Geschlossener Materialkreislauf ist ein verantwortungsvoller Weg zur Einsparung von Ressourcen bei der Herstellung von Fertigteilen

In den VBI-Fertigteilwerken in den Niederlanden wurde Frisch- und Brunnenwasser für Reinigungszwecke, in Betonmischungen und als Kühlwasser für Maschinen verwendet. Schon in den 80er Jahren war die Verwendung von Frischwasser im Prozess umstritten, und heute ist sie es aus vielen Gründen noch mehr.

"Vor der Entwicklung des geschlossenen Materialkreislaufs wurde der größte Teil des Abwassers abgeleitet. Die Betonreste wurden zu einer Deponie transportiert und dort zu zerkleinertem Betongranulat weiterverarbeitet. Derzeit werden die Primärrohstoffe für Beton immer knapper und teurer", erklärt den Engelsman.

Auch die Ausbeutung von Primärrohstoffen und die Verklappung der Abfallströme schaden der Umwelt, und die Vorschriften werden immer strenger. Um die Wasserressourcen vor Verschmutzung zu schützen, ist es beispielsweise nicht mehr erlaubt, die Abwässer in die Kanalisation zu leiten. In einigen Ländern wie den Niederlanden ist Brunnenwasser aufgrund von Steuern teuer, und seine Nutzung wurde ebenfalls durch Gesetze eingeschränkt. Und nicht zuletzt ist frisches Leitungswasser kostspielig und im Prinzip von unnötig hoher Qualität für diesen Zweck.

Darüber hinaus sind die Folgen der Verwendung von Frisch- und Brunnenwasser bei der Herstellung von Fertigteilen kostspielig. Brunnenwasser ist wegen seines hohen Eisengehalts von schlechter Qualität, während das mit Schlamm verunreinigte Prozesswasser wegen seines hohen Alkaligehalts fast unbrauchbar ist. Wasser mit hohem Alkaligehalt führt zur Verkalkung der Rohrleitungen und schließlich zu Erosion. Infolgedessen sind die Wartungskosten für Anlagen, Maschinen und andere Verarbeitungsgeräte hoch.

1990 wurde das erste integrierte Recyclingsystem im neu gebauten VBI-Werk in Schuilenburg installiert. Ein neues Werk in Huissen wurde 1999 mit einem verbesserten Recyclingsystem errichtet, und schon damals wurden bessere Lösungen für das Materialrecycling entwickelt. Wie wurde der geschlossene Materialkreislaufprozess entwickelt?

"Wir mussten die steigenden Entsorgungskosten senken, eine saubere Arbeitsumgebung schaffen und Schlammdepots und Abfallhaufen auf der Baustelle vermeiden. Um dies zu erreichen, mussten wir lernen, die Abfallströme von ungehärtetem Beton und Abwasser zu kontrollieren und wiederzuverwenden; ungehärteter Beton aus dem Nischenstaubsauger, falsche Mischungen und Abfallströme, die aus Reinigungstätigkeiten resultieren", sagt Nico Eikelenboom, damaliger Produktionsleiter beim VBI, der zusammen mit den Engelsman zum Team gehörte, das den geschlossenen Materialkreislauf beim VBI einführte.

Eikelenboom fährt fort, dass trennende Auswaschschnecken bereits aus den Betonwerken für Transportbeton bekannt waren, aber für VBI bestand die Herausforderung vor allem darin, die Anzahl der kleinen Partikel, die aus dem ungehärteten Beton aus den Aussparungen ausgewaschen werden, verarbeiten zu können.

Ziel war es, alle ungehärteten Abfallströme so schnell wie möglich im eigenen Produktionsprozess wiederzuverwenden und die Ströme zu einer zentralen Aufbereitungsstelle zu leiten, an der Kursmaterialien und Schlämme mit nur feinen Partikeln getrennt werden. VBI setzte Pumpen ein, um das Abwasser durch das Auswaschsystem zu transportieren und die Restpartikel abzutrennen.

"Die Dosierung des ausgewaschenen Kieses und Sandes ohne die Feinanteile ist kein Problem, bei schwankenden Mengen an Feinanteilen war die Menge an aktivem Zement und die hohen alkalischen Eigenschaften ein größeres Problem. Zum einen wegen der noch vorhandenen Erhärtungseigenschaften - die zu Ablagerungen und Verstopfungen führen können - und zum anderen wegen der Auswirkungen auf die Verarbeitungseigenschaften der Betonmischung", beschreibt Eikelenboom das Verfahren.

