TY - JOUR A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Kalbe, Ute T1 - Measurement of the Environmental Impact of Materials N2 - This Special Issue, ‘Measurement of the Environmental Impact of Materials’, is focused on the impact that materials have on the environmental compartments of soil, water and air. Leaching and emission processes, including underlying mechanisms, are a recurring topic in most published articles in the present Special Issue. Contributions have come from three continents and numerous countries (USA, Germany, France, Latvia, Poland, Russia, Japan, Korea and Thailand) indicating the global dimension of the subject. KW - Leaching KW - Recycling KW - Nano-materials PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-545099 DO - https://doi.org/10.3390/ma15062208 SN - 1996-1944 VL - 15 IS - 6 SP - 1 EP - 3 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-54509 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Heisterkamp, I. A1 - Gartiser, S. A1 - Kretzschmar, M. A1 - Schoknecht, Ute A1 - Kalbe, Ute A1 - Happel, O. A1 - Ratte, M. T1 - Methoden und Kriterien zur Bewertung der Ökotoxizität von Produkten N2 - Die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten, die in Kontakt mit Regen- oder Sickerwasser kommen, wurde durch Kombination normierter Elutions- (DSLT, Perkolationstest) und Ökotoxizitätstests (Algen, Daphnien, Fischeier, Leuchtbakterien) sowie Gentoxizitätstests (Ames, umu) untersucht. Ziel des Projektes war es einerseits, einen Beitrag zur Harmonisierung der Prüfmethoden unter CEN/TC 351 zu leisten und andererseits potentielle Produktgruppen, die sich für die Umweltzeichenvergabe des Blauen Engels eignen würden, zu erkennen. Durch umfangreiche qualitative und quantitative chemische Analysen (u. a. GC-MS- sowie LC-MS-Screening) wurden einige der freigesetzten Stoffe identifiziert und anhand von Literaturdaten ökotoxikologisch charakterisiert. Insgesamt wurden 34 Bauprodukte (Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites, Pflasterfugenmörtel, Korkgranulate, Schaumglasschotter, Wegedecken, Dichtmassen) untersucht. Hierbei wurden insbesondere bei den Fugenmörteln und Korkgranulaten sehr hohe Ökotoxizitäten (bis LID = 16384 bei den Fugenmörteln und LID = 24578 bei den Korkgranulaten) beobachtet. Algen- und Leuchtbakterientests waren in der Regel deutlich empfindlicher als der Daphnien- und Fischeitest. Die untersuchten Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites und Schaumglasschotter zeigten hingegen keine oder nur sehr geringe Ökotoxizitäten. Zur Qualitätssicherung und Validierung wurde ein Europäischer Ringversuch gemäß den Vorgaben der DIN ISO 5725 organisiert, durchgeführt und ausgewertet. Hierzu wurde ein Fugenmörtel als flächiges Produkt im DSLT und als gebrochenes körniges Produkt im Perkolationstests eluiert und die Eluate nachfolgend in den 29 teilnehmenden Laboren hinsichtlich ihrer Ökotoxizität untersucht. Hierbei wurden insgesamt plausible Ergebnisse und gute (<50 %) bis sehr gute (<20 %) Reproduzierbarkeiten erzielt. Es wird empfohlen, für die Produktgruppen Dachbahnen, Kunstrasen und Sportböden sowie Fugenmörtel Vergabekriterien für den Blauen Engel zu entwickeln KW - Bauprodukte KW - Umweltbewertung KW - Ökotoxizität PY - 2022 UR - https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/methoden-kriterien-zur-bewertung-der-oekotoxizitaet SN - 1862-4804 VL - 151/2022 SP - 1 EP - 135 PB - Umweltbundesamt CY - Dessau-Roßlau AN - OPUS4-56679 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Bauer, Vanessa A1 - Altmann, Korinna A1 - Kraft, Oliver A1 - Nordmann, Thomas A1 - Kalbe, Ute T1 - Mikroplastik-Austrage aus Kunststoffrasenplatzen ins Grundwasser N2 - Sportplätze aus Kunststoffrasen haben sich im Breitensport etabliert, weshalb ihre Anzahl jährlich zunimmt. Dabei werden Umwelt- und Gesundheitsrisiken, insbesondere durch Mikroplastik-Austräge, kontrovers diskutiert. Um die ungenügende Datenlage zur Menge des Austrages an Mikroplastik zu verbessern, haben sich zwei individuelle Studien mit dieser Forschungsfrage mit Fokus auf den Boden-Grundwasser-Pfad befasst, deren Ergebnisse hier erstmalig gemeinsam vorgestellt werden. Die erste Studie simulierte unter Laborbedingungen Mikroplastik-Emissionen von drei Kunststoffrasen-Szenarien in unterschiedlichen Alterungszuständen und analysierte thermoanalytisch. Die zweite Studie untersuchte Grundwasser-Proben von zwei Realsportplätzen, die 1 m unter dem Grundwasserspiegel entnommen und spektroskopisch untersucht wurden. Dies ermöglicht erstmalig einen Vergleich von Mikroplastik-Austrägen über das Sickerwasser in verschiedenen Bodentiefen. Die Labor-Ergebnisse ergaben je nach Alterungszustand des Kunststoffrasenplatzes Mikroplastik-Emissionen zwischen < 0,1 μg/L und 26,8 μg/L in 30 cm Bodentiefe. Wohingegen in den Grundwasser-Proben der Realsportplätze ab 4 m Bodentiefe keine Kunststoffrasen-Partikel detektiert wurden. Dies deutet darauf hin, dass vermehrt Mikroplastik durch Alterung aus Kunststoffrasen entsteht und im Sickerwasser ausgetragen wird, aber der Boden Mikroplastik- Partikel ≥ 5 μm durch Filtrationseffekte zurückhält, sodass diese im Grundwasser nicht nachweisbar waren. KW - Kunststoffrasen, Alterung, Mikroplastik, Elution, Schadstoffe PY - 2025 DO - https://doi.org/10.37307/j.1868-7741.2025.04.05 SN - 1868-7741 VL - 30 IS - 4 SP - 156 EP - 161 PB - Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG AN - OPUS4-65098 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kalbe, Ute A1 - Schatten, René A1 - Szuppa, Tony T1 - Monitoringprogramm zur Verwertung von Bodenmaterial gemäß §§ 6-8 Novelle BBodSchV N2 - Mit der Novellierung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) (am 6.11.2020 im Bundesratsverfahren beschlossen) werden Regelungen zum Auf- und Einbringen von Bodenmaterial außerhalb der durchwurzelbaren Bodenschicht aufgenommen (sogenannte Verfüllungen). Ziel des Vorhabens war es, durch die Auswertung vorhandener und durchzuführender Untersuchungen eine Einstufung von Bodenmaterialien (jährlich fallen weit über 100 Mio. Tonnen davon an) für bestimmte Verwertungswege vornehmen zu können. Es sollte herausgefunden werden, ob Veränderungen hinsichtlich des Verwertungspotentials nachgewiesen werden können. Basis für die Durchführung und Bewertung waren die neuen Regelungen (hier insbesondere die Untersuchung mit einem Wasser/Feststoffverhältnis von 2:1, neue nationale und europäische Elutions- und Untersuchungsverfahren) der novellierten BBodSchV. Der Fokus lag dabei auf den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) sowie ausgewählte anorganische Stoffe (Schwermetalle und Anionen) unter der Berücksichtigung unterschiedlicher Bodenmaterialien zur Verwertung. Dabei handelte es sich um: - Böden aus urban geprägten Gebieten, - Oberböden aus dem Straßenrandbereich in Form von Bankettschälgut, - Baggergut aus Gewässern mit Verdacht auf eine Kontamination, - Bergematerial (Mischung von Abraum- und Bodenmaterial), - Auenböden mit vermuteten Verunreinigungen aus Industrie und Gewerbe. Anhand der vorgelegten Ergebnisse kann nun eine Versachlichung der Diskussion um Ressorcenschutz vs. Schadlosigkeit der Verwertung erfolgen. Sie zeigen für die untersuchten Stoffe, dass bei einer Einführung der §§ 6-8 Novelle BBodSchV mit einer Erhöhung der Verwertungsquote für Bodenmaterial gerechnet werden kann. Eine Erhöhung des Deponievolumens ist somit nicht zu befürchten. Neben den ermittelten Daten konnten Grundlagen für die Überarbeitung verschiedener DIN-Normen für Bodenuntersuchungen erarbeitet werden. KW - Verwertung Bodenmaterial KW - Schadstofftransfer KW - Elutionsverfahren KW - BBodSchV KW - PAK PY - 2020 UR - https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/monitoringprogramm-zur-verwertung-von-bodenmaterial SN - 1862-4804 VL - 127/2020 SP - 1 EP - 248 PB - Umweltbundesamt CY - Dessau AN - OPUS4-52039 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kalbe, Ute T1 - Monitoringprogramm zur Verwertung von Bodenmaterial gemäß §§ 6-8 Novelle BBodSchV N2 - Dem Fachbeirat Bodenuntersuchungen des BMBF/UBA wurden die abschließenden Ergebnisse zum UFOPLAN-Forschungsvorhaben „Monitoring zur Verwertung von Bodenmaterial“ vorgestellt. Die potentielle Auswirkung der neuen Regularien in der geplanten Novelle der BBodSchV (4. Referentenentwurf der Mantelverordnung) auf die Erweiterung der Verwertungsmöglichkeiten von Bodenmaterialien wurden aufgezeigt. T2 - 41. Sitzung des Fachbeirates für Bodenuntersuchungen CY - Online meeting DA - 16.06.2020 KW - Bodenmaterial KW - Verwertung KW - Elutionsverhalten KW - BBodSchV PY - 2020 AN - OPUS4-50932 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pienkoß, Fabian A1 - Kalbe, Ute A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Nassmechanische Aufbereitung von Bauschutt‐Brechsand mit der Setztechnik – ein Schritt auf dem Weg zum Ersatzbaustoff T1 - Wet-Mechanical Processing of Crushed-Sand from Construction-Waste - A First Step Towards a Circular Building Material N2 - Das Recycling von gemischten Baustoffen führt neben der Herstellung von Gesteinskörnungen parallel zu einem stärker schadstoffbelasteten Stoffstrom, der circa ein Drittel der ursprünglichen Masse ausmacht. Dieser sogenannte Brechsand endet derzeit in der Deponierung und wird somit der Kreislaufwirtschaft entzogen. Der vorliegende Beitrag untersucht nun die Aufbereitung dieses Materials unter Verwendung einer Setzmaschine im Pilotmaßstab. Hierbei wird die Eignung dieser Technik evaluiert und das Aufbereitungsprodukt als möglicher Ersatzbaustoff untersucht. N2 - Besides the generation of aggregates, recycling of mixed construction and demolition waste leads to a more polluted side stream accounting for up to one third of the input materials. This so-called crushed sand often ends up in landfills and is hence lost for a circular economy. This article reports about the processing of this material using a pilot plant jig. The suitability of jigging technology is evaluated, and the product is analyzed as possible circular building material. KW - Aufbereitung KW - Ersatzbaustoff KW - Kreislaufwirtschaft KW - Setzmaschine KW - Umweltverträglichkeit PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-585978 DO - https://doi.org/10.1002/cite.202300019 SN - 0009-286X VL - 95 IS - 12 SP - 1916 EP - 1924 PB - Wiley VHC-Verlag AN - OPUS4-58597 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kalbe, Ute A1 - Schatten, R. A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Terytze, K. T1 - Novelle der BBodSchV – Perspektiven für die Verwertung von Bodenmaterial N2 - Der Verwertung von Bodenmaterialien wird auf Grund des Volumens dieses Stoffstromes eine hohe umweltpolitische Bedeutung beigemessen. Dabei ist unter Gewährleistung des Vorsorge- und Nachhaltigkeitsprinzips eine möglichst hochwertige Verwertung anzustreben, um natürliche Ressourcen