TY - JOUR A1 - Leers, K. A1 - Arnold, U. A1 - Herzel, Hannes A1 - Adam, Christian A1 - Burkhardt, J. T1 - Thermochemically Treated Sewage Sludge Ash From Pilot-Scale Production as P-Fertilizer for Spring Wheat and Maize in Different Soil Conditions N2 - Background P-fertilizers made from sewage sludge ash (SSA) may be suitable substitutes for rock phosphate (RP)-based fertilizers and contribute to sustainable use of waste. In this context, the thermochemical AshDec treatment of SSA (TC-SSA) has been continuously improved and has emerged as a possible method to produce plant-available and low-pollutant P-fertilizers. Aim Evaluation of the P-fertilizer efficacy of TC-SSA produced in pilot trials in vegetation experiments with different plants, soils, and fertilizer doses. Methods TC-SSA was tested in pot experiments for spring wheat and maize on different soils and at two doses (0.2 and 0.4 g fertilizer P pot−1) and is compared to untreated SSA (USSA), RP, Struvite, triple superphosphate (TSP), and a control without P-fertilization (Zero P). Pot experiments are complemented by an analysis of fertilizer P-solubility. Results P-solubility of SSA with different extraction methods increased due to the thermochemical treatment, whereas the water-insoluble property remained. In contrast to RP or USSA, TC-SSA enriched calcium–acetate–lactate extractable soil P to the same extent as TSP. Plant biomass and P-uptake increased with TC-SSA compared to Zero P, RP, and USSA and were in most cases equal to TSP fertilization under different soil conditions. In contrast, the effects of RP and USSA varied among soils but, mostly, did not exceed plant biomass and P-uptake of the unfertilized control. Conclusion TC-SSA has an increased fertilizer efficacy compared to USSA and is an effective P-fertilizer for spring wheat and maize in different soil conditions. KW - Phosphorus KW - Fertilizer KW - Thermochemical KW - Maize PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-648251 DO - https://doi.org/10.1002/jpln.70035 SN - 1522-2624 VL - 189 IS - 1 SP - 81 EP - 93 PB - Wiley-VCH AN - OPUS4-64825 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp. KW - Deponie KW - Geotextil KW - Abdichtungssystem PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636742 SP - 1 EP - 4 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-63674 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 5. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen N2 - 5. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher. KW - Deponie KW - Geotextil KW - Abdichtungssystem PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636732 SP - 1 EP - 4 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-63673 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Meiers, Emelie A1 - Scholl, Juliane A1 - Droas, Morten A1 - Vogel, Christian A1 - Leube, Peter A1 - Sommerfeld, Thomas A1 - Bagheri, A. A1 - Adam, Christian A1 - Seubert, A. A1 - Koch, Matthias T1 - Development and evaluation of analytical strategies for the monitoring of per- and polyfluoroalkyl substances from lithium-ion battery recycling materials N2 - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are well-known as “forever chemicals” and persistent pollutants released by different anthropogenic sources. The potential release of PFAS from accumulating electronic waste and lithium-ion battery (LIB) recycling activities has gained increasing attention in the past years. This creates a need for analytical methods tailored for the determination of PFAS out of environmental matrices related to the named activities or directly out of the concerned materials. In this work, analytical strategies for the monitoring of PFAS in LIB recycling materials were explored for a group of legacy perfluoro sulfonic- and carbonic acids (PFSA and PFCA) and of fluorinated sulfonylimides suspected to be LIB electrolyte ingredients. These analytical strategies comprehend PFAS target approaches with a herein optimized liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) method equipped with a HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) column in combination with the TOP (total oxidizable precursor) assay and an adapted sample preparation method for high-matrix LIB recycling materials. The validated target method was applied to a set of LIB recycling