Gefahrstoffe: Behandlung von MVA-Flugaschen mittels „Conversion“

Flugaschen aus Müllverbrennungsanlagen und der Kohleverstromung müssen nicht länger untertage auf Deponien für gefährliche Abfälle abgelagert werden. Das Conversion-Verfahren beruht auf der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Durch Umwandlung der Molekularstruktur und anschließende Mineralisierung wird die emissions- und restfreie Weiterverwendung ermöglicht.

Aufgrund ihrer mineralischen Zusammensetzung aus hohen Anteilen an Calciumoxid, Siliciumdioxid und Aluminiumoxid werden Flugaschen aus Verbrennungsanlagen als Sekundärrohstoff-Beigabe in der Zementproduktion eingesetzt. Dabei stellen sie ein Umweltgefährdungspotential dar, was auch gegen die hauptsächliche Entsorgungs-Praxis der Untertagedeponierung spricht. Die Stabilisierung von Flugaschen mittels Zement als häufigste Vorbehandlungsmethode zur Ablagerung auf einer Reststoffdeponie ist kostenintensiv und hat den Nachteil, dass durch das hohe Bindemittel-Asche-Verhältnis eine fast doppelte Menge an zu entsorgender Masse entsteht. Einige Elemente wie Cadmium, Chrom, Molybdän und Zink können zudem nicht ausreichend verkapselt werden, um die erforderlichen Auslaugstandards zu erfüllen.

Eine stoffliche Verwertungslösung stellt das in der Europäischen Union und den USA patentrechtlich geschützte Conversion-Verfahren dar. Entwickelt in Deutschland, beruht es auf der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie und nutzt thermische und photophysikalische Effekte, um anorganische Materialien mit organischen Trägersubstanzen zu verbinden. Die verwendeten Reststoffe werden zur Herstellung von inerten Zuschlagstoffen für betonähnliche Baumaterialien verwendet, die besonders geringe Eluatwerte aufweisen.

Kristalline Verkieselung
Das Basismaterial, das heißt Filterstäube und Aschen aus der Abgasreinigung von Groß- und Abfallverbrennungsanlagen (Basismaterial), wird nach Eingangsprüfung und Analyse zerkleinert, photophysikalisch behandelt und mineralisiert (verkieselt). Licht (Energie) trifft hier mit hoher Intensität auf Materie und verändert die Molekularstruktur. Diese Konvertierung wird dadurch dauerhaft gemacht und blockiert, dass das Material nach dem Lichtbeschuss mit einem Mineralisierungsmittel vermischt wird. Es entsteht eine Verkieselung des Materials mit kristalliner Oberfläche, wie sie aus der Natur bekannt ist.

Der Photonenbeschuss bewirkt eine hohe Energiekonzentration in einer optimalen Brennlinie auf die Asche. Dadurch wird diese so aktiviert, dass sich durch die der wässrigen Lösung zugefügten kristallbildenden Abbindebeschleuniger und das mineralische Bindemittel (Zement) festhaftende Kristallkomplexe bilden, die durch natürliche Prozesse nicht mehr lösbar sind. Die Bindemittel umschließen das Material nicht vollständig, wodurch sie mit der Grundmatrix eines daraus zu bildenden Verbundwerkstoffes eine festhaftende Verbindung eingehen. Die Reststoffe werden nicht adhäsiv eingebettet, sondern kristallin mit dem Bindemittel verbunden.

Aschen ersetzen Sand
Die derart behandelten Stoffe sind inert und damit chemisch nicht mehr reaktionsfähig: Sie vergären und faulen nicht. Schadstoffe können nicht mehr ausgewaschen werden, was durch Untersuchungen verschiedener Flugaschen aus einer MVA und einer EBS-Anlage in Deutschland belegt ist. Auch stark verunreinigte Reststoffe können zu einem inerten und uneingeschränkt umweltverträglichen Produkt werden. Durch Zugabe weiterer handelsüblicher Stoffe lässt sich ein mineralisch gebundener Werkstoff mit genau definierten bauphysikalischen Eigenschaften herstellen. Dafür ist kein Sand erforderlich: Die Aschen ersetzen diesen vollständig.

Der Artikel basiert auf den Beitrag „Licht und Schatten: Conversion – ein neues Verfahren zur Aschebehandlung“ von Jörg Eckardt, erschienen in: Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 5 – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen, hrsg. v. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Bernd Friedrich, Thomas Pretz, Peter Quicker, Dieter Georg Senk, Hermann Wotruba, Thomé-Kozmiensky Verlag, ISBN 978-3-944310-41-1. www.vivis.de

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 09/2021, Seite 29, Foto: MVA Weisweiler GmbH & Co. KG)