TY - THES

T1 - Ökologische Bewertung des Recyclings von Mineralwolleabfällen als Ersatzrohstoffe und Zumahlstoffe in der Zementindustrie

AU - Schenk, Judith

N1 - gesperrt bis 12-03-2026

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - In dieser Masterarbeit wird ein Life-Cycle-Assessment der Zementproduktion durchgeführt, bei der Mineralwolleabfälle als Recyclat in den Herstellungsprozess eingebracht werden. Aufgrund vieler möglicher Einbringungsorte der Fasern in den Prozess werden vier Szenarien gewählt und diese bezüglich ihrer Umweltauswirkungen, die durch die Ökobilanz berechnet werden, gegenübergestellt und miteinander verglichen. Das erste Szenario betrachtet den Einsatz der Mineralwolle vor dem Klinkerbrand, wobei eine Substitution der Rohstoffe Kalkstein und Ton erfolgt. Die Mineralwolle wird in Szenario 2.1 in die Zementmahlung eingebracht und ersetzt den Hüttensand. Eine weitere Betrachtung in der Zementmahlung beruht auf der Substitution des Klinkereinsatzes (Szenario 2.2). Das letzte Szenario befasst sich mit dem Status Quo der Zementproduktion und dient als Referenzprozess. Die deklarierte Einheit umfasst eine Tonne produzierten Zement der Zementgruppe CEM II (Portlandkompositzement) nach EN 197-1. Die Vergleichbarkeit der Szenarien wird durch definierte Randbedingungen gewährleistet. Die Gegenüberstellung der Ökobilanzen aller Szenarien veranschaulicht, dass das generelle Recycling der Mineralwolle in den Zementherstellungsprozess einen positiven Effekt auf die Umwelt hat. Durch diese Verwertung werden Reduktionen der Umweltauswirkungen und eine Minimierung des Deponievolumens erzielt. Das beste Resultat erzielte Szenario 2.2, wobei Mineralwolleabfälle in die Zementmahlung eingebracht wurden. Durch diesen Schritt reduzierte sich die Menge an Klinker pro Tonne Zement. Dies hatte einen niedrigeren Bedarf an Rohstoffen, Energieträgern und elektrischer Energie zur Folge. Daraus resultierten geringere Emissionen bei der Klinkerherstellung im Drehrohrofen. Durch die Substitution des Klinkers in der Mahlung und durch die gleichbleibende Menge an Hüttensand konnte die Menge an Sekundärstoffen im Vergleich zum Status Quo erhöht werden. Auch auf die Nutzung einer Deponie konnte in diesem Szenario verzichtet werden. Alle erwähnten Faktoren führten zu einer positiven Auswirkung auf die Ökobilanz. Aufgrund der großen CO2-Emissionen durch den Zementherstellungsprozess hat das globale Erwärmungspotential einen hohen Stellenwert in der Zementindustrie. Wird dieses Potential für die Substitution des Klinkers betrachtet, konnte eine Verringerung von 7,5 % erreicht werden. Somit wurde im Vergleich zum Status Quo ein um 42 kg geringerer CO2-Ausstoß pro Tonne Zement erzeugt. Das Ergebnis für diese Masterarbeit ergab, dass Szenario 2.2 bezogen auf Umweltwirkungen für die Zementindustrie zu empfehlen ist und der Status Quo in allen betrachteten Wirkungskategorien die ökologisch schlechteste Option darstellt.

AB - In dieser Masterarbeit wird ein Life-Cycle-Assessment der Zementproduktion durchgeführt, bei der Mineralwolleabfälle als Recyclat in den Herstellungsprozess eingebracht werden. Aufgrund vieler möglicher Einbringungsorte der Fasern in den Prozess werden vier Szenarien gewählt und diese bezüglich ihrer Umweltauswirkungen, die durch die Ökobilanz berechnet werden, gegenübergestellt und miteinander verglichen. Das erste Szenario betrachtet den Einsatz der Mineralwolle vor dem Klinkerbrand, wobei eine Substitution der Rohstoffe Kalkstein und Ton erfolgt. Die Mineralwolle wird in Szenario 2.1 in die Zementmahlung eingebracht und ersetzt den Hüttensand. Eine weitere Betrachtung in der Zementmahlung beruht auf der Substitution des Klinkereinsatzes (Szenario 2.2). Das letzte Szenario befasst sich mit dem Status Quo der Zementproduktion und dient als Referenzprozess. Die deklarierte Einheit umfasst eine Tonne produzierten Zement der Zementgruppe CEM II (Portlandkompositzement) nach EN 197-1. Die Vergleichbarkeit der Szenarien wird durch definierte Randbedingungen gewährleistet. Die Gegenüberstellung der Ökobilanzen aller Szenarien veranschaulicht, dass das generelle Recycling der Mineralwolle in den Zementherstellungsprozess einen positiven Effekt auf die Umwelt hat. Durch diese Verwertung werden Reduktionen der Umweltauswirkungen und eine Minimierung des Deponievolumens erzielt. Das beste Resultat erzielte Szenario 2.2, wobei Mineralwolleabfälle in die Zementmahlung eingebracht wurden. Durch diesen Schritt reduzierte sich die Menge an Klinker pro Tonne Zement. Dies hatte einen niedrigeren Bedarf an Rohstoffen, Energieträgern und elektrischer Energie zur Folge. Daraus resultierten geringere Emissionen bei der Klinkerherstellung im Drehrohrofen. Durch die Substitution des Klinkers in der Mahlung und durch die gleichbleibende Menge an Hüttensand konnte die Menge an Sekundärstoffen im Vergleich zum Status Quo erhöht werden. Auch auf die Nutzung einer Deponie konnte in diesem Szenario verzichtet werden. Alle erwähnten Faktoren führten zu einer positiven Auswirkung auf die Ökobilanz. Aufgrund der großen CO2-Emissionen durch den Zementherstellungsprozess hat das globale Erwärmungspotential einen hohen Stellenwert in der Zementindustrie. Wird dieses Potential für die Substitution des Klinkers betrachtet, konnte eine Verringerung von 7,5 % erreicht werden. Somit wurde im Vergleich zum Status Quo ein um 42 kg geringerer CO2-Ausstoß pro Tonne Zement erzeugt. Das Ergebnis für diese Masterarbeit ergab, dass Szenario 2.2 bezogen auf Umweltwirkungen für die Zementindustrie zu empfehlen ist und der Status Quo in allen betrachteten Wirkungskategorien die ökologisch schlechteste Option darstellt.

KW - Ökologische Bewertung

KW - LCA

KW - Recycling

KW - Mineralwolleabfall

KW - Ersatzrohstoff

KW - Zumahlstoff

KW - Zementindustrie

KW - ecological evaluation

KW - LCA

KW - recycling

KW - mineral wool waste /raw material

KW - additive

KW - cement industry

M3 - Masterarbeit

ER -