materials: end-of-life batteries, black masses from hydrometallurgical recycling, and gas absorption solutions from thermal treatment of black masses as part of the recycling procedure. Investigation results show that the LIB industry can be connected to the release of both “LIB”-PFAS, such as the target sulfonylimides, and “already-legacy” PFAS, like the PFSA and PFCA. Especially, the presence of trifluoroacetic acid (TFA) as an emerging pollutant in every investigated LIB material type underlines the threat of PFAS emissions from LIB waste and recycling activities. KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) KW - Battery PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-647015 DO - https://doi.org/10.1007/s00216-025-06165-8 SN - 1618-2642 VL - 417 SP - 6567 EP - 6583 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-64701 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schraut, Katharina A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Adam, Christian A1 - Stephan, Dietmar A1 - Meng, Birgit A1 - Simon, Sebastian A1 - von Werder, Julia A1 - Hirsch, Tamino A1 - Manninger, Tanja T1 - Effect of gypsum on the hydration of fused cement clinker from basic oxygen furnace slag N2 - Fused cement clinker can be produced from molten basic oxygen furnace slag (BOFS) by way of a reductive thermochemical treatment. During the thermochemical treatment, oxidic iron is reduced to metallic iron and separated. The resulting low-iron slag has a chemical and mineralogical composition similar to ordinary Portland cement (OPC) clinker. In this study, the hydraulic reactivity of the fused clinker from BOFS with and without gypsum was investigated using isothermal calorimetry, differential scanning calorimetry, in situ X-ray diffraction and powder X-ray diffraction. Furthermore, a synthetic fused clinker without foreign ions and fused clinker produced by a mixture of both materials was studied. The hydraulic reaction of the fused clinker from BOFS was considerably slower than that of OPC. However, the reaction can be accelerated by adding gypsum as a sulfate carrier. Furthermore, the results showed an increased reaction rate with decreasing content of foreign ions such as Fe, P or Mn. KW - General Materials Science KW - Building and Construction PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1680/jadcr.23.00070 SN - 0951-7197 SP - 1 EP - 19 PB - Telford AN - OPUS4-59391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Adam, Christian T1 - Schadstoffe/Störstoffe versus Recycling - Diskussion ausgewählter Beispiele N2 - Im Vortrag wurde anhand dreier Beispiele diskutiert, wie sich die Festlegung von Grenzwerten auf das Recycling von Sekundärrohstoffen auswirken kann. Die Diskussion mit Fachleuten soll die Ausgestaltung der Urban Mining Strategie des BMUV unterstützen. T2 - KartAL V Fachgespräch zur Entwicklung einer nationalen Urban Mining Strategie "Schadstoffe versus Recycling" CY - Dresden, Germany DA - 30.10.2024 KW - Urban Mining KW - Schadstoffgrenzwerte PY - 2024 AN - OPUS4-61512 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Leers, K. A1 - Herzel, Hannes A1 - Emter, J. A1 - Brey, C. A1 - Leimkötter, D. A1 - Künstler, J. A1 - Arnold, U. A1 - Burkhardt, J. A1 - Adam, Christian T1 - Untersuchungen zur agronomischen Wirksamkeit des R-Rhenania Phosphats aus der ersten großtechnischen Anlage N2 - Aufgrund ihrer Phosphorgehalte bieten Klärschlammaschen (KSA) Potentiale für die Herstellung von Phosphatdüngern. Da die agronomische Wirksamkeit von KSA häufig gering ist, bedarf es einer Aufbereitung. Diese kann sowohl vor oder während der Verbrennung des Klärschlamms als auch nachgeschaltet durch eine Aufbereitung der KSA erfolgen. Mit dem nachgeschalteten, thermochemischen AshDec® Verfahren können unter Hinzugabe eines Natrium-Additivs bereits wirksame aschebasierte Düngerprodukte aus KSA hergestellt werden. Im Rahmen des BMBF-Projekts „R-Rhenania“ wurde auf dieser Basis ein thermochemisches Verfahren für eine Rostfeuerung entwickelt, bei dem die Zugabe des Natrium-Additivs direkt bei der Klärschlammverbrennung erfolgt. So sollen die hochwirksamen aschebasierten Dünger direkt bei der Klärschlammverbrennung entstehen (R-Rhenania-Prozess). Der Vergleich von Produkten aus beiden Prozessen (R-Rhenania und nachgeschaltetes AshDec Verfahren) zeigt, dass die chemische Zusammensetzung vergleichbar ist. In Versuchskampagnen in der Monoverbrennungsanlage der Firma Emter GmbH in Altenstadt (Oberbayern) konnte gezeigt werden, dass die Phosphatlöslichkeit in neutraler Ammoniumcitratlösung (PNAC-Löslichkeit) der R-Rhenania Produkte von der Dosierung des Natrium-Additivs abhängt. Am Standort Altenstadt korreliert eine Konzentration von über 8 Gew.-% Na im Produkt mit einer relativen PNAC-Löslichkeit von mindestens 80 % und eine vollständige Löslichkeit mit einem Na-Gehalt von 10,5 Gew.-% Na. Beim Einsatz von R-Rhenania Produkten als P-Dünger für Sommerweizen konnte eine hohe agronomische Wirksamkeit nachgewiesen werden. In den Gefäßversuchen zeigte sich zudem ein Zusammenhang zwischen der PNAC-Löslichkeit und der Düngerwirksamkeit, wobei diese Wirksamkeit der Produkte mit zunehmender Löslichkeit anstieg. Während die Wirksamkeit unbehandelter KSA vergleichbar war zu einer ungedüngten Kontrollvariante, erwiesen sich R-Rhenania Produkte mit einer PNAC-Löslichkeit von mehr als 80 % als besonders effektiv. Die Düngewirkung bei diesen Produkten war sowohl vergleichbar zu einem AshDec-Produkt als auch zu einem konventionellen, wasserlöslichen P-Düngemittel. Auf Grund der erfolgreichen Prozessentwicklung und der nachgewiesenen agronomischen Wirksamkeit der Produkte, wurde am Standort Altenstadt das thermochemische R-Rhenania-Verfahren in die vorhandene Klärschlammmonoverbrennungsanlage integriert. Ab dem Sommer 2024 können dort 15.000 t/a R-Rhenania Dünger hergestellt werden. T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz CY - Berlin, Germany DA - 11.11.2024 KW - Phosphor KW - Recycling KW - Dünger KW - Monoverbrennung KW - Klärschlamm PY - 2024 SN - 978-3-911006-83-5 SP - 316 EP - 328 PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-61907 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Joachim A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Ebert, D. A1 - Ehrenberg, A. A1 - Schraut, Katharina A1 - Gerlach, J. A1 - Wendt, K. A1 - Algermissen, D. A1 - Adam, Christian ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Erzeugung von Bindemitteln aus Stahlwerksschlacken N2 - Die geplante Transformation der Stahlindustrie innerhalb der nächsten 20 Jahre hat aufgrund des mit ihr verbundenen Auslaufens der Hüttensanderzeugung Konsequenzen für die Zementindustrie, deren Abmilderung Gegenstand der Forschungsprojekte SlagCEM und DRI-EOS ist. Ersteres untersucht die Rückgewinnung von Eisen aus LD-Konverter-Schlacke bei gleichzeitiger Herstellung eines mineralischen Produktes mit zementä- ren Eigenschaften. Zweiteres befasst sich mit der Generierung eines Hüttensandersatzes aus Lichtbogen- ofenschlacke mit Rückgewinnung von Schwermetallen sowie deren Umwelteffekt bei Verbleib in der Schlacke. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Bindemittel KW - Stahlwerksschlacke PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613127 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 78 EP - 89 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61312 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher. KW - Deponie KW - Bewehrungsgitter KW - Abdichtungssystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624020 SP - 1 EP - 25 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-62402 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp. KW - Deponie KW - Bewehrungsgitter KW - Abdichtungssystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624056 SP - 1 EP - 24 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-62405 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 11. Nachtrag zum Zulassungsschein 11/BAM IV.3/03/09 für ein Dichtungskontrollsystem (DKS) für Deponieoberflächenabdichtungen N2 - 11. Nachtrag zum Zulassungsschein 11/BAM IV.3/03/09 für ein Dichtungskontrollsystem (DKS) für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Sensor Dichtungs-Kontroll-Systeme GmbH, Bremen. KW - Deponie KW - Kunststoffdichtungsbahn KW - Dichtungskontrollsystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-611001 SP - 1 EP - 15 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61100 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 4. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen N2 - 4. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher. KW - Deponie KW - Geotextil KW - Abdichtungssystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624038 SP - 1 EP - 19 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-62403 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - Zulassungsschein 12/BAM 4.3/01/23 für Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) in Basis- und Oberflächenabdichtungen von Deponien N2 - Zulassungsschein 12/BAM 4.3/01/23 für Kunststoffdichtungsbahnen in Basis- und Oberflächenabdichtungen von Deponien der Firma JUTA a. s., Tschechische Republik (deutscher Vertriebspartner: KAT GmbH, Wiesmoor). KW - Deponie KW - Kunststoffdichtungsbahn KW - Abdichtungssystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624049 SP - 1 EP - 16 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-62404 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Adam, Christian A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - 7. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen N2 - 7. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp. KW - Deponie KW - Geotextil KW - Abdichtungssystem PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624075 SP - 1 EP - 17 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-62407 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Adam, Christian T1 - Gewinnung von grünem Eisen und weiteren Wertstoffen aus Rotschlamm mittels Wasserstoffplasma N2 - Rotschlamm fällt in sehr großen Mengen bei der Herstellung von Aluminiumoxid an und wird fast ausschließlich deponiert. Es wird eine neue Technologie vorgestellt bei der das im Rotschlamm enthaltene Eisenoxid mittels Wasserstoffplasma reduziert wird. Es wird ein Reaktionsmechanismus über Titanomagnetit und Hercynit vorgeschlagen. T2 - Berliner Konferenz Metallkreisläufe CY - Berlin, Germany DA - 13.03.2024 KW - Rotschlamm KW - Wasserstoffplasma PY - 2024 AN - OPUS4-59722 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hamann, Christopher A1 - Piehl, Patrick A1 - Weingart, Eric A1 - Stolle, Dirk A1 - Al-Sabbagh, Dominik A1 - Ostermann, Markus A1 - Auer, Gerhard A1 - Adam, Christian T1 - Selective removal of zinc and lead from electric arc furnace dust by chlorination–evaporation reactions N2 - Re-melting of scrap in an electric arc furnace (EAF) results in the accumulation of filter dust from off-gas treatment that predominantly consists of iron and zinc oxides. Filter dust is classified as hazardous waste due to its high contents of potentially toxic or ecotoxic elements such as Pb, Cr, Cd, and As. A promising processing route for this waste is selective chlorination, in which the non-ferrous metal oxides are chlorinated and selectively evaporated in form of their respective chlorides from the remaining solids via the process gas flow. Here, we investigate stepwise thermochemical treatment of EAF dust with either waste iron(II) chloride solution or hydrochloric acid at 650, 800, and 1100 ◦C. The Zn and Pb contents of the thermochemically processed EAF dust could be lowered from 29.9% and 1.63% to 0.09% and 0.004%, respectively. Stepwise heating allowed high separation between zinc chloride at the 650 ◦C step and sodium-, potassium-, and lead-containing chlorides at higher temperatures. Furthermore, the lab-scale results were transferred to the use of an experimental rotary kiln highlighting the possibilities of upscaling the presented process. Selective chlorination of EAF dust with liquid chlorine donors is, therefore, suggested as a potential recycling method for Zn-enriched steelworks dusts. KW - Electric arc furnace dust KW - Zinc KW - Selective Chlorination KW - Hazardous waste KW - Resource Recovery PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133421 SN - 0304-3894 VL - 465 SP - 1 EP - 13 PB - Elsevier AN - OPUS4-59345 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vogel, Christian A1 - Herzel, Hannes A1 - Wittwer, Philipp A1 - Leube, Peter A1 - Adam, Christian T1 - Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) während der Klärschlammverbrennung – Analytische Methoden zur Überwachung N2 - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a group of more than 12,000 anionic cationic, zwitterionic and neutral anthropologic substances which have been used extensively in a variety of products and industries due to their lipo- and hydrophobic properties, and inert physical and chemical stability. As a result of continuous use of fluorinated consumer products, effluents and sewage sludge from wastewater treatment plants (WWTPs) have been shown to be an important source of PFAS contamination into the environment. While environmental exposure of organic pollutants like PFAS, pesticides and pharmaceuticals have to be avoided, phosphorus from sewage sludge must be used in Germany among other things to produce high-quality P-fertilizers for a circular economy. However, the fate of legacy and emerging PFAS compounds during sewage sludge incineration or pyrolysis is for the most parts still unknown. In particular, PFAS analysis in exhaust air from industrial facilities has not yet been standardized in Germany, which means that no comparable results are available for possible regulation. T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz CY - Berlin, Germany DA - 11.11.2024 KW - Klärschlamm KW - Per- and Polyfluoroalkyl substances (PFAS) PY - 2024 SN - 978-3-911006-83-5 SP - 230 EP - 241 PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-61627 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jovičević-Klug, Matic A1 - Souza Filho, Isnaldi R. A1 - Springer, Hauke A1 - Adam, Christian A1 - Raabe, Dierk T1 - Green steel from red mud through climate-neutral hydrogen plasma reduction N2 - AbstractRed mud is the waste of bauxite refinement into alumina, the feedstock for aluminium production1. With about 180 million tonnes produced per year1, red mud has amassed to one of the largest environmentally hazardous waste products, with the staggering amount of 4 billion tonnes accumulated on a global scale1. Here we present how this red mud can be turned into valuable and sustainable feedstock for ironmaking using fossil-free hydrogen-plasma-based reduction, thus mitigating a part of the steel-related carbon dioxide emissions by making it available for the production of several hundred million tonnes of green steel. The process proceeds through rapid liquid-state reduction, chemical partitioning, as well as density-driven and viscosity-driven separation between metal and oxides. We show the underlying chemical reactions, pH-neutralization processes and phase transformations during this surprisingly simple and fast reduction method. The approach establishes a sustainable toxic-waste treatment from aluminium production through using red mud as feedstock to mitigate greenhouse gas emissions from steelmaking. KW - Multidisciplinary PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594424 DO - https://doi.org/10.1038/s41586-023-06901-z SN - 0028-0836 VL - 625 IS - 7996 SP - 703 EP - 709 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-59442 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Adam, Christian A1 - Herzel, Hannes T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus Klärschlammasche für Bayern N2 - Im Verbundprojekt R-Rhenania wird eine industrielle Demonstrationsanlage am Standort der Monoverbrennungsanlage Altenstadt der Firma Emter errichtet und im Jahr 2024 den Betrieb aufnehmen. Die vorhandene Rostfeuerung-Monoverbrennung wird so umgebaut, dass ein neues thermochemisches Verfahren integriert werden kann, welches hochwirksame und schadstoffarme Dünger produziert (bis zu 17.000 t/a). Die thermochemischen Produkte werden in Gefäß- und Feldversuchen im ökologischen Landbau auf ihre Düngewirkung getestet. Die Umweltverträglichkeit der Demonstrationsanlage wird untersucht, wie auch die Übertragbarkeit des Verfahrens auf weitere Regionen. T2 - Statusseminar RePhoR CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 03.05.2023 KW - Phosphor KW - Monoverbrennung KW - Recycling KW - Nährstoffe KW - Dünger PY - 2023 AN - OPUS4-59486 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Adam, Christian A1 - Schneider, Joachim A1 - Schraut, Katharina T1 - Strategien für die Nutzung von Schlacken zukünftiger wasserstoffbasierter Stahlproduktionsrouten – Herstellung von Stahlwerksschlacke basierten Ausgangsstoffen für die Zementindustrie N2 - Die Europäische Kommission präsentierte am 11. Dezember 2019 den European Green Deal, ein Konzept mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 als erster Kontinent Klimaneutralität zu erreichen. Mit Inkrafttreten der Verordnung (EU) 2021/1119 des Europäischen Parlaments und des Europäischen Rates am 