zu schonen und die Beseitigung von Abfällen weitestgehend zu vermeiden. Die vorgesehene Novelle der BBodSchV enthält in den Paragraphen 6 bis 8 neue Vorgaben hinsichtlich des Auf- und Einbringens von Bodenmaterialien unterhalb oder außerhalb einer durchwurzelbaren Bodenschicht. So soll die Möglichkeit eingeräumt werden, Bodenmaterialien mit Feststoffgehalten von regulierten Stoffen zwischen dem einfachen und doppelten Vorsorgewert einer weiteren Verwertung zuzuführen unter der Voraussetzung, dass die Eluatwerte eingehalten werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes (FKZ: 3716 74 203 0) wurden unterschiedliche Bodenmaterialien (Baggergut, Bankettschälgut, Stadt- und Auenböden, Bergematerial), die unter diese Kriterien fallen, mit besonderem Fokus auf PAK hinsichtlich ihres Verwertungspotentials untersucht. Dabei wurden auch die Auswirkungen der Umstellung des Elutionsverfahrens von einem Wasser-Feststoffverhältnis (W/F) von 10 l/kg auf ein W/F von 2 l/kg auf die Einstufung von Bodenmaterialien betrachtet. Insbesondere für die Stoffgruppe der PAK konnte gezeigt werden, dass sich mit Verabschiedung der neuen Regelungen zusätzliche Verwertungsmöglichkeiten von Bodenmaterialien außerhalb der durchwurzelbaren Bodenschicht eröffnen und deren Deponierung teilweise vermieden werden kann. KW - Bodenmaterialien KW - Verwertung KW - Novelle BBodSchV KW - Vorsorgewerte KW - Eluatwerte KW - PAK PY - 2020 SN - 0942-3818 VL - 2020 IS - 4 SP - 133 EP - 140 PB - Erich Schmidt Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-51090 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Roesch, Philipp A1 - Wittwer, Philipp A1 - Sommerfeld, Thomas A1 - Riedel, Maren A1 - Leube, Peter A1 - Kalbe, Ute A1 - Schoknecht, Ute A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Ski Waxes and Snow from Cross-Country Skiing in Germany - Comparative study of Sum Parameter and Target Analysis N2 - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are often environmentally exposed via discharge through human consumer products, such as ski waxes. In our study we analyzed various ski waxes from the 1980s and 2020s, to determine both the sum parameter values total fluorine (TF), extractable organically bound fluorine (EOF), hydrolysable organically bound fluorine (HOF) as well as targeted PFAS analysis. This showed that modern high-performance waxes contain up to 6 % TF, but also PFAS-free labelled ski waxes contain traces of PFAS with EOF/HOF values in the low mg kg-1 range. With the ban of all fluorine-based waxes with the start of the 2023/2024 winter season this will probably change soon. Moreover, we applied our analysis methods to snow samples from a frequently used cross country ski trail (Kammloipe) in the Ore Mountain region in Germany, assessing the potential PFAS entry/discharge through ski waxes. Melted snow samples from different spots were analyzed by the adsorbable organically bound fluorine (AOF) sum parameter and PFAS target analysis and confirmed the abrasion of the ski waxes into the snow. Moreover, on a PFAS hotspot also soil samples were analyzed, which indicate that PFAS from the ski waxes adsorb after snow melting into the soil. KW - Combustion Ion Chromatography KW - Per- and Polyfluoroalkyl substances (PFAS) KW - Consumer Products PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612760 DO - https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2024.100484 VL - 16 SP - 1 EP - 5 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-61276 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kalbe, Ute A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Potential use of incineration bottom ash in construction – Evaluation of the environmental impact N2 - Knowledge of the long-term leaching behavior of potentially harmful substances is crucial for the assessment of the environmental compatibility of reusing municipal solid-waste incineration bottom ash (MSWI BA) in construction, i.e., as a road base layer. BA fractions obtained from wet-processing aiming at the improvement of environmental quality were used to investigate the mobility of relevant substances. Eluates from laboratory-scaled leaching procedures (column percolation and lysimeters) were analyzed to learn about the long-term release of substances. Unsaturated conditions and artificial rainwater (AR) were used in the lysimeter tests to simulate field conditions. In addition, batch test eluates were generated at usual liquid-to-solid ratios (L/S) for compliance testing purposes. A variety of cations and anions was measured in the eluates. The wet treatment reduces the leaching of chloride and particularly sulfate by more than 60%. The release of typical contaminants for the treated MSWI BA such as the heavy metals Cu and Cr was well below 1% in the conducted leaching tests. An increase in the Sb concentration observed in the lysimeter experiments starting at L/S 0.75 L/kg and in the column experiment at L/S 4 L/kg is assumed to be related to decreasing concentrations of Ca and thus to the dissolution of sparingly soluble calcium antimonate. The same leaching mechanism applies with V, but the concentration levels observed are less critical regarding relevant limit values. However, on the long term the behavior of Sb could be problematic for the application of MSWI BA in construction. KW - MSWI bottom ash KW - Leaching KW - Batch tests KW - Lysimeter KW - Antimony PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-508421 DO - https://doi.org/10.1007/s12649-020-01086-2 SN - 1877-2641 VL - 11 IS - 12 SP - 7055 EP - 7065 PB - Springer AN - OPUS4-50842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schoknecht, Ute A1 - Kalbe, Ute A1 - Heisterkamp, I. A1 - Kretzschmar, M. A1 - Gartiser, S. A1 - Happel, O. A1 - Ilvonen, O. T1 - Release of substances from joint grouts based on various binder types and their ecotoxic effects N2 - Background: The leaching of substances and the ecotoxic effects of eluates were studied for joint grouts that are based on various types of binders. Eight products, two of them containing either epoxy resin, polybutadiene or polyurethane binders, or modifed cement, were investigated using harmonized leaching tests for construction products in combination with ecotoxicity tests on algae, daphnia, luminescent bacteria, fish eggs and mutagenicity in accordance with CEN/TR 17105. In addition to basic parameters, such as pH, TOC, and inorganic components, organic substances in the eluates were analysed by gas and liquid chromatography in combination with mass spectrometry. Quantitative analyses in combination with ecotoxicity data on selected substances were used to deduce which substances cause the observed ecotoxic effects. Results: Different patterns of ecotoxic effects were observed in joint grouts with different binder types. The most ecotoxic effects were observed in epoxy resin-based products, followed by polybutadiene-based products. Fewer ecotoxic effects were observed in polyurethane-based products and modifed cements. Some of these showed no ecotoxicity. Some of the substances in the eluates were identified and related to ecotoxic effects. 4-Tert-butylphenol and amines probably contributed to the ecotoxic effects of at least one of the epoxy resin-based renders, whereas cobalt is assumed to contribute to the toxic effect on algae of one of the polybutadiene-based products. However, only some of the leached substances could be identifed, and only some of the ecotoxic effects can be explained by the available information on the composition of eluates and known ecotoxic profiles of the identified substances. Conclusions: Ecotoxicity tests on eluates from leaching tests indicate whether environmentally hazardous substances can be leached from construction products. Combined ecotoxicity tests and chemical analysis of eluates from EU-wide harmonized leaching tests for construction products can provide information on substances that cause these effects. This supports the identifcation and development of environmentally friendly construction products. This study confirmed that ecotoxicity tests in accordance with CEN/TR 17105 are a tool well-suited to support the implementation of the European Commission’s zero pollution vision for 2050 and to reduce pollution to levels no longer considered harmful to health and natural ecosystems. KW - Joint grouts KW - Leaching KW - Ecotoxixity PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-562392 DO - https://doi.org/10.1186/s12302-022-00686-0 SN - 2190-4707 VL - 34 IS - 1 SP - 1 EP - 16 PB - Springer Nature CY - Berlin AN - OPUS4-56239 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kalbe, Ute T1 - Reuse and recycling in construction using clay as building material N2 - Clay is increasingly coming back into people's consciousness with the demand for ecological, healthy and sustainable building materials. Earthen building materials, including clay from the historical building stock, offer a high potential for their reusability and thus for saving natural resources. Unfired clay can be reused at any time and indefinitely. Dry clay only needs to be crushed and moistened with water and it can be processed again. However, there exist only a few studies on the contamination with pollutants and on the accumulation of salts in existing historic buildings regarding the evaluation of reuse potential. Within the framework of a project, preliminary tests are being carried out taking into account the previous usage of the buildings. In order to evaluate the suitability for indoor use, the potential transfer of volatile organic compounds into the air is investigated. Fine fractions of C&D waste (particle size less than 2 mm) are currently mostly landfilled. However, such materials can be suitable for substituting primary resources of earthen building materials provided they are adequately processed. Therefore, in another research project it is investigated whether and to what extent fine and ultra-fine fractions of construction and demolition waste processed by washing can be employed for that purpose. The recycled fines are investigated considering organic and inorganic contaminants in solid matter and leaching tests are carried out to assess the potential to mobilize harmful substances. Additionally, the recycled fines are investigated in emission test chambers regarding indoor air requirements to construction products. The results will be transferred to standardization work as in Germany in standards for earthen building materials only aggregates and binders from natural sources are permitted currently. T2 - WASCON 2023 - 11th International Conference on the Environmental and Technical Implications of Construction with Alternative Materials CY - Hongkong DA - 13.12.2023 KW - Earthen building materials KW - Clay KW - Recycled aggregates PY - 2023 AN - OPUS4-61004 