"Daher waren gut zugängliche Absetzbecken, so genannte Erztanks, für die Sedimentation der feinen Partikel notwendig. Nach der Sedimentation haben wir zwei Komponenten. Am Boden des Beckens konzentrierter Schlamm und obenauf das relativ saubere, aber hochalkalische Wasser. Das relativ saubere Wasser wird in das nächste Becken gepumpt, wo es mit Kohlendioxid weiter behandelt wird. Nach dieser Behandlung erreicht das Wasser einen pH-Wert von 7 und ist für die Wiederverwendung im Produktionsprozess geeignet", beschreibt den Engelsman.

Der abgesetzte Schlamm vom Boden des Absetzbeckens wird in ein Becken gepumpt, das ein Rührwerk enthält, mit dem der Schlamm homogen gehalten wird. Von hier aus wird der Schlamm in die Betonmischungen dosiert.

Im Juni 2017 eröffnete VBI in Kampen seinen vierten Produktionsstandort für Hohldecken - mit der neuesten Technologie im Recycling.

Die Ziele von VBI bei der Einrichtung des neuen Werks waren die Entwicklung von Methoden zur Abfallreduzierung, die Minimierung der Umweltauswirkungen und die Senkung der Wartungskosten für die Maschinen. Das ultimative Ziel war die Schaffung eines geschlossenen Kreislaufs für das vollständige Recycling des Abfalls.

"Da die Anforderungen an einen geschlossenen Materialkreislauf von Anfang an bei der Einrichtung des neuen Werkslayouts in Kampen berücksichtigt werden konnten, ist das Ergebnis eine vollständig integrierte Recyclinganlage", sagt den Engelsman. Der erste Schritt bestand darin, alle Materialströme zu kartieren, jeden Prozess neu zu analysieren und die eigentlichen Quellen der Prozessströme zu lokalisieren. Jetzt, da das System in Betrieb ist, wird die Qualität aller eingehenden und recycelten festen und flüssigen Rohstoffe durch regelmäßige Messungen kontrolliert.

Die Schlammdichte muss stabil sein.

"Die feinen Partikel haben einen großen Einfluss auf die Betonmischung, und die Dichte muss sehr stabil sein, wenn sie in Beton verwendet werden soll. Unterschiede in der Menge der Feinteile wirken sich auf die Verarbeitbarkeit der Mischung aus. In Betonmischungen werden feine Partikel benötigt, und normalerweise werden Füllstoffe verwendet. Durch die Wiederverwendung der feinen Partikel des Schlamms werden weniger Füllstoffe benötigt. Die Genauigkeit bei der Wiederverwendung von Schlämmen ist sehr wichtig, da starke Schwankungen zu Qualitätsproblemen führen", sagt den Engelsman.

Durch technologische Verbesserungen und die Umgestaltung der Produktion im Werk Kampen werden nun alle Abfälle aus dem Produktionsprozess vollständig recycelt und in einem hochwertigen Endprodukt wiederverwendet, und es wird kein Abwasser in die Kanalisation abgeleitet. Das Ergebnis ist ein geschlossener Kreislauf, der die schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt vermindert und wirtschaftliche Ziele fördert.

Neben den monetären Vorteilen verbessert der geschlossene Materialkreislauf auch die Arbeitsbedingungen durch die Schaffung einer sauberen, modernen Umgebung. Die Gewährleistung eines angemessenen Umgangs mit Abwässern ist auch eine Frage der unternehmerischen Verantwortung.

"Wir sind gerne bereit, unsere Informationen über den geschlossenen Materialkreislauf und die Wiederverwendung von Schlämmen weiterzugeben", ermutigt den Engelsman andere Fertigteilhersteller, wenn er gefragt wird, ob der geschlossene Materialkreislauf in größerem Umfang eingesetzt werden könnte. Er fügt hinzu, dass der Wasserverbrauch von der Abfallmenge abhängt, so dass kleine Werke vielleicht nicht so sehr daran interessiert sind, während für größere Produktionseinheiten die Frage des geschlossenen Materialkreislaufs von größerer Bedeutung ist.

"Die Menge des Abwassers hängt natürlich von der Größe der Produktion und dem Betonausstoß ab. Alle VBI-Werke zusammen recyceln und verwenden etwa 550 m3 Abwasser, von denen täglich etwa 100 m3 Schlamm den neuen Betonmischungen wieder zugeführt werden. Mit der Wiederverwendung dieser Menge an Abfall können wir wirklich etwas bewirken", schließt den Engelsman.