Nutzen Sie unsere Stärken!

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Nutzen Sie

unsere Stärken!

Komplette Konzepte statt Einzellösung

Unser Konzept für ein schlankes Schlackenmanagement zeichnet sich durch eng verzahnte Dienstleistungen aus, die Ihren gesamten Produktionsprozess abdecken.

• Logistisch sinnvolle Transportlösungen

• Optimale Bewirtschaftung der Schlackentröge, -beete und Lagerflächen

• Aufbereitung verschiedener Schlacken zu Qualitätsprodukten und Separation des metallhaltigen Anteils

• Innovative Produktentwicklung durch eigene Forschungs- und Entwicklungs- abteilung

• Markterschließung

• Kundenorientierte Vermarktung der schlackenbasierten Produkte thyssenkrupp MillServices & Systems GmbH, Emschertalstraße 12, 46149 Oberhausen, T: +49 (0)208 65605-0, F: +49 (0)208 65605-100, tkmss.info@thyssenkrupp.com. www.tkmss.com

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Metallurgische Nebenprodukte

Ökobilanzielle Untersuchung von LD-Schlacke für verschiedene Einsatzbereiche

Michael Dohlen, Gert Homm und Liselotte Schebek

1. Erzeugung, Eigenschaften und Verwendung von LD-Schlacke ...194

2. Ergebnisse der Literaturrecherche ...197

3. Methodisches Vorgehen zur ökobilanziellen Betrachtung von LD-Schlacke ...198

4. Diskussion ...200

5. Fazit ...201

6. Quellen ...202 Die Themen einer nachhaltigen Wirtschaftsweise und die Schonung von natürlichen Ressourcen sind allgemeiner gesellschaftlicher Konsens. In den letzten Jahrzehnten haben sich die Prioritäten von einer überwiegenden Nachsorge negativer Umweltfolgen immer weiter auf einen vorsorgenden Umweltschutz verlagert. Beispiel hierfür aus der deutschen Politik ist die Energiewende als eine der zentralen Antworten auf den Klimawandel. Mit den geplanten Maßnahmen des vorsorgenden Klimaschutzes soll der CO₂-Ausstoß bis 2050 im Vergleich zu 1990 um mindestens 80 Prozent gesenkt werden [5].

Auch industrielle Forschung trägt dem Vorsorgegedanken Rechnung, wie beispielsweise das Projekt Carbon2Chem zur Entkarbonisierung von Produktionsprozessen [22].

Diese Entwicklungen beruhen vor allem darauf, dass die ressourcenintensive Indus- triegesellschaft langfristig an einen Punkt gelangt, an dem sie Gefahr läuft, sich ihrer natürlichen und wirtschaftlichen Lebensgrundlagen zu berauben. Dies betrifft auch die Nutzung primärer Rohstoffe, deren Gewinnung aus Umwelt- und Naturschutzgrün- den zunehmend an seine Grenzen stößt. Aus diesem Grund wird heute zusätzlich zur Energiewende auch eine Rohstoffwende gefordert [vgl. 21]. Ein wesentlicher Ansatz ist hier die Verwendung sekundärer Rohstoffe: diese wird von Seiten der deutschen und europäischen Politik durch das 2016 vom deutschen Bundeskabinett verabschiedete Deutsche Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess II) [4] und die EU-Initiative für ein ressourcenschonendes Europa [26] angesprochen.

Jeder Einwohner Deutschlands benötigt statistisch gesehen täglich etwa 19 kg mineralische Rohstoffe, damit u.a. Straßen, Wege, Häuser und Geschäftsgebäude gebaut werden können. Vor diesem Hintergrund gewinnt die Verwendung von industriell hergestellten Gesteinen zunehmend an Bedeutung. Eine intelligente Verwendung von qualitäts- gesicherten Sekundärrohstoffen aus der Industrie kann dazu beitragen, den Einsatz

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von Primärrohstoffen, beispielsweise Kies und Festgesteine, zu reduzieren und positive Umwelteffekte, z.B. für das Klima, oder Kosteneinsparungen beim Bau von Infrastruk- tureinrichtungen zu generieren. Eine als Sekundärrohstoff in großer Menge produzierte Gesteinskörnung sind Stahlwerksschlacken (SWS) aus der Herstellung von Rohstahl im LD-Konverter (LD-Schlacke, LDS) oder im Elektrolichtbogenofen (Elektroofenschlacke, EOS) [10]. Diese Nebenprodukte der Stahlindustrie werden mit einer langen Tradition im Verkehrswegebau und Erdbau sowie als Düngemittel verwendet. Insgesamt liegen die langjährigen Quoten der stofflichen Nutzung von Eisenhüttenschlacken (Hochofen- und Stahlwerksschlacke) in Deutschland bei über 95 Prozent und verdeutlichen damit die hohe Relevanz für die genannten Verwendungswege. Damit können diese industriell hergestellten und ressourcenschonenden Baustoffe (Industrielava [13]) einen nachhaltigen Beitrag zu der Versorgung mit mineralischen Rohstoffen leisten.

Allein in Deutschland konnten in den zurückliegenden siebzig Jahren über 600 Millionen Tonnen an natürlichen Gesteinsrohstoffen durch den Einsatz von Produkten aus Eisen- hüttenschlacken substituiert werden und so zur Ressourcenschonung aktiv beitragen [30].

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der ökobilanziellen Untersuchung der Verwendung von LD-Schlacke. LD-Schlacke ist ein mineralisches Nebenprodukt, das bei der Stahlerzeugung nach dem Linz-Donawitz-Verfahren (Blasstahl- oder Konver- terverfahren) aus den Einsatzstoffen des Verfahrens entsteht. Aufgrund der Entstehung im Schmelzprozess sind LD-Schlacken homogene Sekundärrohstoffe mit konstanten technischen und chemischen Eigenschaften und eignen sich auf Grund dieser Vor- aussetzungen hervorragend für eine Verwendung als Mineralstoff für verschiedene Anwendungsbereiche.

1. Erzeugung, Eigenschaften und Verwendung von LD-Schlacke

In Deutschland werden aktuell jährlich etwa 3,1 Millionen Tonnen LD-Schlacke von acht Produzenten hergestellt und größtenteils in verschiedenen Verwendungsbereichen eingesetzt (Bild 1). Der größte deutsche Produzent von LD-Schlacke ist mit einem Anteil von etwa einem Drittel die thyssenkrupp Steel Europe AG in Duisburg.

Güteüberwachte und unter REACH registrierte LD-Schlacken werden wegen der guten technischen Eigenschaften vor allem im Verkehrswege-, Erd- und Wasserbau sowie als Kalkdüngemittel verwendet (Bild 2). Asphalt- und Betonbauweisen sind mit den meisten LD-Schlacken nicht zu realisieren, weil gegebenenfalls während des metallurgischen Prozesses nicht komplett aufgelöste Oxide (CaO_frei bzw. Freikalk) hydratisieren können, was mit einer Volumenvergrößerung verbunden ist. Eine Ausnahme stellt das LiDonit- Verfahren dar, wo Quarzsand und Sauerstoff in die schmelzflüssige LD-Schlacke einge- blasen wird, was die Bildung raumstabiler Calciumsilikate bewirkt [15].

Für die Verwendung in bituminös gebundenen Schichten im Straßenbau eignet sich überwiegend stabilisierte LD-Schlacke. In der Regel wird LD-Schlacke im Bereich der ungebundenen Schichten, z.B. als Baustoff für Frostschutz- und Schottertragschichten sowie als Dammschüttmaterial, eingesetzt.

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Der Haupteinsatzbereich von LD-Schlacke ist aufgrund der guten technischen Eigen- schaften der ungebundene Wegebau. Insbesondere sind die hohe Standfestigkeit und Tragfähigkeit positiv hervorzuheben.

Zwischenlager 10 %

Baustoffe (Straßen-, Erd-, Wege- und Wasserbau) 53%

Deponie 9 % Kreislaufstoffe

15 % Düngemittel 13 %

Bild 1: Verwendung von LD-Schlacke in Deutschland im Jahr 2014

Quelle: Merkel, T.: Eisenhüttenschlacken im Jahr 2014 – Erhebungen zu Produktion und Nutzung. Report des FEhS-Instituts, Nr. 22 (1). 2015, S. 24

Bild 2: Beispiele für die wichtigsten Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten von LD-Schlacke

Fotos: R. Perret, M. Dohlen und M. Rex

Verkehrswegebau Erdbau

Wasserbau Landwirtschaft

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Im Erdbau wird LD-Schlacke vor allem im Flächenbau, beispielsweise zur Herstellung von standfesten Tragschichten für Aufstell- oder Abstellflächen, und für Untergrund- stabilisierungen eingesetzt.

Bewährte Verwendungsgebiete für LD-Schlacke im Deponiebau sind beispielsweise die Gasdränschicht und die Ausgleichsschicht sowie Auflager für Kunststoff- dichtungsbahnen und Bentonitmatten. Wichtig ist, dass es sich bei dieser Art der Verwendung nicht um einen zu deponierenden Abfall handelt, sondern um einen mineralischen Deponieersatzbaustoff mit festgelegten technischen und umweltrelevanten Eigenschaften.

