Gebäudedämmung: Zehn Prozent thermisch oder 90 Prozent stofflich verwerten?

„Deutschland im Dämmwahn“ heißt eine Fernseh-Dokumentation, die die steigende Verwendung von expandiertem Polystyrol zur Gebäudedämmung kritisiert. Ungeachtet der in dem Film aufgeführten Nachteile erfreut sich der Einsatz von Wärmedämm-Systemen aus EPS einer großen Nachfrage. Doch was wird aus diesen Materialien, wenn das Gebäude abgerissen oder rückgebaut wird?

Wärmedämm-Systeme gelten als wichtiger Faktor bei der energetischen Sanierung des Gebäudebestands. Nach Ansicht der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg, dargelegt in einem Positionspapier „Über den Sinn von Wärmedämmung“, hat baulicher Wärmeschutz sogar eine zentrale Bedeutung bei der Heizwärme-Reduzierung. Zumindest schreibt ihm das Papier neben anderen Funktionen eine ökonomische Bedeutung zu: Abhängig von Ausgangsniveau, Dämmstoffdicke, Dämmstoffart, Beheizungsart, Energieträger und Standortklima soll die energetische Amortisation von Dämmstoffen unter zwei Jahren liegen, bei richtiger Auswahl des Materials in aller Regel sogar unter einem Jahr, im ungünstigsten Fall unter fünf Jahren. Die Entsorgung wirft nach Darstellung dieser Autoren keine Probleme auf und beeinflusst auch keineswegs die Lebenszyklus-Bilanz von Dämmstoffen. Im schlechtesten Fall müsse das Gesamtsystem deponiert werden. Durch thermische Verwertung werde der im Baustoff gespeicherte Energieinhalt genutzt. Und Verfahren zum stofflichen Recycling seien in der Entwicklung.

EPS-Gehalte bestenfalls 60 Prozent

Das sahen Andreas Mäurer und Martin Schlummer vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freisung (IVV) etwas anders. In ihrem Vortrag über „Recyclingfähigkeit von Wärmedämmverbundsystemen mit Styropor“ auf dem Berliner Mineralstoffe-Kongress wiesen sie darauf hin, dass bei Gebäudeabriss oder -rückbau Verbundabfall aus expandiertem Polystyrol (kurz: EPS) und Mörtel anfällt, der bislang nicht verwertet wird. Der EPS-Anteil sei dabei abhängig von der angewandten Rückbaumethode und erreicht selbst bei manuellen Trennverfahren bestenfalls Gehalte von 60 Prozent. Dabei, so die Autoren, bestünden vielfältige Möglichkeiten zur Wiederverwertung von EPS. Die mineralischen Materialien könnten sauber getrennt und zu Recyclingbaustoffen verarbeitet werden. Werkstofflich könnten EPS bei der Herstellung von Leichtbeton oder bei Closed-Loop-Verfahren zum Einsatz kommen. Allerdings steht dem ein Anteil von 0,7 bis ein Prozent des Flammschutzmittels Hexabromcyclododekan (HBCD) entgegen, das 2008 von der ECHA als persistente, bio-akkumulative und toxische Substanz (PTB) auf die Liste besonders besorgniserregender Stoffe kam. Da es den Kriterien der Stockholmer POP-Konvention entspricht, ist es seit 2013 weltweit verboten. Das schließt auch aus, dass HBCD-haltiges EPS einfach recycelt und als Rezyklat vermarktet werden kann.

Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren

Zurzeit sorgen Wärmedämmsysteme noch für wenig Abfall; Andreas Mäurer und Martin Schlummer sprechen von etwa einem Prozent der verkauften Materialmenge. Da diese Stoffe seit 1970 verbaut werden, ist aber bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren in nächster Zukunft mit steigenden Abfallmengen zu rechnen. Sie werden zu unterschiedlichen Teilen aus HBCD-haltigem EPS und aus EPS mit anderen Flammschutzmitteln bestehen. Dabei wird (zunächst) der HBCD-Prozentsatz im Abfall höher liegen als der von der Stockholm Konvention noch festzulegende Grenzwert, der das Material als POP-Abfall einstuft.

Schlechte Ressourcennutzung

Flammschutzmittel stellen für die energetische Verwertung des hochkalorischen EPS kein Hindernis dar, da sie unter geeigneten Bedingungen sicher und hinreichend zerstört werden. In Laborversuchen bilanzierten japanische Forscher eine Zerstörungseffizienz von 99,99 Prozent für HBCD-haltige EPS und XPS-Abfälle bei Emissionen von polychlorierten und polybromierten Dioxinen und Furanen, die weit unter dem gesetzlichen Grenzwert lagen. Diese Verwertungsvariante beurteilen die Forscher vom Fraunhofer-Institut als schlechte Nutzung der Ressourcen, da die zur Herstellung der Polymere investierte Produktions- und Veredlungsenergie – vom Erdöl über die Styrol-Fraktionierung mit Polymerisation und Schäumung – komplett verloren geht. In der erwähnten Fernseh-Doku formulierte Andreas Mäurer das so: „Man braucht ungefähr fünf Kilogramm Erdöl, um ein Kilogramm Polystyrol herzustellen. Wenn wir das recyceln, dann können wir 90 Prozent dieser Energie erhalten. Und wenn wir es verbrennen, dann kriegen wir maximal zehn Prozent dieser Energie wieder zurück.“

Stoffliche Behandlung schwierig

Hingegen bereitet die roh- oder werkstoffliche Behandlung des ab- oder rückgebauten Materials Schwierigkeiten. Zunächst sollte der Anteil mineralischer Komponenten an den Dämmstoffabfällen möglichst gering gehalten werden, um ihn separat leichter wiederverwerten zu können. Dann sind diese Abfälle sehr voluminös: Das macht den Transport über längere Distanzen unwirtschaftlich; andererseits würde eine Verpressung wiederum eine anschließende Verbundtrennung erschweren. Darüber hinaus wäre eine Trennung der Abfallströme wünschenswert; die auf dem Markt befindlichen Schnellanalyse-Geräte eignen sich jedoch nicht zur Bestimmung HBCD-belasteter oder anderer polymerer bromierter Flammschutzmittel. Dennoch muss es Ziel sein, das HBCD sicher zu zerstören und die Minerale und Polymere werkstofflich zu verwerten.

Das CreaSolv-Verfahren

Die rohstoffliche Verwertung von Post-Consumer Styropor ohne HBCD-Belastung bietet sich für das Bauwesen an. Hier findet vermahlenes Alt-Styropor Verwendung als Zuschlagstoff für Styropor-Leichtbeton, Dämmputze und Leichtputze sowie in der Tonindustrie.

Für das werkstoffliche Recycling von Dämmstoffabfällen schlagen Andreas Mäurer und Martin Schlummer das CreaSolv-Verfahren vor, für das eine Verfahrensvariante am IVV entwickelt wurde. Dabei löst eine Substanz das expandierte Polystyrol des Dämmstoffs auf und kann anschließend durch Fest-Flüssig-Trennung von mineralischen Anteilen separiert werden. Daraufhin wird die Lösung von Fremd- und Störstoffen wie Flammschutzmitteln und Altadditiven in mehreren Stufen gereinigt, woraus eine reine Rezyklat-Lösung resultiert. Die nachgeschaltete Trocknungsstufe trennt das Lösungsmittel vom Polymer und steht für den nächsten Lösungszyklus bereit. Das resultierende Recyclingmaterial besteht aus gereinigtem, marktfähigem Polystyrol-Granulat, das sich mithilfe eines Treibmittels wieder zu expandierfähigen EPS-Kügelchen aufarbeiten lässt.

Foto: © digitalstock - Fotolia.com

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Auf Neuware-Qualitätsniveau

Durch geeignete Wahl der Prozessparameter und Prozesschemikalien kann dabei laut IVV re-expandierbares PS auf Neuware-Qualitätsniveau hergestellt werden. Durch dieses Verfahren werde eine wesentlich höhere Wertschöpfung erreicht als bei sonstiger Verwertung von EPS-Abfällen. Selbst bei Verwendung von stark verschmutzten Polymer-Abfällen könnten hohe Qualitäten erreicht werden. Mit der großtechnischen Umsetzung dieser Technologie würden sich nicht nur Vorteile beim Sammeln durch deutlich reduzierte Transportkosten ergeben, sondern auch beim Verarbeiten durch eine höhere Wertschöpfung und eine Entfernung von unerwünschten Störstoffen.

Doch bis heute ist keine CreaSolv Anlage im Industriemaßstab in Betrieb, um das EPS-Recycling-Konzept in der industriellen Praxis zu nutzen. Auch wurde noch kein Logistikkonzept entwickelt, das Dämmstoff-Abfälle bereits am Anfallort mechanisch behandelt und solcherart EPS-angereicherte Abfälle in regionalen CreaSolv-Anlagen aufbereitet. Dabei wurde schon 2002 die Idee geboren, EPS in mobilen Lösungsmitteltanks zu erfassen, zu lösen und um den Faktor 10 bis 20 zu verdichten. Bereits ab 1.000 Tonnen pro Jahr wäre eine Anlage wirtschaftlich.

Gute Preise, aber neue Materialien

Angesichts steigender Rohstoffpreise könnte sich zukünftig Polystyrol-Recycling im industriellen Maßstab lohnen. Zumal EPS-Produkte zur Wärmedämmung in Ländern wie Deutschland, Österreich und der Schweiz zunehmend nachgefragt werden. Und laut Chemical Market Associates, Inc. bereits 2010 in Europa samt Russland zu fast 80 Prozent im Bausektor eingesetzt werden. Immerhin lassen sich aktuell Preise von 1.500 Euro pro Tonne erzielen.

Allerdings läuft diesem Trend eine andere Bewegung zuwider: die Entwicklung neuer Dämmstoffe. Sie besitzen deutlich verbesserte Dämmleistungen, könnten sich aber hinsichtlich Recycelbarkeit als kritischer denn herkömmliche EPS erweisen. So hat beispielsweise die BASF Neopor auf den Markt gebracht, ein Material, das zusätzliche feine Grafitpartikel enthält. Und der ebenfalls von der BASF entwickelte Schaumstoff E-por präsentiert sich mit allen Vorteilen von EPS, besitzt aber eine enorme Lösemittel-Beständigkeit gegenüber Aceton und Benzin. Zwar wird dem Material „100 Prozent Recyclingfähigkeit“ bescheinigt, die aber nichts über die werkstoffliche Verarbeitbarkeit aussagen muss.

Aussagen darüber, ob und wie solche Stoffe recycelt werden können, stehen noch aus. Aber auch die Recycling-Bandbreite für marktgängige Materialien wie EPS und XPS ist noch nicht vollständig erkundet. Daher läuft seit 2012 ein vom Bundesumweltministerium gefördertes Projekt mit dem Titel „Möglichkeiten der Wiederverwertung von Bestandteilen des Wärmedämm-Verbundsystems nach dessen Rückbau durch Zuführung in den Produktkreislauf der Dämmstoffe beziehungsweise Downcycling in die Produktion minderwertiger Güter bis hin zur thermischen Verwertung“. Der Abschluss der Untersuchung war für August geplant.

Der Artikel „Recyclingfähigkeit von Wärmedämmverbundsystemen mit Styropor“ von Andreas Mäurer und Martin Schlummer ist in den Vorträgen zur Berliner Konferenz über „Mineralische Nebenprodukte und Abfälle“, hrsg. Von Karl J. Thomé-Kozmiensky, TK Verlag, ISBN 978-3-944310-11-4 nachzulesen.

(EUR1014S28)

Foto: Dr. Jürgen Kroll