29. Juli 2021 zur Schaffung des Rahmens für die Verwirklichung der Klimaneutralität („Europäisches Klimagesetz“), ist dieses, sowie das Ziel der Reduzierung der Nettotreibhausgasemissionen um mindestens 55 % bis 2030 in der Gesetzgebung der Europäischen Union verankert. Die Stahlindustrie in der Europäischen Union mit ca. 57 Mio. t Nettotreibhausgasemissionen im Jahr 2020, die annähernd 2 % der Emissionen der Europäischen Union ausmachen (Inklusive Energie: 127 Mio. t; 4 %), bekennt sich zur erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen bis zum Jahr 2030 und zum Erreichen der Klimaneutralität bis zum Jahr 2050. Als Schlüsselwege zur Verwirklichung dieser Zielstellung hat sie zum einen Smart Carbon Usage (SCU) und zum anderen Carbon Direct Avoidance (CDA) in einer Roadmap formuliert. SCU umfasst CO2-reduzierende Maßnahmen in bestehenden Eisen- und Stahlproduktionsprozessen, Carbon Capture and Storage- (CCS) sowie Carbon Capture and Usage-Technologien (CCU). Wohingegen bei CDA CO2-Emissionen durch erneuerbare elektrische Energie sowie wasserstoffbasierte Reduktion des Eisenerzes gar nicht erst entstehen sollen. Der CDA-Weg, der voraussichtlich beschritten werden muss, um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen [38], geht mit einer kostenintensiven Transformation der Stahlproduktion einher, die bereits von vielen Unternehmen der Stahlindustrie eingeleitet wurde und von der im Wesentlichen die beiden in Europa vorherrschenden Stahlproduktionsrouten Hochofen-Konverter-Route und Elektrolichtbogenofen-Route betroffen sind. Die CO2-Emissionen der Hochofen-Konverter-Route, von denen der überwiegende Anteil auf den Hochofen fällt, liegen laut einer für das Jahr 2015 erstellten Studie bei 1921 kg CO2/t Rohstahl inklusive der CO2-Last der Pellets als Einsatzmaterial sowie der Emissionen der nachgelagerten Stranggießanlagen und Walzwerke. Im Hochofen wird das Eisenerz durch Kohlenstoff (C) bzw. Kohlenstoffmonoxid (CO) – welche größtenteils aus dem Koks, der dem Hochofen zusammen mit dem Möller über die Gicht zugeführten wird, stammen – unter Entstehung von Roheisen und Kohlenstoffdioxid (CO2) reduziert. Das neben dem CO2 im Prozessgas enthaltene CO wird zum Beispiel zur Energiegewinnung in peripheren Prozessen ebenfalls unter Bildung von CO2 verbrannt. Zusätzlich zur Reduktion hat der Koks unter anderem physikalische Aufgaben, wie die Errichtung eines Stützgerüstes und die Gewährleistung der Permeabilität im Hochofenprozess. Somit ist eine vollkommene Substitution des Kokses zur Vermeidung der CO2-Emissionen im Hochofen nicht denkbar. Viele Strategien der Stahlunternehmen zum Erreichen der Klimaziele verfolgen daher den Wechsel von der Rohstahlproduktion aus der Hochofen-Konverter-Route hin zur Rohstahlproduktion im Elektrolichtbogenofen (EAF – Electric Arc Furnace) mit dem Einsatz von direkt reduziertem Eisen (Eisenschwamm, DRI – Direct Reduced Iron) aus vorgelagerten Direktreduktionsanlagen, die mit Wasserstoff (H2) als Reduktionsmittel betrieben werden können. Dabei ist die Elektrostahlerzeugung kein neuer Prozess und nimmt in der europäischen Union bereits jetzt einen Anteil von ca. 44 % der Rohstahlproduktion ein, jedoch überwiegend mit Schrott als Einsatzmaterial. Bei der Elektrostahlerzeugung mit Schrotteinsatz fallen laut der oben genannten Studie von Lüngen für das Jahr 20152 410 kg CO2-Emissionen pro Tonne Rohstahl an, von denen der Großteil auf die CO2-Last der fremd bezogenen elektrischen Energie zurückzuführen ist und daher nicht im Produktionsprozess selbst entsteht. Auch die Direktreduktion wird schon seit 1972 in der weltweit zweiten und bis heute in Westeuropa einzigen Direktreduktionsanlage in Hamburg betrieben. Während hier noch mit einem Reduktionsgas gearbeitet wird, das hauptsächlich aus einem aus Erdgas gewonnenen Wasserstoff-Kohlenstoffmonoxid-Gemisch besteht, liegt eine aktuelle Kernherausforderung in der Bereitstellung des in der Größenordnung der von der Transformation betroffenen Rohstahlproduktionskapazitäten notwendigen, mit erneuerbarer elektrischer Energie hergestellten Wasserstoffs. Wird zusätzlich der Strom für das Einschmelzen im Elektrolichtbogenofen aus erneuerbaren Quellen gewonnen und werden schließlich als Brennstoff verwendete Kohle und als Brennstoff verwendetes Erdgas durch CO2-neutrale Bio-Brennstoffe ersetzt, sind