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kalbe, Ute T1 - Robustheit und Validierung der Elutionsnormen N2 - Im Vortrag wurden die den deutschen Elutionsnormen DIN 19528 und DIN 19529 zugrunde liegenden Validierungsdaten erörtert. Dabei wurde auf die Herstellung von Referenzmaterialien durch die BAM, die Vorgehensweise bei den Robustheitsuntersuchungen und die Ableitung der Versuchsbedingungen der Normen erläutert. Die Verfahrenskenndaten aus den durch die BAM veranstalteten Ringversuchen zur Validierung der Elutionsverfahren DIN 19528 und DIN 19527/19529 wurden mit besonderem Focus auf die Vergleichbarkeit von Schüttel- und Säulenversuchen beim bewertungsrelevanten Wasser/Feststoff-Verhältnis von 2 l/kg diskutiert. Des Weiteren wurden Hintergründe für die Überarbeitung der deutschen Elutionsnormen und notwendige Angleichung an die zukünftige harmonisierte europäische Säulenversuchsnorm im Bereich Bauprodukte beleuchtet. T2 - Workshop / Anwendertreffen Elutionsverfahren im Regelungsbereich der Mantelverordnung (ErsatzbaustoffV / BBodSchV) und der EU-BauPVO CY - Berlin, Germany DA - 07.05.2024 KW - Elutionsverfahren KW - Robustheitsuntersuchungen KW - Validierung KW - Ringversuche KW - Verfahrenskenndaten PY - 2024 AN - OPUS4-62061 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Coesfeld, Bianca A1 - Schlau, Sven A1 - Werischak, Thomas A1 - Altmann, Korinna A1 - Kalbe, Ute T1 - Simultaneous sampling for microplastics and environmental contaminants from artificial turf: development of a new integrated microplastics eluate lysimeter N2 - To get a better understanding of potentially harmful contaminant emissions from soils or materials into the environment, politics demand practical and holistic sampling concepts for environmental samples such as leachates containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) or heavy metals, and hazardous particulate matter like microplastics (MP). Of particular concern are MP emissions from artificial turf sports pitches. So far, there has been only very limited data on MP mass emissions from artificial turf potentially posing a risk to the groundwater and no sampling device that allowed simultaneous sampling for dissolved and particulate contaminants. In this study, a novel integrative microplastics eluate lysimeter was developed to determine contaminant emissions from three artificial turf systems at different ageing states (fabric-new, artificially aged, real-time aged). For the accelerated ageing, all environmental simulation parameters were based on Central German conditions and simulated outdoor stress during the turf service lifespan of 15 years. MP masses from eluates were analysed using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry, PAH concentrations using gas chromatography/mass spectrometry and heavy metals using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy. Results showed that no PAH or heavy metal concentrations from the seepage water were above German legal limits for alternative granular construction materials considering soil and groundwater protection. Furthermore, it was found that only minimal MP emissions were released from new turf systems into the seepage water (< 1 mg/m2). Ageing of the artificial turf increased MP formation, especially from rubber infill and grass fibres, which are then carried into the seepage water. The highest total MP emissions over a simulated turf lifespan of 15 years were detected in two real-time aged turf systems ranging from 136.4–252.5 mg/m2. Considerably less total MP emissions were detected in accelerated aged artificial turf systems, one of which contained a synthetic rubber infill (5.4–8.0 mg/m2) and one without rubber infill (0.2–5.3 mg/m2). In summary, it was demonstrated that the newly developed MEL generated reliable and reproducible data and has thus proven itself as an integrated, straightforward and automated sampling device for simultaneous monitoring of particulate and dissolved pollutant emissions from simple soil matrices. KW - Lysimeter KW - Microplastics KW - Artificial turf KW - Thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry KW - TED-GC/MS KW - Polycyclic aromatic hydrocarbons KW - PAH KW - Heavy metals KW - Soil samples PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-645301 DO - https://doi.org/10.1186/s12302-025-01235-1 SN - 2190-4715 VL - 37 IS - 1 SP - 1 EP - 15 PB - Springer Open AN - OPUS4-64530 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Scholz, Philipp A1 - Kalbe, Ute A1 - Caliebe, W. A1 - Tayal, A. A1 - Vasala, S. J. A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Speciation of antimony and vanadium in municipal solid waste incineration ashes analyzed by XANES spectroscopy N2 - The use of ashes from municipal solid waste incineration as secondary building materials is an important pillar for the circular economy in Germany. However, leaching of potential toxic elements from these materials must be at environmentally acceptable levels. Normally, a three-month ageing period immobilizes most hazardous heavy metals, but antimony (Sb) and vanadium (V) showed previously unusual leaching. In order to clarify the mechanisms, we analyzed the Sb and V species in various bottom and fly ashes from municipal waste incineration by XANES spectroscopy. Antimony oxidizes from Sb(+ III) species used as flame retardants in plastics to Sb(+ V) compounds during waste incineration. However, owing to the similarity of different Sb(+ V) compound in the Sb K- and L-edge XANES spectra, it was not possible to accurately identify an exact Sb(+ V) species. Moreover, V is mainly present as oxidation state + V compound in the analyzed ashes. However, the coarse and magnetic fraction of the bottom ashes contain larger amounts of V(+ III) and V(+ IV) compounds which might enter the waste incineration from vanadium carbide containing steel tools. Thus, Sb and V could be critical potential toxic elements in secondary building materials and long-term monitoring of the release should be taken into account in the future. KW - Müllverbrennung KW - XANES spectroscopy PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-599841 DO - https://doi.org/10.1007/s10163-024-01954-2 SN - 1438-4957 VL - 26 SP - 2152 EP - 72158 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-59984 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Susset, Bernd A1 - Kalbe, Ute T1 - Spezifische Herausforderungen bei der PFAS-Elution N2 - Im Teil des Workshops, der sich mit Praxiserfahrungen zu den Elutionsverfahren DIN 19528 und DIN 19529 befasste, wurden spezifische Herausforderungen bei Elutionsuntersuchungen von Bodenproben mit einer PFAS-Kontamination vorgestellt. Aus durchgeführten Robustheitsuntersuchungen im ZAG der Universität Tübingen sowie in der BAM wurden praxisrelevante Schlussfolgerungen erläutert und für einzelne PFAS-Verbindungen und Vorläufersubstanzen konkretisiert. Dabei wurde auch auf die Vergleichbarkeit von Schüttel- und Säulenversuchen beim bewertungsrelevanten Wasser/Feststoff-Verhältnis von 2 l/kg und die Bedeutung des Fest/Flüssigtrennschrittes beim Schüttelverfahren eingegangen. Die Untersuchung von Böden auf PFAS mit Elutionsversuchen ist generell möglich, aber es besteht eine komplexe Abhängigkeit der Konzentrationen im Eluat vom Gesamtgehalt, der Löslichkeit und des Verteilungsmusters der einzelnen PFAS, der Art der Bodenmatrix und dem Einfluss der Probenaufbereitung vor der Analytik. Die geringere Sensitivität der Feststoffanalytik für PFAS im Vergleich zur Eluatanalytik erschwert die Berechnung von Massenbilanzen. T2 - Workshop / Anwendertreffen Elutionsverfahren im Regelungsbereich der Mantelverordnung (ErsatzbaustoffV / BBodSchV) und der EU-BauPVO CY - Berlin, Germany DA - 07.05.2024 KW - Elution KW - PFAS KW - Prekursoren KW - Boden KW - Säulenversuch KW - Schüttelversuch PY - 2024 AN - OPUS4-62065 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Roesch, Philipp A1 - Vogel, Christian A1 - Wittwer, Philipp A1 - Huthwelker, T. A1 - Borca, C. A1 - Sommerfeld, Thomas A1 - Kluge, Stephanie A1 - Piechotta, Christian A1 - Kalbe, Ute A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Taking a Look at the Surface: µ-XRF Mapping and Fluorine K-edge µ-XANES Spectroscopy of Organofluorinated Compounds in Environmental Samples and Consumer Products N2 - For the first time, µ-X-ray fluorescence (µ-XRF) mapping combined with fluorine K-edge µ-X-ray absorption near-edge structure (µ-XANES) spectroscopy was applied to depict per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) contamination and inorganic fluoride in samples concentrations down to 100 µg/kg fluoride. To demonstrate the matrix tolerance of the method, several PFAS contaminated soil and sludge samples as well as selected consumer product samples (textiles, food contact paper and permanent baking sheet) were investigated. µ-XRF mapping allows for a unique element-specific visualisation at the sample surface and enables localisation of fluorine containing compounds to a depth of 1 µm. Manually selected fluorine rich spots were subsequently analysed via fluorine K-edge µ-XANES spectroscopy. To support spectral interpretation with respect to inorganic and organic chemical distribution and compound class determination, linear combination (LC) fitting was applied to all recorded µ-XANES spectra. Complementarily, solvent extracts of all samples were target-analysed via LC-MS/MS spectrometry. The detected PFAS sum values range from 20 to 1136 µg/kg dry weight (dw). All environmentally exposed samples revealed higher concentration of PFAS with a chain length >C8 (e.g. 580 µg/kg dw PFOS for Soil1), whereas the consumer product samples showed a more uniform distribution with regard to chain lengths from C4 to C8. Independent from quantified PFAS amounts via target analysis, µ-XRF mapping combined with µ-XANES spectroscopy was successfully applied to detect both point-specific concentration maxima and evenly distributed surface coatings of fluorinated organic contaminants in the corresponding samples. KW - PFAS KW - XRF KW - LC-MS/MS KW - XANES KW - Fluoride KW - Soil PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-576109 DO - https://doi.org/10.1039/D3EM00107E SN - 2050-7887 SP - 1 EP - 12 PB - Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-57610 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Klinke, A. A1 - Horn, Wolfgang A1 - Kalbe, Ute A1 - Mönig, J. A1 - Richter, Matthias A1 - Roswag-Klinge, E. A1 - Röhlen, U. A1 - Ziegert, C. T1 - Upcycling mineralischer Bau- und Abbruchabfälle (upMIN 100) N2 - Der Bausektor ist einer der ressourcenintensivsten Sektoren in Deutschland und ist für 40 % der CO2-Emissionen verantwortlich. Für den Bau von Gebäuden werden in Deutschland jährlich rund 517 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe benötigt. Gleichzeitig stellen mineralische Bauabfälle mit 229,3 Millionen Tonnen (2020) den größten Stoffstrom dar. Die Quoten des Baustoffrecyclings sind seit 2000 gestiegen, insbesondere bei mineralischen Abfällen. Dennoch wird der Großteil der recycelten Gesteinskörnungen in technisch weitgehend ungeregelten Anwendungen (z.B. Straßenbau) eingesetzt. Durch dieses Downcycling gehen wertvolle Ressourcen für technisch und wirtschaftlich wertvolle Anwendungen verloren. Das Forschungsprojekt upMIN100 geht der Frage nach, ob und inwieweit sich rezyklierte mineralische Bau- und Abbruchabfälle als Zusatzstoff in Lehmbaustoffen wie Lehmputzen und Lehmsteinen eignen. Der Fokus liegt dabei auf der Korngröße < 2 mm, die derzeit überwiegend deponiert wird, da es derzeit keine Vorschriften für den Einsatz in Bauprodukten gibt. Um den Einsatz von Bau- und Abbruchabfällen zu ermöglichen, müssen die technische Machbarkeit sichergestellt, Qualitätsanforderungen an die Ausgangsmaterialien (z.B. Grenzwerte für gesundheits- und umweltrelevante Schadstoffe und gefährliche Substanzen) und zulässige Anteile an rezyklierten Gesteinskörnungen definiert werden. Um negative Auswirkungen auf die Gebäudenutzer zu vermeiden, wurden die entwickelten Baumaterialien auf die in den mineralischen Abfällen enthaltenen Schadstoffe sowie auf Emissionen in die Innenraumluft geprüft. Außerdem sollen die aus mineralischen Abfällen hergestellten Lehmbauprodukte frei von Schadstoffen sein, um eine Rückführung in die Umwelt zu ermöglichen. Nach der Ersatzbaustoffverordnung (EBV) entspricht dies dem Kriterium BM-0. KW - Mineralische Baustoffe KW - Baustoffrecycling KW - Lehmbaustoffe PY - 2024 SN - 1868-0097 SP - 1 EP - 150 AN - OPUS4-61820 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klinge, Andrea A1 - Mönig, Julian A1 - Kalbe, Ute A1 - Richter, Matthias A1 - Horn, Wolfgang A1 - Ziegert, Christof A1 - Röhlen, Ulrich A1 - Roswag-Klinge, Eike T1 - upMIN 100 – upcycling MINeralischer Bau- und Abbruchabfälle zur Substitution natürlicher Gesteinskörnungen in Lehmbaustoffen T1 - upMIN 100 – Upcycling mineral construction and demolition debris as a substitute for natural aggregates in earth building materials N2 - Um zukünftig die Entnahme von Primärrohstoffen und die Deponierung von geeignetem Bodenaushub zu vermeiden, wurde im Forschungsvorhaben «upMIN100» der Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen < 2 mm in Lehmbaustoffen untersucht. Diese Korngrößen aus Rezyklaten, die je nach Ausgangsstoffen und Produkt 5 – 70 % des fertigen Baustoffs ausmachen, waren zum Zeitpunkt des Projektstarts in den gültigen Lehmbaustoff-Normen DIN 18945 – 18948 nicht zugelassen, da diese als Zusatzstoffe nur natürliche Gesteinskörnungen nach DIN EN 12620, Mehl aus mörtelfreien Ziegeln sowie Blähperlit etc. nach DIN EN 13055-1 und als Bindemittel nur Baulehm aus natürlichen Vorkommen vorsahen. Um den Einsatz von rezyklierten Bau- und Abbruchabfällen für Lehmbaustoffe in der Norm zu ermöglichen, mussten daher die technische Durchführbarkeit, Qualitätsanforderungen an Ausgangsstoffe (z.B. Schadstoffgrenzwerte in Bezug auf Gesundheits- und Umweltverträglichkeit) sowie zulässige Anteile der Rezyklate geregelt werden. Aktuelle Sortier- und Aufbereitungsmethoden wurden im Hinblick auf die technische sowie die wirtschaftliche Machbarkeit überprüft und auf eine mögliche Optimierung untersucht. Um Fragen zur technischen Machbarkeit beantworten zu können, wurde im Vorhaben die exemplarische Entwicklung von zwei wiederverwendbaren Lehmbaustoffen (Lehmstein, Lehmputzmörtel) angestrebt, um zukünftig sowohl das Abfallaufkommen als auch die Rohstoffinanspruchnahme zu reduzieren. Zum einen sollten die Zuschläge bis zu 100% aber auch das natürliche Bindemittel Ton zu 80% – 100% substituiert werden. Der Machbarkeitsnachweis für beide Entwicklungen wurde in Form eines Prototyps mit einem Technologie-Reifegrad 4–5 (TRL 4–5) erbracht. N2 - To avoid the extraction of primary raw materials and the landfilling of suitable excavated soil in the future, the use of recycled aggregates < 2 mm in earth building materials was investigated in the “upMIN 100” research project. These grain sizes from recycled materials, which make up 5–70 % of the finished building material depending on the source materials and product, were not permitted in the applicable earth building material standards DIN 18945–18948 at the time the project started, as these only allow natural aggregates in accordance with DIN EN 12620, flour from mortarfree bricks and expanded perlite etc. as additives in accordance with DIN EN 13055-1 and only building clay from natural sources as a binder. For the use of recycled construction and demolition waste for earth building materials in the standard, the technical feasibility, quality requirements for source (e. g. limit values for harmful substances in terms of health and environmental compatibility) and permissible proportions of recyclates had to be regulated. Current sorting and processing methods were reviewed in terms of technical and economic feasibility and examined for possible optimisation. To ascertain the technical feasibility of the use of recycled construction demolition waste for earth building materials, the project developed two reusable earth building materials (earth blocks, clay plaster mortar) as examples of both waste reduction and of the use of raw materials in the future. On the one hand, up to 100 % of the aggregates and 80–100 % of the natural binder clay should be substituted. The proof of concept for both developments was provided in the form of a prototype with a technology readiness level 4–5 (TRL 4–5). T2 - Lehm 2024 Fachtagung CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Recycled aggregates KW - Earthen building materials KW - Contaminants KW - Reuse KW - Resources PY - 2024 SP - 1 EP - 10 CY - Weimar AN - OPUS4-62612 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Klinge, A A1 - Mönig, J A1 - Ziegert, C A1 - Richter, Matthias A1 - Kalbe, Ute A1 - Horn, Wolfgang A1 - Röhlen, U A1 - Rauscher, S A1 - Roswag-Klinge, E T1 - upMIN 100 – upcycling of mineral construction and demolition waste to substitute natural aggregates in earthen building materials N2 - The construction sector is one of the most resource-intensive sectors in Germany and is responsible for 40 % of CO2 emissions. Around 517 million tons of mineral raw materials are required annually for the construction of buildings in Germany. At the same time, mineral construction waste was the largest material flow at 229.3 million tons (2020). The rates of construction and demolition waste (CDW) recycling have increased since 2000, especially for mineral waste. Nevertheless, the majority of recycled aggregates are used in technically largely unregulated applications (e.g. road construction). This downcycling leads to a loss of valuable resources for technically and economically valuable applications. The upMIN 100 research project is investigating the question of whether and to what extent recycled CDW is suitable as an additive an binder in earthen building materials. The focus is placed on grain sizes of < 2 mm, which are currently predominantly landfilled, as there are at present no regulations for their use in building products. The soil matrix of earthen building materials however, naturally contains of different grain sizes, whith < 2mm – 0,063 for aggregates and < 0.063 mm as a binder. Therefore, the focused grain sizes (sand, clay and silt) could have a high usage potential. In order to enable the use of CDW, the technical feasibility must be ensured, quality requirements for source materials (e.g. threshold values for pollutants in terms of health and environmental compatibility and hazardous substances) and permissible proportions of recycled aggregates must be defined. Two different building material developments (earth blocks and -plaster)were used to assess both, the technical feasibility as well the pollutant content of the recycled aggregate and its final emissions into the indoor air. For both materials two mixtures could be established, that also meet the mechanical specifications according to the DIN standard, such as the compressive strength. A method was developed to design material mixtures with a high amount of CDW that comply with the defined limit values. The mixtures reached a recycling rate of 28 % with high mechanical properties and 70 % with minimum strength requirements. KW - Mineral waste KW - Upcycling KW - Earthen building product KW - Circular construction PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-652831 DO - https://doi.org/10.1088/1755-1315/1554/1/012084 SN - 1755-1307 VL - 1554 IS - 1 SP - 1 EP - 9 PB - IOP Publishing AN - OPUS4-65283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bandow, N. A1 - Aitken, M. D. A1 - Geburtig, Anja A1 - Kalbe, Ute A1 - Piechotta, Christian A1 - Schoknecht, Ute A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Stephan, Ina T1 - Using Environmental Simulations to Test the Release of Hazardous Substances from Polymer-Based Products: Are Realism and Pragmatism Mutually Exclusive Objectives? N2 - The potential release of hazardous substances from polymer-based products is currently in the focus of environmental policy. Environmental simulations are applied to expose such products to selected aging conditions and to investigate release processes. Commonly applied aging exposure types such as solar and UV radiation in combination with water contact, corrosive gases, and soil contact as well as expected general effects on polymers and additional ingredients of polymer-based products are described. The release of substances is based on mass-transfer processes to the material surfaces. Experimental approaches to investigate transport processes that are caused by water contact are presented. For tailoring the tests, relevant aging exposure types and release quantification methods must be combined appropriately. Several studies on the release of hazardous substances such as metals, polyaromatic hydrocarbons, flame retardants, antioxidants, and carbon nanotubes from polymers are summarized exemplarily. Differences between natural and artificial exposure tests are discussed and demonstrated for the release of flame retardants from several polymers and for biocides from paints. Requirements and limitations to apply results from short-term artificial environmental exposure tests to predict long-term environmental behavior of polymers are presented. KW - Environmental simulations KW - Polymer-based products KW - Artificial weathering KW - Degradation KW - Leaching KW - Soil contact PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509310 DO - https://doi.org/10.3390/ma13122709 SN - 1996-1944 VL - 13 IS - 12 SP - Paper 2709, 22 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-50931 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -