TY - THES

T1 - Umweltgeologische Evaluierung von Entsorgungs- und Verwertungsmöglichkeiten für Tunnelausbruchsmaterial im Rahmen des FCC-Projekts

AU - Joldić, Amra

N1 - nicht gesperrt

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die Masterarbeit widmet sich der umweltgeologischen Bewertung von Entsorgungs- und Verwertungsmöglichkeiten für Tunnelausbruchsmaterial im FCC-Projekt. Schwerpunkt bildete eine vergleichende Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen und experimentellen Untersuchungen in Österreich, der Schweiz und Frankreich. Aus dem Material erster Probebohrungen wurden zwei Proben (qSTP1 und qSTP2) chemisch analysiert und auf ihre Verwertungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen basierend auf technischen und rechtlichen Vorgaben bewertet. Für die Analysen wurden einerseits die Gesamtgehalte (Metalle nach Königswasseraufschluss und Totalaufschluss sowie RFA) und andererseits die Eluatgehalte ermittelt. Ein Abgleich der Ergebnisse von qSTP1 und qSTP2 mit Rückstellproben aus vorangegangenen Arbeiten bestätigte die Repräsentativität der gezogenen Proben. Die Zusammensetzung der RFA zeigt das Vorliegen folgender Hauptkomponenten: 47 % SiO2, 12 % CaO, 11 % Al2O3, 7 % MgO, 5 % Fe2O3, 2% K2O und 1 % Na2O. Im Rahmen der XRD-Untersuchung wurden folgende Phasen festgestellt: 20 % CaCO3 (Calcit), 19 % KAl2[(OH,F)2|AlSi3O10] (Glimmer-Gruppe (Muskovit/Illit)), 14 % (Fe,Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH) (Chlorit), 12 % NaAlSi3O8 (Plagioklas (Albit)), 11 % SiO2 (Quarz), 11% CaMg(CO3)2 (Dolomit), 11% (Ca,Na,K)(Mg,Fe,Al)9(Si,Al)8O20(OH)10¿nH2O (Corrensit) und 4 % KAlSi3O8 (Kalifeldspat (Mikroklin)). Gemäß österreichischer Deponieverordnung wird das Tunnelausbruchsmaterial als nicht gefährlicher Abfall betrachtet und erfüllt die Grenzwerte für Baurestmassendeponien sowie Massenabfalldeponien. Allerdings ist dies die ungünstigste Entsorgungsmethode. Gemäß dem Bundesabfallwirtschaftsplan erfüllt das Tunnelausbruchmaterial keine Qualitätsklasse. Es hält jedoch die Grenzwerte der österreichischen Recycling-Baustoffverordnung (Zuschlagstoff für recycelten Asphalt oder für die ungebundene Oberschicht gemäß § 13 Z 9) ein, allerdings ist der Einsatz des Materials auch rechtlichen Gründen derzeit nicht zulässig. In der Schweiz erfüllt das Tunnelausbruchmaterial die Grenzwerte gemäß der Verordnung über die Vermeidung und die Entsorgung von Abfällen (VVEA) und wird entsprechend in die Kategorien Typ D und Typ E klassifiziert. Laut Étarès Environnement erfüllt das Tunnelausbruchmaterial in Frankreich die Grenzwerte für Klasse 2 sowie für Klasse 3. Aufgrund der großen Menge (9 Millionen m3) und der möglichen Schwankungen in der Materialzusammensetzung wurden Branchen, die das Tunnelausbruchsmaterial nur in kleinen Mengen verwenden können, nachrangig behandelt. Das galt auch für Branchen mit geringer Toleranz gegenüber Schwankungen in Qualität und Zusammensetzung ihrer Rohstoffe. Die Bewertung des Tunnelausbruchsmaterials im Rahmen der Masterarbeit kommt zu folgenden Ergebnissen: Das Tunnelausbruchsmaterial zeigt als Ersatzrohstoff Potenzial zur Verwertung in der Zementindustrie aufgrund hoher Hauptrohstoffmengen wie SiO2, CaO, Al2O3 und Fe2O3. In der Ziegelindustrie wäre ein Einsatz für Mauerziegelmassen denkbar, doch erhöhte Magnesium- und Calciumoxid-Gehalte könnten Probleme verursachen, sodass es nur als Zuschlagstoff zum Einsatz kommen kann. Für die Glasindustrie ist es ungeeignet aufgrund des hohen Verunreinigungsgrades (z.B. Eisen). In der Landwirtschaft ist es aufgrund der hohen Nickelkonzentration und begrenzter Nährstoffgehalte ungeeignet.

AB - Die Masterarbeit widmet sich der umweltgeologischen Bewertung von Entsorgungs- und Verwertungsmöglichkeiten für Tunnelausbruchsmaterial im FCC-Projekt. Schwerpunkt bildete eine vergleichende Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen und experimentellen Untersuchungen in Österreich, der Schweiz und Frankreich. Aus dem Material erster Probebohrungen wurden zwei Proben (qSTP1 und qSTP2) chemisch analysiert und auf ihre Verwertungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen basierend auf technischen und rechtlichen Vorgaben bewertet. Für die Analysen wurden einerseits die Gesamtgehalte (Metalle nach Königswasseraufschluss und Totalaufschluss sowie RFA) und andererseits die Eluatgehalte ermittelt. Ein Abgleich der Ergebnisse von qSTP1 und qSTP2 mit Rückstellproben aus vorangegangenen Arbeiten bestätigte die Repräsentativität der gezogenen Proben. Die Zusammensetzung der RFA zeigt das Vorliegen folgender Hauptkomponenten: 47 % SiO2, 12 % CaO, 11 % Al2O3, 7 % MgO, 5 % Fe2O3, 2% K2O und 1 % Na2O. Im Rahmen der XRD-Untersuchung wurden folgende Phasen festgestellt: 20 % CaCO3 (Calcit), 19 % KAl2[(OH,F)2|AlSi3O10] (Glimmer-Gruppe (Muskovit/Illit)), 14 % (Fe,Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH) (Chlorit), 12 % NaAlSi3O8 (Plagioklas (Albit)), 11 % SiO2 (Quarz), 11% CaMg(CO3)2 (Dolomit), 11% (Ca,Na,K)(Mg,Fe,Al)9(Si,Al)8O20(OH)10¿nH2O (Corrensit) und 4 % KAlSi3O8 (Kalifeldspat (Mikroklin)). Gemäß österreichischer Deponieverordnung wird das Tunnelausbruchsmaterial als nicht gefährlicher Abfall betrachtet und erfüllt die Grenzwerte für Baurestmassendeponien sowie Massenabfalldeponien. Allerdings ist dies die ungünstigste Entsorgungsmethode. Gemäß dem Bundesabfallwirtschaftsplan erfüllt das Tunnelausbruchmaterial keine Qualitätsklasse. Es hält jedoch die Grenzwerte der österreichischen Recycling-Baustoffverordnung (Zuschlagstoff für recycelten Asphalt oder für die ungebundene Oberschicht gemäß § 13 Z 9) ein, allerdings ist der Einsatz des Materials auch rechtlichen Gründen derzeit nicht zulässig. In der Schweiz erfüllt das Tunnelausbruchmaterial die Grenzwerte gemäß der Verordnung über die Vermeidung und die Entsorgung von Abfällen (VVEA) und wird entsprechend in die Kategorien Typ D und Typ E klassifiziert. Laut Étarès Environnement erfüllt das Tunnelausbruchmaterial in Frankreich die Grenzwerte für Klasse 2 sowie für Klasse 3. Aufgrund der großen Menge (9 Millionen m3) und der möglichen Schwankungen in der Materialzusammensetzung wurden Branchen, die das Tunnelausbruchsmaterial nur in kleinen Mengen verwenden können, nachrangig behandelt. Das galt auch für Branchen mit geringer Toleranz gegenüber Schwankungen in Qualität und Zusammensetzung ihrer Rohstoffe. Die Bewertung des Tunnelausbruchsmaterials im Rahmen der Masterarbeit kommt zu folgenden Ergebnissen: Das Tunnelausbruchsmaterial zeigt als Ersatzrohstoff Potenzial zur Verwertung in der Zementindustrie aufgrund hoher Hauptrohstoffmengen wie SiO2, CaO, Al2O3 und Fe2O3. In der Ziegelindustrie wäre ein Einsatz für Mauerziegelmassen denkbar, doch erhöhte Magnesium- und Calciumoxid-Gehalte könnten Probleme verursachen, sodass es nur als Zuschlagstoff zum Einsatz kommen kann. Für die Glasindustrie ist es ungeeignet aufgrund des hohen Verunreinigungsgrades (z.B. Eisen). In der Landwirtschaft ist es aufgrund der hohen Nickelkonzentration und begrenzter Nährstoffgehalte ungeeignet.

KW - Tunnelausbruch

KW - Zementindustrie

KW - Deponierung

KW - Prüfverfahren

KW - tunnel excavation

KW - cement industry

KW - landfill

KW - test methods

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.061

DO - 10.34901/mul.pub.2024.061

M3 - Masterarbeit

ER -