TY - JOUR
A1 - Abis, M.
A1 - Bruno, M.
A1 - Kuchta, K.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Grönholm, R.
A1 - Hoppe, M.
A1 - Fiore, S.
T1 - Assessment of the Synergy between Recycling and Thermal Treatments in Municipal Solid Waste Management in Europe
N2 - In 2018, the production of Municipal SolidWaste (MSW) in EU-28 reached 250.6 Mt, with the adoption of different management strategies, involving recycling (48 wt %), incineration and thermal valorization (29 wt %) and landfilling (23 wt %). This work was based on the analysis of the baseline situation of MSW management in EU-28 in 2018, considering its progress in 2008–2018, and discussed the possible improvement perspectives based on a framework involving incineration and recycling as the only possible alternatives, specifically evaluating the capability of already-existing incineration plants to fulfill the EU needs in the proposed framework. The results of the assessment showed two main crucial issues that could play a pivotal role in the achievement of Circular Economy action plan targets: the need to increase the recycling quotas for specific MSW fractions through the separate collection, and therefore the improvement of definite treatment process chains; the optimization of the recovery of secondary raw materials from incineration bottom ash, involving the Recycling of ferrous and nonferrous metals and the mineral fraction. Both issues need to find an extensive application across all member states to decrease the actual differences in the adoption of sustainable MSW management options.
KW - Bottom ash
KW - Circular economy
KW - Waste treatment
KW - Recycling
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-520285
DO - https://doi.org/10.3390/en13236412
SN - 1996-1073
VL - 13
IS - 23
SP - 6412
EP - 6412
PB - MDPI
CY - Basel
AN - OPUS4-52028
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Abis, M.
A1 - Bruno, M.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Grönholm, R.
A1 - Hoppe, M.
A1 - Kuchta, K.
A1 - Fiore, S.
T1 - A Novel Dry Treatment for Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash for the Reduction of Salts and Potential Toxic Elements
N2 - The main obstacle to bottom ash (BA) being used as a recycling aggregate is the content of salts and potential toxic elements (PTEs), concentrated in a layer that coats BA particles. This work presents a dry treatment for the removal of salts and PTEs from BA particles. Two pilotscale abrasion units (with/without the removal of the fine particles) were fed with different BA samples. The performance of the abrasion tests was assessed through the analyses of particle size and moisture, and that of the column leaching tests at solid-to-liquid ratios between 0.3 and 4.
The results were: the particle-size distribution of the treated materials was homogeneous (25 wt % had dimensions <6.3 mm) and their moisture halved, as well as the electrical conductivity of the leachates. A significant decrease was observed in the leachates of the treated BA for sulphates (44%), chlorides (26%), and PTEs (53% Cr, 60% Cu and 8% Mo). The statistical analysis revealed good correlations between chloride and sulphate concentrations in the leachates with Ba, Cu, Mo, and Sr, illustrating the consistent behavior of the major and minor components of the layer surrounding BA particles. In conclusion, the tested process could be considered as promising for the improvement of BA valorization.
KW - Bottom ash
KW - Dry treatment
KW - Potential toxic elements
KW - Salts
PY - 2021
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527963
DO - https://doi.org/10.3390/ma14113133
SN - 1996-1944
VL - 14
IS - 11
SP - 3133
PB - MDPI
CY - Basel
AN - OPUS4-52796
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Abis, M.
A1 - Bruno, M.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Grönhom, R.
A1 - Kuchta, K.
A1 - Fiore, S.
ED - Medici, F.
T1 - A Novel Dry Treatment for Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash for the Reduction of Salts and Potential Toxic Elements
N2 - The main obstacle to bottom ash (BA) being used as a recycling aggregate is the content of salts and potential toxic elements (PTEs), concentrated in a layer that coats BA particles. This work presents a dry treatment for the removal of salts and PTEs from BA particles. Two pilotscale abrasion units (with/without the removal of the fine particles) were fed with different BA samples. The performance of the abrasion tests was assessed through the analyses of particle size and moisture, and that of the column leaching tests at solid-to-liquid ratios between 0.3 and 4. The results were: the particle-size distribution of the treated materials was homogeneous (25 wt % had dimensions <6.3 mm) and their moisture halved, as well as the electrical conductivity of the leachates. A significant decrease was observed in the leachates of the treated BA for sulphates (44%),
chlorides (26%), and PTEs (53% Cr, 60% Cu and 8% Mo). The statistical analysis revealed good correlations between chloride and sulphate concentrations in the leachates with Ba, Cu, Mo, and Sr, illustrating the consistent behavior of the major and minor components of the layer surrounding BA particles. In conclusion, the tested process could be considered as promising for the improvement of BA valorization.
