TY - THES

T1 - Karbonatisierung von Betonabbruch mit einem Industrieabgasstrom

AU - Lashin, Nagi

N1 - gesperrt bis 17-05-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Karbonatisierung von Betonabbruchmaterialien, einem Prozess, der das Binden von Kohlendioxid in Form von Karbonat an Betonkörner beschreibt. Eine umfangreiche Literaturstudie legt dar, dass Beton durch Verwitterungsprozesse langsam bis zu einer bestimmten Tiefe karbonatisiert, ähnlich wie Minerale. Durch forcierte Behandlungsmethoden lässt sich das Karbonatisierungspotential steigern und die Reaktionszeit signifikant reduzieren. Die Untersuchung zeigt, dass Faktoren wie die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, die spezifische Oberfläche der Körner, der Anteil der Zementsteinphase sowie die Art und Dauer der Behandlung entscheidend sind. Technologien in diesem Bereich teilen sich in direkte und indirekte Verfahren, wobei letztere trotz höherer CO2-Aufnahme aus wirtschaftlichen Gründen weniger bevorzugt werden. Zusätzlich zu der Literaturanalyse erfolgt eine Patentrecherche, die das starke Interesse an der Patentierung von Karbonatisierungsverfahren verdeutlicht. Viele dieser Methoden sind jedoch technisch aufwendig und oft nur marginale Weiterentwicklungen des bestehenden Standes der Technik. Ein weiterer Kernpunkt der Arbeit stellt die Auslegung einer Pilotanlage dar, an welcher Versuche zur Karbonatisierung durchführt werden sollen. Die Anlage soll 15-20 kg Betonabbruchmaterialien verschiedener Qualitäten und Korngrößen in einen modular gestalteten Reaktor fassen und eine Behandlung mit einem CO2-reichen Abgasstrom ermöglichen. Die Planung zeigt, dass bei der Dimensionierung der Anlage erhebliche Vereinfachungen und Annahmen nötig waren, besonders im Hinblick auf den Druckverlust und den Temperaturverlauf. Probleme wie Kondenswasserbildung werden anlagentechnisch zu lösen versucht. Abschließend bietet die Arbeit einen detaillierten Vorschlag für die Durchführung von Karbonatisierungsexperimenten. Es kommen verschiedene Behandlungszeiten von 60 bis 720 Minuten zum Einsatz sowie Untersuchungen zum Einfluss der Temperatur auf den Karbonatisierungsprozess durch isolierte und nicht isolierte Rohrleitungen. Das Karbonatisierungspotential wird auch im Vergleich verschiedener Korngrößen bewertet.

AB - Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Karbonatisierung von Betonabbruchmaterialien, einem Prozess, der das Binden von Kohlendioxid in Form von Karbonat an Betonkörner beschreibt. Eine umfangreiche Literaturstudie legt dar, dass Beton durch Verwitterungsprozesse langsam bis zu einer bestimmten Tiefe karbonatisiert, ähnlich wie Minerale. Durch forcierte Behandlungsmethoden lässt sich das Karbonatisierungspotential steigern und die Reaktionszeit signifikant reduzieren. Die Untersuchung zeigt, dass Faktoren wie die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, die spezifische Oberfläche der Körner, der Anteil der Zementsteinphase sowie die Art und Dauer der Behandlung entscheidend sind. Technologien in diesem Bereich teilen sich in direkte und indirekte Verfahren, wobei letztere trotz höherer CO2-Aufnahme aus wirtschaftlichen Gründen weniger bevorzugt werden. Zusätzlich zu der Literaturanalyse erfolgt eine Patentrecherche, die das starke Interesse an der Patentierung von Karbonatisierungsverfahren verdeutlicht. Viele dieser Methoden sind jedoch technisch aufwendig und oft nur marginale Weiterentwicklungen des bestehenden Standes der Technik. Ein weiterer Kernpunkt der Arbeit stellt die Auslegung einer Pilotanlage dar, an welcher Versuche zur Karbonatisierung durchführt werden sollen. Die Anlage soll 15-20 kg Betonabbruchmaterialien verschiedener Qualitäten und Korngrößen in einen modular gestalteten Reaktor fassen und eine Behandlung mit einem CO2-reichen Abgasstrom ermöglichen. Die Planung zeigt, dass bei der Dimensionierung der Anlage erhebliche Vereinfachungen und Annahmen nötig waren, besonders im Hinblick auf den Druckverlust und den Temperaturverlauf. Probleme wie Kondenswasserbildung werden anlagentechnisch zu lösen versucht. Abschließend bietet die Arbeit einen detaillierten Vorschlag für die Durchführung von Karbonatisierungsexperimenten. Es kommen verschiedene Behandlungszeiten von 60 bis 720 Minuten zum Einsatz sowie Untersuchungen zum Einfluss der Temperatur auf den Karbonatisierungsprozess durch isolierte und nicht isolierte Rohrleitungen. Das Karbonatisierungspotential wird auch im Vergleich verschiedener Korngrößen bewertet.

KW - Betonabbruch

KW - Karbonatisierung

KW - CCU

KW - CCS

KW - Pilotanlage

KW - forcierte Karbonatisierung

KW - indirekte Karbonatisierung

KW - direkte Karbonatisierung

KW - Concrete demolition material

KW - carbonation

KW - CCU

KW - CCS

KW - pilot plant

KW - forced carbonation

KW - indirect carbonation

KW - direct carbonation

M3 - Masterarbeit

ER -