rückbautechniken Auskunft gibt, wieviel Personal- und Geräteaufwand es bedarf, die Stoffe voneinander zu trennen. Weiterhin wird der Katalog dokumentieren, in welchem Zustand (Materialgröße und Vermischungsgrad) sich die Stoffe nach der Anwendung der verschiedenen Demontagetechniken befinden. Zusammen mit den Entsorgungs- und Transportkosten können dann konkrete Aussagen zu den Kosten-Aufwendungen gemacht werden.

Um Kosten-Nutzen-Verhältnisse ermitteln zu können, müssen von Seiten des Massivbaus genaue ,,Qualitätsvorgaben" an den Sekundärrohstoff gestellt werden. Die definierte Zusammensetzung des gewünschten Sekundärrohstoffes muß z. B. Angaben bezüglich

• dem erlaubten Störstoffgehalt (z.B. 5 % oder 10%)
• den zulässigen Fremdstoffen (z. B. Bewehrung aber kein Holz oder Kunststoff)
• den Körnungen (für die Auswahl des Aufbereitungsprozesses und des Brechers)
• und der Art der Bestandteile (z.B. Ziegel, Beton, aber keine Leichtbaustoffe)

enthalten. Erst dann können mit Hilfe des Kriterienkataloges für die beim Abbruch mehr oder weniger vermischt anfallenden Baurestmassen wirtschaftliche Selektionsgrade in Abhängigkeit von den anwendbaren Verfahrenstechniken bestimmt werden.

6 Literaturverzeichnis