Weiterhin hat sich die Verwendung von LD-Schlacke beim Bau von Buhnen- und Leitwerken, bei Kolkverfüllungen und Sohlaufhöhungen sowie als Erosionsschutz bei Ufer- und Deichsicherungen bewährt. Auch für Kornfilter unterhalb des Deckwerks werden Gesteinskörnungsgemische aus LD-Schlacke eingesetzt, da sie durch ihre hohe Rohdichte und Oberflächenstruktur eine dauerhafte Stabilität gewährleistet.

Größere Mengen werden auch im europäischen Küstenschutz – insbesondere in den Niederlanden – eingesetzt.

Eine weitere wichtige und ressourcenschonende Verwendung bei gleichzeitig nach- gewiesener Umweltverträglichkeit stellt der Bereich Düngemittel (Konverterkalk) dar.

Vorteil dieses gemäß Düngemittelverordnung [16] zugelassenen Düngemittels ist, dass die kalksilikatischen Bestandteile der LD-Schlacke eine langfristig wirksame und schonende Anhebung des pH-Werts im Boden erlauben und gleichzeitig essenzielle Spurenelemente für die Pflanzenernährung geliefert werden.

Für den Nachweis der technischen und umweltverträglichen Eignung von LD-Schlacke als Gesteinskörnung oder Baustoffgemisch existieren eine große Anzahl an unterschied- lichen länder- und bundesspezifischen Regelwerken (z.B. [18, 19]). Eine bundeseinheit- liche Regelung der Umweltanforderungen, wie die seit mehr als zehn Jahren diskutierte Ersatzbaustoffverordnung [6] für die Verwendung von mineralischen Ersatzbaustoffen (z.B. Schlacken aus der Eisen- und Metallverhüttung, Recycling-Baustoffe und Aschen aus thermischen Prozessen) in technischen Bauwerken, existiert bis heute nicht. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung Ersatzbaustoff des oben genannten Regelwerks die Akzeptanz zur Verwendung von qualitätsgesicherten industriellen Gesteinen sicher nicht fördert. Weiterhin ist es wichtig, dass qualitätsüber- wachte LD-Schlacke – nach der Verwendung in einem technischen Bauwerk – nicht automatisch zu einem Abfall wird, wenn sie ordnungsgemäß eingebaut wurde und ein sortenreiner Ausbau stattfindet.

Die Qualitätssicherung von Baustoffen und Produkten aus industriell hergestellten Gesteinen erfolgt in der Regel durch regelmäßige Prüfungen der werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) und durch eine Fremdüberwachung bzw. freiwillige Güteüberwachung. Dadurch wird sichergestellt, dass die verwendeten Materialien die Anforderungen des jeweiligen Anwendungsbereichs erfüllen.

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2. Ergebnisse der Literaturrecherche

Die Verwendung von mineralischen Sekundärrohstoffen wurde bereits im Rahmen von Ökobilanzstudien betrachtet. Die Methode der Ökobilanz (engl. Life Cycle Assessment) eignet sich besonders für eine umfassende Untersuchung der Auswirkungen auf die natürlichen Ressourcen, da sie unterschiedliche Umweltwirkungen über die gesamte Prozesskette (Lebenszyklus) von Produkten, Technologien oder Dienstleistungen erfasst.

Bisherige Ökobilanzen, die sich mit Eisenhüttenschlacken beschäftigen, sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Deutlich wird, dass unterschiedliche Schlacken aus der Eisen- und Stahlherstellung und unterschiedliche Verwendungen untersucht wurden.

Bei näherer Betrachtung zeigen sich auch methodische Unterschiede (z.B. hinsichtlich der Verteilung von Gutschriften) sowie unterschiedliche Systemgrenzen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie des CUTEC-Instituts [7] betrachtet erstmals spezifisch die Ver- wendung verschiedener Schlackenarten der Stahl- und Kupferherstellung im Vergleich zu einer – bei Wegfall oder Reduzierung bisheriger Verwendungsmöglichkeiten im Straßenbau vor dem Hintergrund der geplanten Ersatzbaustoffverordnung (EBV) [6]

– erforderlichen Deponierung. Sie kommt u.a. zu dem Ergebnis, dass die Verwendung von Stahlwerksschlacke einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz in Deutschland leistet.

Tabelle 1: Studien zu den Umweltwirkungen verschiedener Eisenhüttenschlacken

Autoren Schlackenart Art der Studie Geographi- Einsatzbereich scher Bezug der Schlacke Anastasiou et al. Stahlwerksschlacke Vergleichende Ökobilanz Griechenland Zuschlagsstoff Beton Chen et al. Hochofenschlacke Ökobilanz (Methoden- forschung Allokation) Frankreich Zuschlagsstoff Beton CUTEC Elektroofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Deutschland Straßenbau Faleschini et al. Elektroofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Italien Zuschlagsstoff Beton Gomes da Silva et al. Hochofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Brasilien Zuschlagsstoff Beton Kua Elektroofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Singapur Zuschlagsstoff Beton Mattila et al. Konverterschlacke Vergleichende Ökobilanz Finnland Kalziumkarbonat Mladenovic et al. Elektroofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Slowenien Straßenbau Mroueh et al. Hochofenschlacke Vergleichende Ökobilanz Finnland Straßenbau Neugebauer, Finkbeiner Eisenhüttenschlacken Ökobilanz (material- zentrisch: Stahl) Deutschland versch. Anwendungen

Sayagh et al. Hochofenschlacke Ökobilanz (Methoden-forschung Allokation) Frankreich Straßenbau

Schwab et al. Stahlwerksschlacke AuslaugungUntersuchung zur Deutschland versch. Anwendungen Tait und Cheung Hochofenschlacke Vergleichende Ökobilanz - Zuschlagsstoff Beton Van den Heede, De Belie Hochofenschlacke Ökobilanz-Literaturreview - Zuschlagsstoff Beton Quellen von Tabelle 1 siehe nächste Seite.

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3. Methodisches Vorgehen zur ökobilanziellen Betrachtung von LD-Schlacke

Wie eingangs beschrieben, liegen eine Reihe ökobilanzieller Untersuchungen zu Eisen- hüttenschlacken vor. Bisher wurden jedoch noch keine Untersuchungen speziell für die verschiedenen Einsatzbereiche von LD-Schlacke durchgeführt. Um diese Wissenslücke zu schließen, entsteht zurzeit eine Ökobilanz-Studie im Auftrag von thyssenkrupp MillServices & Systems GmbH (tk MSS) für die bei der thyssenkrupp Steel AG in Duisburg hergestellten LD-Schlacken und deren spezifische Verwendungswege. Ziel dieser ökobilanziellen Betrachtung ist es, aufbauend auf den Ergebnissen vorangehen- der Untersuchungen zu bautechnischen Vorteilen und zu Umwelteigenschaften von Stahlwerksschlacken (z.B. [2, 3, 14]), ein möglichst ganzheitliches und differenziertes Bild der potentiellen Umweltwirkungen aller derzeitig stattfindenden Einsatz- und Verwendungsbereiche der LD-Schlacke zu erlangen.

Die für diese Studie herangezogenen LD-Schlacken erfüllen die umweltrelevanten Anforderungen der besten Klasse (SWS-1) nach dem aktuellen Referentenentwurf der Ersatzbaustoffverordnung [6] und sind damit Nebenprodukt. Die detaillierten technischen und chemischen Eigenschaften der bilanzierten LD-Schlacke sind in [14]

dargestellt.

Quellen von Tabelle 1:

Anastasiou, E. K.; Liapis, A.; Papayianni, I.: Comparative life cycle assessment of concrete road pavements using industrial by- products as alternative materials. Resources, Conservation and Recycling, 2015, S. 1-8

Chen, C.; Habert, G.; Bouzidi, Y.; Jullien, A.; Ventura, A.: LCA allocation procedure used as an incitative method for waste recycling.

An application to mineral additions in concrete. Resources, Conservation and Recycling 12, 2010, S. 1231-1240

Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH – CUTEC: Bewertung der Substitution von industriellen Nebenprodukten der Stahl- und Kupfererzeugung durch Primärrohstoffe beim Einsatz im Straßenbau. Clausthal-Zellerfeld, 2016 (unveröffentlicht) da Silva, M. G.; Saade, M.; Gomes, V. (2016): Life-Cycle Assessment-Based Selection of Low Environmental Impact Mixes for Breakwater Structural Elements.

Faleschini, F.; de Marzi, P.; Pellegrino, C.: Recycled concrete containing EAF slag. Environmental assessment through LCA.

European Journal of Environmental and Civil Engineering 9, 2014, S. 1009-1024

Kua, H. W.: Integrated policies to promote sustainable use of steel slag for construction - A consequential life cycle embodied energy and greenhouse gas emission perspective. Energy and Buildings, 2015, S. 133-143

Mattila, H.-P.; Hudd, H.; Zevenhoven, R.: Cradle-to-gate life cycle assessment of precipitated calcium carbonate production from steel converter slag. Journal of Cleaner Production, 2014, S. 611-618

Mladenovic, A.; Turk, J.; Kovac, J.; Mauko, A.; Cotic, Z.: Environmental evaluation of two scenarios for the selection of materials for asphalt wearing courses. Journal of Cleaner Production, 2015, S. 683-691

Mroueh, U.-M.; Eskola, P.; Laine-Ylijoki, J.: Life-cycle impacts of the use of industrial by-products in road and earth construction.

Waste management 3, 2001, S. 271-277

Neugebauer, S.; Finkbeiner, M.: Ökobilanz nach ISO 14040/44 für das Multirecycling von Stahl. TU Berlin – FG Sustainable Engineering, 2012

Sayagh, S.; Ventura, A.; Hoang, T.; François, D.; Jullien, A.: Sensitivity of the LCA allocation procedure for BFS recycled into pavement structures. Resources, Conservation and Recycling 6, 2010, S. 348-358

Schwab, O.; Bayer, P.; Juraske, R.; Verones, F.; Hellweg, S.: Beyond the material grave: Life Cycle Impact Assessment of leaching from secondary materials in road and earth constructions. Waste management 10, S. 2014, 1884-1896

Tait, M. W.; Cheung, W. M.: A comparative cradle-to-gate life cycle assessment of three concrete mix designs. The International Journal of Life Cycle Assessment 6, 2016, S. 847-860

van den Heede, P.; de Belie, N.: Environmental impact and life cycle assessment (LCA) of traditional and ‘green’ concretes. Lite- rature review and theoretical calculations. Cement and Concrete Composites 4, 2012, S. 431-442

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Die Ökobilanz-Studie wird in Anlehnung an DIN EN ISO 14040 [11] und DIN EN ISO 14044 [12] durchgeführt. Für die Wirkungsabschätzung wird eine breite Palet- te von Indikatoren der ReCiPe-Methode ausgewählt. Die ReCiPe-Methode ist ein kombinierter Mid-Point-End-Point-Ansatz, welcher aus den Methoden CML 2001 (Mid-Point-orientiert) und dem Eco-Indicator 99 (End-Point-orientiert) entstanden ist, und 18 Wirkungskategorien (Mid-Point) sowie 3 Schadenskategorien (End-Point) umfasst. Die Schadenskategorien sind Schaden an der menschlichen Gesundheit, der Ökosystemdiversität und der Ressourcenverfügbarkeit, die Wirkungskategorien unter anderem Klimawandel, Humantoxizität und der Verbrauch fossiler Treibstoffe [20].

Funktionelle Einheit ist die Verwendung von einer Tonne LD-Schlacke. Betrachtet werden die Einsatzbereiche, die in Bild 3 für ein Produktionsjahr dargestellt sind.

Baustoffe (Straßen-, Erd-, Wege- und Wasserbau) 67%

Düngemittel 20 % Fe-Träger 13 %

Bild 3:

Prozentuale Verteilung der Ver- wendung von LD-Schlacke der thyssenkrupp MillServices &

Systems für ein repräsentatives Produktionsjahr

Die Hauptverwendungswege von LD-Schlacke als Baustoff, Düngemittel (Konverter- kalk) und Eisenträger gehen über die reine Betrachtung des Straßen- und Wegebaus bzw.

als Zuschlagsstoff hinaus, die im Mittelpunkt bisheriger Studien standen (vgl. Tabelle 1).

Verglichen werden zwei Fälle: Zum einen die derzeitige Verwendung der LD-Schlacke wie oben beschrieben – im Folgenden als Szenario Sekundärrohstoff bezeichnet.

Zum anderen wird der hypothetische Fall angenommen, dass keine Verwendung der LD-Schlacke erfolgt und damit keine Primärrohstoffe mehr substituiert werden: In diesem alternativen Szenario wird die LD-Schlacke, die als Nebenprodukt bei der Stahlherstellung entsteht (Kein Stahl ohne Schlacke), deponiert. In der Konsequenz muss die Erzeugung der Primärmaterialien betrachtet werden, die durch die unter- schiedlichen Verwendungsmöglichkeiten der LD-Schlacke substituiert werden, und die dann notwendige Deponierung der Schlacke.

Der Systemrahmen und die erfassten Prozessketten für die beiden Szenarien Sekun- därrohstoff und Primärrohstoff/Deponierung sind in Bild 4 dargestellt.

Die Daten für die spezifischen Vordergrundprozesse werden durch tk MSS bereitgestellt.

Daten für sonstige Prozesse werden der Datenbank ecoinvent 3.1 [35] entnommen.

Für die Auswertung der Untersuchungsergebnisse werden nur solche Prozesse betrachtet, bei denen zwischen beiden Prozessketten relevante Unterschiede auftreten.

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Nicht im Systemrahmen enthalten sind daher die Stahlherstellung und die Aufberei- tung der LD-Schlacke. Es wird vereinfachend angenommen, dass die Aufbereitung der LD-Schlacke für die Verwendung als Baustoff und für die Deponierung gleich ist. Auch der Prozess der Verwendung, also beispielsweise der Einsatz als Baustoff im Erdbau (Einbau) oder die Verwendung als Düngemittel (Ausbringung), wird als weitgehend identisch angesehen. Die Auswirkungen des Transports für unterschiedliche Anwen- dungen werden im Rahmen von Sensitivitätsanalysen untersucht.

Bild 4: Systemrahmen der erfassten Szenarien

4. Diskussion

Hinsichtlich der Untersuchung von Umweltwirkungen bei der Verwendung von LD-Schlacken sind im Wesentlichen drei Effekte von besonderem Interesse: Die mögli- che Verringerung des Verbrauchs an primären Rohstoffen und an Fläche, die mögliche Einsparung an Energie und damit verbundenen Emissionen sowie mögliche Effekte auf Boden, Grundwasser und Pflanzenwachstum.

Mit dem oben beschriebenen Vorgehen der ökobilanziellen Betrachtung kann im Vergleich zum Alternativ-Szenario ermittelt werden, in welchem Umfang primäre Roh- stoffe – z.B. Kies oder Kalkstein – und auch die für deren Gewinnung beanspruchten

Sekundärrohstoff

Primärrohstoff/Deponierung

Primärproduktion

Baustoff (Erdbau)

Wasserbaustein Konverterkalk

Deponiebaustoff Eisenträgerersatz

Baustoff (Erdbau)

Wasserbaustein Kalkdünger

Deponiebaustoff Eisenerz

Deponat Deponierung Stahlherstellung

Aufbereitung Transport LD Schlacke

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Flächen – substituiert werden und welche Einsparungen an natürlichen Ressourcen dadurch erzielt werden können. In diesem Kontext ist ebenfalls die Schonung von Deponieraum zu berücksichtigen. Ebenfalls können die energetischen Aufwendungen und damit verbunden Treibhausgase und sonstige Emissionen der Energieerzeugung aus beiden Prozessketten gegenübergestellt werden.

Methodisch schwieriger ist der Vergleich von Effekten auf Boden, Grundwasser und Pflanzenwachstum. So sind zum einen für eine vergleichende Untersuchung Annah- men zu Inhaltsstoffen der alternativ eingesetzten primären Rohstoffe erforderlich.

Zum anderen ist die Modellierung eines realen Auslaugverhaltens unterschiedlicher Inhaltsstoffe äußerst komplex und wird darüber hinaus auch von den konkreten Rah- menbedingungen des Einbaus bestimmt [32], für die in der vorliegenden Studie nur sehr allgemeine Abschätzungen hätten getroffen werden können.

Aus diesem Grund liegt der Schwerpunkt der Ökobilanz auf den beiden erstgenann- ten Punkten. Inhaltsstoffe und Auslaugverhalten von LD-Schlacke sind jedoch gut untersucht, so dass in einer zusammenfassenden Auswertung ein ganzheitliches und differenziertes Bild der möglichen Umweltwirkungen erhalten werden kann.

5. Fazit

Die Verwendung mineralischer Sekundärrohstoffe, wie beispielsweise Schlacken u.a., insbesondere im Straßenbau wurde in verschiedenen Ökobilanzstudien untersucht.

Prinzipielle Vorteile sind die Substitution von Primärmaterial und die Schonung von immer knapper werdendem Deponieraum. Mittelbar ergeben sich weitere Umwelt- entlastungen wie die Verminderung von CO₂-Emissionen, Wasser- und Flächenver- brauch [7].

LD-Schlacken sind ein mineralisches Nebenprodukt der Stahlherstellung, das als homogener Sekundärrohstoff mit konstanten Eigenschaften in verschiedenen Einsatz- bereichen erfolgreich und schadensfrei eingesetzt wird.

In einer spezifischen Untersuchung der LD-Schlacke werden die Effekte der Substi- tution von Primärmaterialien in der Summe aller Anwendungsfelder zurzeit öko- bilanziell untersucht. Damit können für diesen Materialstrom spezifische Vorteile identifiziert werden und mögliche Trade-Offs unterschiedlicher Wirkungskategorien kritisch diskutiert werden. Nach Beendigung der Untersuchung sollen die Ergebnisse mit Literaturstudien verglichen werden und zusammenfassende Erkenntnisse daraus abgeleitet werden.

Um eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in Deutschland zu leben, ist die Nutzung von Sekundärrohstoffen unverzichtbar. Im Sinne einer Akzeptanz der Verwendung spezifi- scher Sekundärrohstoffe ist eine transparente und nachvollziehbare Untersuchung und Darstellung der Umweltwirkungen, wie sie durch die Methode der Ökobilanz erfolgen kann, ein wesentlicher Beitrag.

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6. Quellen

[1] Anastasiou, E. K.; Liapis, A.; Papayianni, I.: Comparative life cycle assessment of concrete road pavements using industrial by-products as alternative materials. Resources, Conservation and Recycling, 2015, S. 1–8

[2] Bialucha, R.; Dohlen, M.; Sokol, A.; Leson, M.: Übertragbarkeit von Laborergebnissen auf Pra- xisverhältnisse bei Verwendung von LD-Schlacke im offenen Einbau. Abschlussbericht zum AiF-Forschungsvorhaben 16079 N. 2013

[3] Bialucha, R.; Leson, M.: Praxisversuch zur Ermittlung des Umweltverhaltens von LD-Schlacke im offenen Wegebau. In: Straße und Autobahn (4), 2014, S. 263–268

[4] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Deutsches Ressourceneffizienzprogramm II – Programm zur nachhaltigen Nutzung und zum Schutz der natürlichen Ressourcen. Berlin, 2016

[5] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Klimaschutz- plan 2050. Klimaschutzpolitische Grundsätze und Ziele der Bundesregierung. Berlin, 2016 [6] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Verordnung

zur Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung, zur Neufassung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung und zur Änderung der Deponieverordnung und der Gewerbeabfallverord- nung. Referentenentwurf vom 06.02.2017

[7] Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH – CUTEC: Bewertung der Substitution von industriellen Nebenprodukten der Stahl- und Kupfererzeugung durch Primärrohstoffe beim Einsatz im Straßenbau. Clausthal-Zellerfeld, 2016 (unveröffentlicht)

[8] Chen, C.; Habert, G.; Bouzidi, Y.; Jullien, A.; Ventura, A.: LCA allocation procedure used as an incitative method for waste recycling. An application to mineral additions in concrete. Resources, Conservation and Recycling 12, 2010, S. 1231–1240

[9] da Silva, M. G.; Saade, M.; Gomes, V. (2016): Life-Cycle Assessment-Based Selection of Low Environmental Impact Mixes for Breakwater Structural Elements

[10] DIN 4301 (2009–06): Eisenhüttenschlacke und Metallhüttenschlacke im Bauwesen.

[11] DIN EN ISO 14040 (2009–11): Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze und Rahmen- bedingungen

[12] DIN EN ISO 14044 (2006–10): Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderung und Anleitung.

[13] Dohlen, M.: Metamorphism – vom Monte Schlacko zur Industrielava. In: stahl und eisen 137 (1). 2017, S. 80–81

[14] Dohlen, M.: Verwendung von LD-Schlacke im Wege- und Flächenbau. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 3. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé- Kozmiensky, 2016, S. 323–339

[15] Dohlen, M.; Schrey, H. u. H.-G. Surges, (2016): LiDonit – Erfahrungen aus drei Jahrzehnten vom Straßenbau bis zur Kunst. In: Max Aicher Unternehmensgruppe (Hrsg.): Schlacken-Symposium 2016 – Kreislaufwirtschaft stabil weiterentwickeln. S. 29–40

[16] Düngemittelverordnung – DüMV: Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln. 5. Dezember 2012

[17] Faleschini, F.; de Marzi, P.; Pellegrino, C.: Recycled concrete containing EAF slag. Environmental assessment through LCA. European Journal of Environmental and Civil Engineering 9, 2014, S. 1009–1024

[18] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (Hrsg.): Technische Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe im Erdbau des Straßenbaus – TL BuB E-StB, Ausgabe 2009.

[19] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (Hrsg.): Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau – TL Gestein-StB, Ausgabe 2004/Fassung 2007

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Metallurgische Nebenprodukte [20] Goedkoop, M.; Heijungs, R.; Huijbregts, M.; Schryver, A. D.; Struijs, J.; van Zelm, R.: ReCiPe2008

– A life cycle impact assessment method wich comprises harmonised category indicators at the midpoint and endpoint level. Report I: Characterisation. First Edition (version 1.08). 2013 [21] https://www.oeko.de/forschung-beratung/themen/nachhaltige-ressourcenwirtschaft/rohstoff-

wende-2049-zur-zukunft-der-nationalen-und-internationalen-rohstoffpolitik/: Deutschland 2049: Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Rohstoffwirtschaft (abgerufen am 21.02.2017) [22] https://www.thyssenkrupp.com/de/carbon2chem/ (abgerufen am 21.02.2017)

[23] Kua, H. W.: Integrated policies to promote sustainable use of steel slag for construction – A consequential life cycle embodied energy and greenhouse gas emission perspective. Energy and Buildings, 2015, S. 133–143

[24] Mattila, H.-P.; Hudd, H.; Zevenhoven, R.: Cradle-to-gate life cycle assessment of precipitated calcium carbonate production from steel converter slag. Journal of Cleaner Production, 2014, S. 611–618

[25] Merkel, T.: Eisenhüttenschlacken im Jahr 2014 – Erhebungen zu Produktion und Nutzung.

Report des FEhS-Instituts, Nr. 22 (1). 2015, S. 24

[26] Mitteilung der Kommission an das europäische Parlament, den Rat, den europäischen Wirt- schafts- und Sozialausschuss und den Ausschuss der Regionen: Ressourcenschonendes Europa – eine Leitinitiative innerhalb der Strategie Europa 2020. Brüssel, 2011

[27] Mladenovic, A.; Turk, J.; Kovac, J.; Mauko, A.; Cotic, Z.: Environmental evaluation of two scenarios for the selection of materials for asphalt wearing courses. Journal of Cleaner Production, 2015, S. 683–691

[28] Mroueh, U.-M.; Eskola, P.; Laine-Ylijoki, J.: Life-cycle impacts of the use of industrial by-products in road and earth construction. Waste management 3, 2001, S. 271–277

[29] Neugebauer, S.; Finkbeiner, M.: Ökobilanz nach ISO 14040/44 für das Multirecycling von Stahl.

TU Berlin – FG Sustainable Engineering, 2012

[30] Reiche, T.: Ressourceneffizienz – Theorie und Praxis am Beispiel der Baustoffe aus der Stahl- industrie. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 3.

Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2016, S. 313–322

[31] Sayagh, S.; Ventura, A.; Hoang, T.; François, D.; Jullien, A.: Sensitivity of the LCA allocation procedure for BFS recycled into pavement structures. Resources, Conservation and Recycling 6, 2010, S. 348–358

[32] Schwab, O.; Bayer, P.; Juraske, R.; Verones, F.; Hellweg, S.: Beyond the material grave: Life Cycle Impact Assessment of leaching from secondary materials in road and earth constructions. Waste management 10, S. 2014, 1884–1896

[33] Tait, M. W.; Cheung, W. M.: A comparative cradle-to-gate life cycle assessment of three concrete mix designs. The International Journal of Life Cycle Assessment 6, 2016, S. 847–860

[34] van den Heede, P.; de Belie, N.: Environmental impact and life cycle assessment (LCA) of traditional and ‘green’ concretes. Literature review and theoretical calculations. Cement and Concrete Composites 4, 2012, S. 431–442

[35] Wernet, G.; Bauer, C.; Steubing, B.; Reinhardt, J.; Moreno-Ruiz, E.; Weidema, B. P.: The ecoinvent database version 3 (part I). Overview and methodology. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2016, S. 1218–1230

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TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Schlacken aus der Metallurgie

Paketpreis

Schlacken

aus der Metallurgie, Band 1 bis 3

49,00 EUR

statt 70,00 EUR Schlacken aus der Metallurgie, Band 1

– Rohstoffpotential und Recycling – 2011 (ISBN: 978-3-935317-71-9)

Hrsg.: Karl J. Thomé-Kozmiensky, Andrea Versteyl Preis: 20,00 EUR

Schlacken aus der Metallurgie, Band 2 – Ressourceneffizienz und Stand der Technik – 2012 (ISBN: 978-3-935317-86-3)

Hrsg.: Michael Heußen, Heribert Motz Preis: 20,00 EUR

Schlacken aus der Metallurgie, Band 3 – Chancen für Wirtschaft und Umwelt – 2014 (ISBN: 978-3-944310-17-6)

Hrsg.: Michael Heußen, Heribert Motz Preis: 30,00 EUR

Thomé-Kozmiensky und Versteyl

Schlacken aus der Metallurgie

Karl J. Thomé-Kozmiensky Andrea Versteyl

Schlacken

aus der

Metallurgie

– Rohstoffpotential und Recycling –

Thomé-Kozmiensky und Versteyl Heußen • MotzSchlacken aus der Metallurgie, Band 2

Karl J. Thomé-Kozmiensky

Michael Heußen Heribert Motz

Schlacken

aus der

Metallurgie

– Ressourceneffizienz und Stand der Technik – Band 2

Heußen • MotzSchlacken aus der Metallurgie, Band 3

Chancen für Wirtschaft und Umwelt 3

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Bernd Friedrich, Thomas Pretz, Peter Quicker, Dieter Georg Senk, Hermann Wotruba (Hrsg.):

Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 4 – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen – ISBN 978-3-944310-35-0 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2017

Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.

Erfassung und Layout: Sandra Peters, Janin Burbott-Seidel, Claudia Naumann-Deppe, Anne Kuhlo, Gabi Spiegel, Cordula Müller, Ginette Teske

Druck: Universal Medien GmbH, München

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