sowohl für den Einsatz von mit Wasserstoff reduziertem und auf Pellets ohne CO2-Last basiertem Eisenschwamm als auch für den Einsatz von Schrott CO2-Emissionen von jeweils nur 60 kg CO2/t Rohstahl erreichbar, was eine Reduktion der Emissionen, ausgehend von der Konverter-Hochofen-Route um 97 % und ausgehend von der Schrott-Elektrolichtbogenofen-Route um 85 % bedeuten würde. Der Betrieb von Elektrolichtbogenöfen macht die an den Standorten vorhandenen Konverter sowie die Infrastruktur für Behandlung und Transport des Roheisens überflüssig. Die fortwährende Nutzung dieser bestehenden Anlagenstruktur dient daher unter anderem als Motivation für die Entwicklung einer zweiten Transformationsstrategie, die einen sogenannten Einschmelzer (SAF – Submerged Arc Furnace) als der Direktreduktionsanlage nachgelagerten Prozess vorsieht, in dem wiederum Roheisen erschmolzen wird, das anschließend im Konverter zu Rohstahl veredelt wird. Die Transformation der Stahlindustrie beeinflusst einen weiteren CO2-intensiven Industriesektor, nämlich die Zementindustrie die verantwortlich ist für rund 4 % der CO2-Emissionen in der EU. Etwa zwei Drittel dieser Emissionen entfallen als Prozessemissionen auf die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein (CaCO3), also auf die Abspaltung von CO2 unter Entstehung des für die Herstellung von Zementklinker notwendigen Branntkalks (CaO) als Zwischenstufe bei der Bildung der hydraulischen Phasen Tri- und Dicalciumsilikat. Als eines der fünf Themenfelder (5C-Ansatz: Clinker, Cement, Concrete, Construction, Carbonation), welche die europäische Zementindustrie entlang ihrer Wertschöpfungskette zum Erreichen der gesetzlichen Vorgaben der europäischen Union erarbeitet hat, umfasst das Feld "Cement" zum größten Teil die Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors. Im Jahr 2017 betrug er 77 %, das heißt, dass 23 % des Klinkers durch alternative Materialien ersetzt wurden. Bis zum Jahr 2030 wird ein Faktor von 74 % und bis zum Jahr 2050 von 65 % angestrebt. Den größten Anteil an den Klinkersubstituten hat mit 33 % der Hüttensand aus der Stahlindustrie. Bei der Roheisenproduktion im Hochofen entsteht als Nebenprodukt Hochofenschlacke, die unter Zugabe von Schlackebildnern die Gangart des Möllers und mineralische Koksbestandteile abbindet, sowie weitere unerwünschte Begleitelemente wie Schwefel und Alkalien aufnimmt. Allein in Deutschland wurden im Jahr 2021 6,90 Mio. t – das entspricht 90 % der gesamten produzierten Hochofenschlacke – zu glasig erstarrtem Hüttensand granuliert. Dieser Hüttensand besitzt latent hydraulische Eigenschaften und wird daher seit mehr als 140 Jahren als Zementbestandteil eingesetzt, wodurch in Deutschland jährlich rund 4,5 Mio. t CO2-Emissionen eingespart werden. Alle Transformationsstrategien der Stahlindustrie beinhalten die notwendige Außerbetriebnahme der CO2-intensiven Hochöfen. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Hochofenschlacke als Nebenprodukt der Rohstahlerzeugung im Hochofen nicht mehr zur Verfügung stehen wird, wodurch die weitere Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors erhebliche Zusatzmengen alternativer Materialien benötigen wird. Derzeit ist noch unklar, ob z.B. calcinierte Tone im benötigten Umfang erzeugt werden können. Der Fachbereich Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Institut für Baustoffforschung FEhS forschen zusammen mit Industriepartnern und weiteren Forschungseinrichtungen im Rahmen zweier Projekte in den Kooperationssphären der Stahl- und Zementindustrie, die zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen. Im Projekt SlagCEM wird die Produktion eines hydraulischen Zementbestandteils durch Reduktion von Konverter- bzw. Linz-Donawitz-Schlacke (LDS) untersucht. Die mit den zusätzlich aufgenommen Lichtbogenofenkapazitäten steigenden Mengen an Elektrolichtbogenofenschlacke (EOS, engl. electric arc furnace slag, EAFS) werden im Projekt DRI-EOS behandelt, welches die Produktion eines latent hydraulischen Hüttensandsubstituts zum Ziel hat. T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle CY - Berlin, Germany DA - 12.06.2023 KW - Stahlwerksschlacke KW - Zementersatz PY - 2023 SN - 978-3-944310-72-5 VL - 10 SP - 222 EP - 233 PB - TK-Verlag CY - Neuruppin AN - OPUS4-57684 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -