Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung eines mikrowellenbasierten Aufschlussverfahrens f\u00fcr die Trennung von Verbundbaustoffen. Das Abtragen von auf Mauerwerk oder Beton stoffschl\u00fcssig aufgetragenen Ausbaustoffen, wie Putzen und Fliesen mittels Mikrowellenbehandlung, war als praxistaugliches In-Place-Verfahren zu entwickeln. Der Anlass daf\u00fcr ist das bestehende Hemmnis beim Recyceln von Verbundbaustoffen. Diese sind nach dem Abriss von Mauerwerk h\u00e4ufig noch stoffschl\u00fcssig miteinander verbunden und erschweren deshalb die sortenreine Trennung der Baustoffe, was aber f\u00fcr ein stoffspezifisches, hochwertiges Recycling unbedingte Voraussetzung ist. Neben der Entwicklung eines Ger\u00e4tesystems, geeignet f\u00fcr horizontale und vertikale Fl\u00e4chen, sollte eine Schaltschicht entwickelt und erprobt werden, die zwischen den Baustoffen und Ausbaustoffen platziert werden kann und auf Mikrowellen anspricht. Die Schaltschicht soll die Rezyklierbarkeit der Ausbaumaterialien nicht negativ beeinflussen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Forschungsvorhaben ist in zwei Teilvorhaben gegliedert, wobei die Firma Fritz Kohler Ecomicrowaves f\u00fcr die Entwicklung der Ger\u00e4tetechnik und die IAB Weimar gGmbH f\u00fcr die Entwicklung einer mikrowellensensiblen Schaltschicht zust\u00e4ndig war und auch die Erprobung des Ger\u00e4tesystems vorgenommen hat.<\/p>\n
Die daf\u00fcr erforderlichen und abgearbeiteten Arbeitsschritte sind in den folgenden Arbeitspaketen dokumentiert:<\/p>\n
Teilvorhaben1: Entwicklung Schaltschicht<\/p>\n
Arbeitspaket 1
\nF\u00fcr die Erprobung der Demonstratoren wurden horizontale und vertikale Musterfl\u00e4chen hergestellt. Diese bestanden aus kleinformatigen Gipskartonelementen, auf die Fliesen aufgebracht wurden. Bei den gro\u00dfformatigen Varianten wurden Musterw\u00e4nde aus Ziegelmauerwerk errichtet und mit Fliesen versehen.<\/p>\n
Arbeitspaket 2
\nWeiterentwicklung der Schaltschicht mit drei Zielrichtungen:
\n– Integration in handels\u00fcbliche Grundierungen und Primer
\n– Minimierung der Auswirkungen auf den Verbund
\n– M\u00f6glichst r\u00fcckstandslose Schaltschicht<\/p>\n
Arbeitspaket 3
\nDie Auswirkungen der modifizierten Schaltschicht auf die Haftzugfestigkeit der Verb\u00fcnde wurden untersucht.<\/p>\n
Arbeitspaket 4
\nDie Schaltschicht sollte so weiterentwickelt werden, dass nach der Trennung m\u00f6glichst wenig R\u00fcckst\u00e4nde zur\u00fcckbleiben. Daf\u00fcr mussten Additive, die sich von ihrem Verhalten bei einer thermischen Behandlung eignen k\u00f6nnten, ausgew\u00e4hlt und charakterisiert werden. Anschlie\u00dfend wurden mit diesen Additiven ausger\u00fcstete Verbundprobek\u00f6rper mit dem IAB-Standardverfahren auf die Trennbarkeit hin untersucht. Neben der Art der Additive wurde auch die eingesetzte Menge untersucht.<\/p>\n
Arbeitspaket 5
\nDer Einfluss der Schaltschicht wurde in Bezug auf die Auswirkungen auf die Rezyklierbarkeit der Wandbaustoffe als Tr\u00e4germaterial untersucht. Dazu wurden Probek\u00f6rper hergestellt und nach dem IAB-Standardverfahren in einer Labormikrowelle behandelt. Die wasserwirtschaftlichen Zuordnungswerte des Tr\u00e4germaterials wurden mit und ohne Beschichtung ermittelt. Daraus konnte geschlussfolgert werden, ob sich die Verwertbarkeit durch die aufgetragene Schaltschicht ver\u00e4ndert. <\/p>\n
Arbeitspaket 6
\nDie Pr\u00fcfung der Rezyklierbarkeit wurde auf die abgetragenen Oberfl\u00e4chenkomponenten ausgedehnt.<\/p>\n
Teilvorhaben 2: Ger\u00e4teentwicklung<\/p>\n
Arbeitspaket 1
\nZun\u00e4chst wurden die Anforderungen, die an die Anlage gestellt werden, in einem Pflichtenheft nachfolgenden Kriterien zusammengestellt.
\n– Es wurden Recherchen und Befragungen bei mit dem R\u00fcckbau oder der Sanierung befassten Firmen zu den gegenw\u00e4rtig verwendeten Werkzeugen, dem Aufwand an Arbeitskr\u00e4ften und Energie sowie zu der erreichten Trenng\u00fcte durchgef\u00fchrt.
\n– Der erforderliche Energieeintrag und die Gr\u00f6\u00dfe der Fl\u00e4che, die zu beaufschlagen ist, wurden anhand der Ergebnisse der Versuche in der Labormikrowelle festgelegt.
\n– Ein Sicherheitskonzept f\u00fcr das Betreiben der Anlage war in Anlehnung an die Anwendung von offenen Mikrowellenanlagen in anderen Sektoren zu entwickeln.<\/p>\n
Arbeitspaket 2
\nAuf der Grundlage des Pflichtenheftes erfolgte der Entwurf der Anlage. Sie besteht aus einer offenen Mikrowellenquelle, die mobil positioniert werden kann. Die Art des Strahlers wurde modifiziert und deren Wirksamkeit erprobt. F\u00fcr vertikale Fl\u00e4chen waren L\u00f6sungen mit Fahreinheiten oder ebenfalls Roboterl\u00f6sungen recherchiert. <\/p>\n
Arbeitspaket 3
\nEs erfolgte der Bau eines Demonstrators, der das erarbeitete Sicherheitskonzept erf\u00fcllt. Die Leistungsdaten \u0096 Energieeintrag und Bearbeitungsdauer \u0096 sowie die erreichten Oberfl\u00e4chentemperaturen wurden ermittelt. Da die Leistungsf\u00e4higkeit zun\u00e4chst unbefriedigend war, wurden weitere Entwicklungsschritte erforderlich, die zu einem leistungsst\u00e4rkeren Mikrowellenger\u00e4t f\u00fchrten. Mit diesem wurden Demonstratorversuche an verschiedenen Wandaufbauten durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Arbeitspaket 4
\nEs wurde untersucht, ob die Erkenntnisse aus der Bearbeitung der vertikalen und horizontalen Musterfl\u00e4chen miteinander vergleichbar sind. Unter Nutzung der Erkenntnisse aus der Bearbeitung der Musterfl\u00e4chen wurde ein Demonstrator f\u00fcr vertikale Fl\u00e4chen gebaut und an den Musterw\u00e4nden erprobt. <\/p>\n
Arbeitspaket 5
\nAuf der Grundlage der bei den Erprobungen gesammelten Erfahrungen wurde ein Demonstrator diskutiert. Zur Realisierung wurden die erforderlichen technischen Randbedingungen unter Betrachtung der Sicherheitsaspekte er\u00f6rtert. <\/p>\n
Arbeitspaket 6
\nIn einer technischen Dokumentation wurden die Parameter der entwickelten In-place-Anlagen und die erreichbaren Abtragsleistungen f\u00fcr verschiedene Verbundsysteme zusammengefasst. Die Handhabung und das Sicherheitskonzept wurden beschrieben<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Forschungsvorhaben beinhaltete folgende Untersuchungen:
\n– Variation Zusammensetzung Schaltschicht zur Anpassung an Mikrowellensystem
\n– Variation der Lage der Schaltschicht im Schichtenaufbau
\n– Erprobung weiterer Additive
\n– Erprobung verschiedener Probek\u00f6rpergeometrien (Fliesengr\u00f6\u00dfe)
\n– Erfassung der Trennerfolge und der dazugeh\u00f6rigen Temperatur und Art des Versagens
\n– Einfluss der Modifizierung auf Applikation, Haftzugfestigkeit und Rezyklierbarkeit
\n– Ermittlung und Charakterisierung der Hotspot-Ausbildung offener Mikrowellensysteme
\n– Variation verschiedener offener Mikrowellen und Strahlertypen
\n– Zusammenf\u00fchrung aller gewonnenen stofflichen und verfahrenstechnischen Erkenntnisse in einem Demonstrator-Versuch
\n– Ermittlung der Aufschluss-Geschwindigkeiten in Abh\u00e4ngigkeit von stofflichen und verfahrenstechnischen Randbedingungen<\/p>\n
Folgende Effekte wurden dabei festgestellt
\n– Erh\u00f6hung des Wirkstoffgehalts in Schaltschicht im geringere Leistung der eingesetzten Mikrowellensysteme zu kompensieren
\n– Bereits bekannte Wirkstoffe (Graphit, Bl\u00e4hgraphit) besser geeignet als zus\u00e4tzlich gepr\u00fcfte Alternativen dazu
\n– Trennerfolge unter bestimmten Bedingungen bei moderaten Temperaturen und unter 20 s m\u00f6glich
\n– Eingesetzte Wirkstoffe beeinflussen alle weiteren Eigenschaften des Schichtaufbaus nur unwesentlich
\n– Mikrowellensysteme unterscheiden sich in Leistung untereinander
\n– Demonstrator-Versuch ergaben geringere Aufschluss-Geschwindigkeiten als Versuche an einzelnen, kleinformatigen Probek\u00f6rpern, trotz gleichem Mikrowellenger\u00e4t.<\/p>\n
Erreicht wurden damit folgende Ziele:
\n– Ermittlung der maximalen Dosierung
\n– Bestimmung der optimalen Lage der Schaltschicht
\n– Ermittlung Aufschluss-Geschwindigkeiten
\n– Erstellung konzeptionelle Entw\u00fcrfe, die nach Auffassung der Autoren jedoch wenig praxistauglich erscheinen, da einerseits ein Up-Scaling praktisch nicht m\u00f6glich ist und die ben\u00f6tigte Messtechnik f\u00fcr ein autonomes Ger\u00e4t sehr anspruchsvoll ist<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen des Forschungsvorhabens fand keine \u00d6ffentlichkeitsarbeit statt. Die Pr\u00e4sentation der Ergebnisse erfolgte im Rahmen mehrerer Projekttreffen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es ist prinzipiell m\u00f6glich, Verbundbaustoffe mittels einer darin integrierten Schaltschicht mikrowellenbasiert \u0084in-place\u0093 zu trennen. Die Praxistauglichkeit eines solchen Verfahrens stellt jedoch eine Herausforderung dar, da die in diesen Forschungsvorhaben erzielten Aufschluss-Geschwindigkeiten sehr gering sind und der technische Aufwand sehr hoch ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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