KW - Bottom ash
KW - Dry treatment
KW - Municipal solid waste
PY - 2022
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552161
SN - 978-3-0365-3063-5
DO - https://doi.org/10.3390/ma14113133
SP - 57
EP - 71
PB - MDPI
CY - Basel
AN - OPUS4-55216
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery in Germany – recent developments
N2 - The recent developments of phosphorus recovery in Germany were presented. The funding program RePhoR was introduced with focus on the demonstration project R-Rhenania that is coordinated by BAM.
T2 - Green Deal 2020 conference
CY - Online-Meeting
DA - 14.12.2020
KW - Phopshorus recovery
KW - Waste water treatment
KW - Recycling fertiliser
PY - 2020
AN - OPUS4-51837
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Klimaschonende Bindemittel auf der Basis von Rohstoffen der Circular Economy
N2 - Die Zementindustrie und weitere energieintensive Industrien wie etwa die Stahlindustrie stehen vor dem Hintergrund der Transformation unserer Gesellschaft zur Klimaneutralität vor erheblichen Herausforderungen. Ziel dieser Branchen ist perspektivisch die vollständige Vermeidung klimaschädlicher Emissionen – mit besonderem Fokus auf Kohlendioxid. Neben der Umstellung auf regenerative Energieträger, sind im Speziellen für die Zementindustrie die erheblichen Anteile an CO2-Emissionen durch die Entsäuerung von Kalkstein zukünftig zu vermeiden. Da die hervorragenden Bindemitteleigenschaften des bisher hauptsächlich in Zementen eingesetzten Portlandklinkers jedoch auf Calciumverbindungen wie Tri- und Di-calciumsilikaten basieren, stellt die Substitution des Kalks derzeit für die Zementindustrie die größte Herausforderung dar. Neben vollständig neuen Bindemittelsystemen ohne Verwendung von Kalk und CCS/CCU-Technologien zur Vermeidung der CO2-Emissionen bei Verwendung von Kalk, können Abfälle und Nebenprodukte wie etwa Betonbrechsand, verschiedene Schlacken und weitere Massenreststoffe sinnvoll zur Einsparung von Rohstoffen und zur Vermeidung von CO2-Emissionen eingesetzt werden. Es gilt diese Potentiale von Sekundärrohstoffen branchenübergreifend zu identifizieren und Synergien zwischen den Branchen nutzbar zu machen. Hierbei werden neben der chemischen Zusammensetzung der Abfälle und Nebenprodukte auch die Verfügbarkeit und der Massenstrom relevante Kriterien sein. Die potenziellen Sekundärrohstoffe und deren Gemische mit chemisch ähnlicher Zusammensetzung wie die bisher verwendeten Bindemittel, können durch verschiedene technische Ansätze wieder in reaktive Bindemittel umgewandelt und damit nutzbar gemacht werden. Eine gezielte Umwandlung der nicht reaktiven mineralischen Phasen in neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften, kann u. a. durch Schmelzprozesse erzielt werden. In Schmelzen können bei hohen Temperaturen die bestehenden, nicht reaktiven mineralischen Phasen zerstört und neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften erzeugt werden. Hohe Freiheitsgrade durch gezielte Einstellung der stofflichen Zusammensetzung der Schmelze, durch Stoffseparationen und durch geregelte Abkühlregimes können eine maßgeschneiderte Erzeugung neuer Bindemitteltypen ermöglichen. Aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen von Schmelzprozessen ist die Umsetzung dieser neuen Verfahren nach Möglichkeit in bestehenden pyrometallurgischen Produktionsrouten wie etwa der Stahlproduktion vorzunehmen. So kann etwa der Einsatz von Betonbrechsand als Schlackebildner in der Stahlproduktion zielführend sein, wenn die Schlacke wieder zu einem Bindemittel prozessiert wird und in Zementen Verwendung findet. Eine stoffliche Kreislaufführung wäre hiermit gegeben, wobei der Einsatz von Kalkstein als Schlackebildner oder Rohstoff für die Zementproduktion, und damit die entsprechenden CO2-Emissionen, vermieden werden. Die Entwicklung neuartiger Bindemittelsysteme auf Basis von Sekundärrohstoffen sollte von erforderlichen Anpassungen und neuen Entwicklungen in der Regelsetzung und Normung begleitet werden. Vor allem muss gewährleistet sein, dass die mit neuen Bindemitteln hergestellten Betone den hohen Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Umweltverträglichkeit genügen. Des Weiteren sollte mit den etablierten Methoden, wie etwa der Lebenszyklusanalyse, untersucht werden, inwiefern und in welchem Umfang die neuen technischen Entwicklungen zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz beitragen.
T2 - GERRI - BGR Rohstoffkonferenz 2022
CY - Hannover, Germany
DA - 05.07.2022
KW - Zement
KW - Schlacke
KW - Rotschlamm
KW - Klimaneutralität
PY - 2022
AN - OPUS4-55193
LA - deu
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 - Adam, Christian
T1 - extraWERT Forschungsvorhaben
N2 - Die novellierte AbfKlärV (2017) beinhaltet die Verpflichtung zum P-Recycling ab einem P-Gehalt im Klärschlamm von 20 g/kg. Im Vortrag werden Ergebnisse des Forschungsvorhabens extraWERT zu diesem Themenkomplex vorgestellt. Es werden Untersuchungen zu P-Gehalten deutscher Klärschlämme und zu den zulässigen Analysemethoden dafür vorgestellt.
T2 - Tagung: "Vom Abwasser zum Nährstoff":
CY - Karslruhe, Germany
DA - 28.09.2022
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlamm
PY - 2022
AN - OPUS4-55847
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Erzeugung klimaschonender Bindemittel als Alternativen zu Zement
N2 - Die Zementindustrie und weitere energieintensive Industrien wie etwa die Stahlindustrie stehen vor dem Hintergrund der Transformation unserer Gesellschaft zur Klimaneutralität vor erheblichen Herausforderungen. Ziel dieser Branchen ist perspektivisch die vollständige Vermeidung klimaschädlicher Emissionen – mit besonderem Fokus auf Kohlendioxid. Neben der Umstellung auf regenerative Energieträger, sind im Speziellen für die Zementindustrie die erheblichen Anteile an CO2-Emissionen durch die Entsäuerung von Kalkstein zukünftig zu vermeiden. Da die hervorragenden Bindemitteleigenschaften des bisher hauptsächlich in Zementen eingesetzten Portlandklinkers jedoch auf Calciumverbindungen wie Tri- und Di-calciumsilikaten basieren, stellt die Substitution des Kalks derzeit für die Zementindustrie die größte Herausforderung dar. Neben vollständig neuen Bindemittelsystemen ohne Verwendung von Kalk und CCS/CCU-Technologien zur Vermeidung der CO2-Emissionen bei Verwendung von Kalk, können Abfälle und Nebenprodukte wie etwa Betonbrechsand, verschiedene Schlacken und weitere Massenreststoffe sinnvoll zur Einsparung von Rohstoffen und zur Vermeidung von CO2-Emissionen eingesetzt werden. Es gilt diese Potentiale von Sekundärrohstoffen branchenübergreifend zu identifizieren und Synergien zwischen den Branchen nutzbar zu machen. Hierbei werden neben der chemischen Zusammensetzung der Abfälle und Nebenprodukte auch die Verfügbarkeit und der Massenstrom relevante Kriterien sein. Die potenziellen Sekundärrohstoffe und deren Gemische mit chemisch ähnlicher Zusammensetzung wie die bisher verwendeten Bindemittel, können durch verschiedene technische Ansätze wieder in reaktive Bindemittel umgewandelt und damit nutzbar gemacht werden. Eine gezielte Umwandlung der nicht reaktiven mineralischen Phasen in neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften, kann u. a. durch Schmelzprozesse erzielt werden. In Schmelzen können bei hohen Temperaturen die bestehenden, nicht reaktiven mineralischen Phasen zerstört und neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften erzeugt werden. Hohe Freiheitsgrade durch gezielte Einstellung der stofflichen Zusammensetzung der Schmelze, durch Stoffseparationen und durch geregelte Abkühlregimes können eine maßgeschneiderte Erzeugung neuer Bindemitteltypen ermöglichen. Aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen von Schmelzprozessen ist die Umsetzung dieser neuen Verfahren nach Möglichkeit in bestehenden pyrometallurgischen Produktionsrouten wie etwa der Stahlproduktion vorzunehmen. So kann etwa der Einsatz von Betonbrechsand als Schlackebildner in der Stahlproduktion zielführend sein, wenn die Schlacke wieder zu einem Bindemittel prozessiert wird und in Zementen Verwendung findet. Eine stoffliche Kreislaufführung wäre hiermit gegeben, wobei der Einsatz von Kalkstein als Schlackebildner oder Rohstoff für die Zementproduktion, und damit die entsprechenden CO2-Emissionen, vermieden werden. Die Entwicklung neuartiger Bindemittelsysteme auf Basis von Sekundärrohstoffen sollte von erforderlichen Anpassungen und neuen Entwicklungen in der Regelsetzung und Normung begleitet werden. Vor allem muss gewährleistet sein, dass die mit neuen Bindemitteln hergestellten Betone den hohen Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Umweltverträglichkeit genügen. Des Weiteren sollte mit den etablierten Methoden, wie etwa der Lebenszyklusanalyse, untersucht werden, inwiefern und in welchem Umfang die neuen technischen Entwicklungen zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz beitragen.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 25.04.2022
KW - Zement
KW - Thermochemische Prozesse
KW - Sekundärrohstoffe
PY - 2022
AN - OPUS4-54738
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 - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Technische Möglichkeiten der Abfallvermeidung in der Stahlproduktion
N2 - Bei der Stahlproduktion fallen verfahrensbedingt große Mengen an Nebenprodukten und Abfällen wie Stahlwerksschlacken, Filterstäube und Gichtgasschlämme an. Hohe Anteile dieser Stoffströme werden aufgrund ihrer Zusammensetzung immer noch deponiert, obwohl sie ein hohes Wertstoffpotential aufweisen. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) werden Verfahren untersucht und entwickelt, welche eine Verwertung und Kreislaufführung dieser Materialströme ermöglichen. Aus sogenannten Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken können durch carbothermische Nachbehandlung Roheisen und ein dem Portlandzementklinker (PZK) ähnliches Bindemittel erzeugt werden. Aus Elektroofenstäuben und Gichtgasschlämmen kann Zink gewonnen und die Anteile an Eisen und Kohlenstoff in den Stahlproduktionsprozess zurückgeführt werden. Durch diese technischen Maßnahmen kann es gelingen die Deponierung von Abfällen der Stahlproduktion zukünftig deutlich zu reduzieren.
T2 - Recy&Depotech 2020
CY - Online meeting
DA - 18.11.2020
KW - Stalwerksschlacke
KW - Gichtgasschlamm
KW - Filterstaub
PY - 2020
AN - OPUS4-51607
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphatdüngemittel aus Klärschlammaschen
N2 - Das Element Phosphor ist für alle Lebewesen essenziell und wird beispielsweise von Pflanzen in Form von Phosphaten aufgenommen.
In der landwirtschaftlichen Produktion werden dem Boden die Phosphate durch Wachstum und Ernte der Pflanzen entzogen und müssen ihm in Form von Phosphatdüngemitteln wieder zugeführt werden, um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern. Rohphosphat stellt die Grundlage unserer derzeitigen Phosphatdüngemittel dar, ist aber gleichzeitig ein endlicher Rohstoff.
Des Weiteren sind insbesondere sedimentäre Rohphosphate oftmals mit erheblichen Konzentrationen toxischer Schadstoffe wie Cadmium, Uran und Thorium belastet. Eine Kreislaufführung des Phosphats sollte erfolgen, um natürliche Rohstoffvorkommen zu schonen und den Eintrag von Schadstoffen auf unsere Böden zu unterbinden.
KW - Phosphat
KW - Recyclingdüngemittel
PY - 2020
SN - 1610-6563
IS - 3
SP - 14
EP - 15
PB - MuP Verlag GmbH
CY - München
AN - OPUS4-50792
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus Klärschlammasche für Bayern
N2 - In Bayern wird Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. Monoverbrennungsanlagen - ausschließlich für kommunalen Klärschlamm - gibt es in Altenstadt, München, Gendorf, Straubing, Neu-Ulm und zukünftig auch in Augsburg. Die Anlage in Altenstadt verbrennt jährlich ca. 55.000 t Klärschlamm-Trockensubstanz und produziert dabei rund 15.000 t phosphatreiche Aschen.
Die Asche aus Altenstadt wird zurzeit überwiegend direkt landwirtschaftlich genutzt. Aufgrund der niedrigen Schadstoffgehalte ist diese Nutzung nach den düngemittelrechtlichen Regelungen gesetzlich zulässig. Um der Intention der neuen Düngeverordnung (26. Mai 2017) nach hocheffizienten, d.h. gut pflanzenverfügbaren Düngemitteln zu entsprechen, ist eine Aufbereitung der Klärschlammasche geplant. Im Rahmen des R-Rhenania Projektes errichten der Betreiber der Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt in Bayern Emter GmbH - und der Düngemittelhersteller sePura GmbH gemeinsam eine AshDec®-Demonstrationsanlage, die im Jahr 2023 den Betrieb aufnehmen soll. Das angewandte AshDec®-Verfahren schließt die Phosphate in der Klärschlammasche thermisch im Drehrohrofen auf und macht diese für Pflanzen vollständig verfügbar. Gleichzeitig werden Schadstoffe wie Arsen, Blei und Cadmium entfernt. Den thermischen Aufschluss kennt man bereits vom erfolgreichen, aber nicht mehr produzierten Düngemittel „Rhenania-Phosphat“, das auf der Basis von Rohphosphaten hergestellt wurde.
Die geplante Anlage wird neben den Aschen aus Altenstadt zusätzlich die Aschen aus weiteren bayerischen Verbrennungsanlagen verwerten und für eine Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Asche ausgelegt sein. Der Projektpartner sePura plant den produzierten Dünger vollständig in Bayern zu verwerten. Dies verringert die Umweltbelastung durch lange Transportwege und fördert die Regionalität des Vorhabens.
T2 - RePhoR Auftaktveranstaltung
CY - Online meeting
DA - 03.11.2020
KW - Klärschlammasche
PY - 2020
AN - OPUS4-51608
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus der Klärschlammverbrennung mit thermochemischem Aufschluss
N2 - Es wurde der Stand des BMFTR-Projekts R-Rhenania vorgestellt. Mit einem thermochemischen Aufschluss werden Phosphatphasen in Klärschlämmen bei der Verbrennung zu bioverfügbaren Phosphaten mit guter Düngewirkung umgewandelt. Gleichzeitig werden im Prozess Schwermetalle über die Gasphase entfernt. Die Düngewirkung ist vergleichbar mit konventionellen P-Düngern wie TSP und wurde in Gefäß- und Feldversuchen im ökologischen Landbau nachgewiesen. Der Prozess wird großtechnisch in der Monoverbrennungsanlage Altenstadt, Oberbayern, umgesetzt.
T2 - KlärschlammTage Würzburg
CY - Würzburg, Germany
DA - 03.06.2025
KW - Klärschlamm
KW - Phosphorrecycling
KW - Recyclingdünger
KW - Rhenaniaphosphat
PY - 2025
AN - OPUS4-63325
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenaniaphosphat aus Klärschlammasche für Bayern
N2 - Vorstellung des Projektstands R-Rhenania aus der Förderinitiative RePhoR des BMBF.
T2 - DPP FORUM 2022: Phosphor Recycling 2029 Etappenziel erreicht?
CY - Frankfurt a.M., Germany
DA - 13.10.2022
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlammasche
KW - thermochemische Behandlung
PY - 2022
AN - OPUS4-55980
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
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
AN - OPUS4-57683
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - P-Rückgewinnungspflicht nach AbfKlärV - Betrachtungen zu Konzentrationen und Frachten
N2 - Vortrag über die Regelungen der AbfKlärV bezüglich P-Rückgewinnung. Diskussion der Auswirkung einer konzentrationsbezogenen Grenze auf die Pflicht zur P-Rückgewinnung. Diskussion der nach AbfKlärV zulässigen analytischen Verfahren zur Bestimmung von P in Klärschlamm und Ableitung von Empfehlungen. Vorstellung der Ergebnisse eines Ringversuchs mit 28 Laboren.
T2 - KlärschlammTage Würzburg
CY - Würzburg, Germany
DA - 23.05.2023
KW - Klärschlamm
KW - P-Rückgewinnung
KW - Ringversuch P-Gehalt in Klärschlamm
PY - 2023
AN - OPUS4-57541
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Cloop - Closing the global nutrient loop
N2 - Recycled fertilizers produced using processes for the recovery of phosphate from residual materials such as wastewater, sewage sludge and sewage sludge ashes show very good bioavailability, but it is still a product largely unknown to the market. The aim of CLOOP is therefore to document the properties and effects of such fertilizers through chemical, mineralogical and ecological analyses as well as analytical method development and pot and field plant growth trials.
Outotec focused on 3 points in CLOOP: Experimental campaigns, process simulations as well as economic analyses with focus on the AshDec process, respectively the design of a large-scale AshDec plant for phosphorus recovery. The laboratory scale trials as well as the semi-industrial scale campaign provided valuable insights into the operating parameters of the process and the plant. As a result, for example, the temperature range could be significantly lowered, and the additive addition reduced by approx. 20 %. They have further shown that the AshDec process is not susceptible to operating fluctuations and that the product can be consistently produced at high quality. With the selection of suitable operating parameters, heavy metals (As, Pb, Cd, (Zn)) can be removed. Within the campaign, about 1.5 t of fertilizer for the plant trials in CLOOP could be produced. An AshDec plant process was digitally created in simulation software, allowing valuable process parameters to be simulated at various operating parameters. On this basis, a full-scale plant was designed. The data obtained in the project were used for a detailed economic analysis including a sensitivity analysis. It was possible to show under which conditions this plant can be operated economically.
At BAM, the AshDec fertilizer was synthesized with different additives and then applied to plant experiments at Uni Bonn. The goal hereby was to check differences in plant uptake. Because of the promising results of AshDec synthesized with sodium-carbonate and because this AshDec version does not require special off gas treatment for sulfur recovery (compared to AshDec synthesized with sodium-sulfate), all project partners agreed on continuing working with this AshDec variation. It was then used as a raw P-source for formulating it into NPK-fertilizers, by granulation with ammonium-sulfate and straw ash as potassium source. These recycling fertilizers were applied to plant- and field experiments by project partners in Brazil (University of Sao Paulo) and Australia (University of Queensland). Furthermore, in leaching experiments, the solubility of phosphorus in AshDec was compared to triple super phosphate. The experiments were carried out on soils with a varying phosphorus buffering index. Results show, that the phosphorus form in AshDec is way less soluble in water. This indicates that AshDec has the potential for a so-called next generation fertilizer – a fertilizer which’s nutrients remain in the soil and supply the plant according to its needs. At the moment, this behavior gets examined more in depth in lysimeter experiments in cooperation with University of Technology Berlin.
The focus of KWB is the Life Cycle Assessment (LCA) of different NextGen fertilizers to evaluate the entire process chain from recovery to fertilizer application. The NextGen fertilizer is credited by the amount of plant available nutrients in the product, which replace nutrients from conventional fertilizer. The LCA covers N-struvite precipitation from municipal wastewater, K-struvite precipitation from industrial wastewater and the AshDec-product from sewage sludge. The LCA task is almost complete. It could be shown that struvite precipitation has comprehensive environmental benefits, mainly since positive side effects occur in sewage sludge treatment (e.g. reduced sludge volume). In principle, the energetic and ecological profile of the AshDec process compared to direct use of sewage sludge ash cannot be assessed as being generally beneficial or negative. Regarding the global warming potential, the Ashdec process shows that the expenses (e.g. energy, chemicals) cannot be covered by the P fertilizer credit. In contrast, the impact categories “terrestrial acidification potential”, and “freshwater eutrophication potential” show positive results as the credits for conventional fertilizer are higher than the burdens for the process.
At University Bonn, the standardized pot experiments were conducted with several AshDec variations, using ryegrass, soybean, and spinach on a slightly acidic sandy soil and an organic-free standard substrate. P-uptake and biomass production of different AshDec variations were generally like those of triple super phosphate and struvite, and clearly outperformed untreated sewage sludge ash and rock phosphate. Field trials in Australia and Brazil with sugarcane on acidic soils are still ongoing and results are expected by the end of 2021.
T2 - PLANT 2030 Status Seminar 2021 (BMBF)
CY - Online meeting
DA - 10.03.2021
KW - Recycling fertiliser
KW - Phosphorus recovery
PY - 2021
AN - OPUS4-52251
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 - Herzel, Hannes
T1 - Modifiziertes Rhenania Phosphat auf Klärschlammasche für Bayern
N2 - Es wurde das Projekt R-Rhenania MODIFIZIERTES RHENANIA PHOSPHAT AUS KLÄRSCHLAMMASCHE FÜR BAYERN mit seinen Inhalten und der Projektstruktur vorgestellt.
T2 - 6. P-Rück-Kongress: Phosphor - ein kritischer Rohstoff mit Zukunft
CY - Online meeting
DA - 25.11.2020
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlammasche
PY - 2020
AN - OPUS4-51667
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 -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
A1 - Gluth, Gregor
T1 - Erzeugung klimaschonender Bindemittel als Alternativen zu Zement durch thermochemische Behandlung von mineralischen Nebenprodukten und Abfällen
N2 - Die Zementindustrie erzeugt etwa 6-7% der globalen CO2-Emissionen und steht damit als Industriezweig vor dem Hintergrund einer anvisierten Klimaneutralität vor gewaltigen Herausforderungen. Der Prozess der Klinkerherstellung wurde über die vergangenen Jahrzehnte bereits kontinuierlich optimiert. Seit 1990 ist es der deutschen Zementindustrie gelungen, die spezifischen CO2-Emissionen der Zementproduktion u. a. durch den Einsatz alternativer, nicht fossiler Brennstoffe und durch Absenkung des Klinkergehalts im Zement um 20 % zu senken. Weitere konventionelle Minderungsstrategien versprechen jedoch nur noch wenig zusätzliche Reduktion. Im Falle des Portlandklinkers besteht die Schwierigkeit darin, dass zwei Drittel der CO2-Emissionen rohstoffbedingt durch die Entsäuerung des Kalksteins (CaCO3) anfallen, die durch die beschriebenen Maßnahmen nicht weiter abgesenkt werden können. Vielmehr wird es erforderlich sein, noch zu entwickelnde oder zu optimierende Technologien anzuwenden und ggf. alle relevanten Ebenen wie Produktion, Weiterverarbeitung und Anwendung von Zement und Beton neu zu denken. Neben technologischen Ansätzen zur CO2-Abscheidung mit nachfolgender langfristiger Speicherung (Carbon Capture and Storage – CCS) oder Verwertung (Carbon Capture and Utilisation – CCU) werden auch alternative Rohstoffe für die Zementproduktion und alternative Bindemittel in Betracht zu ziehen sein.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 25.04.2022
KW - Zement
KW - Sekundärrohstoff
PY - 2022
SN - 978-3-944310-58-9
SP - 372
EP - 385
PB - TK-Verlag
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-54737
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Weingart, Eric
A1 - Hamann, C.
T1 - Technische Möglichkeiten der Abfallvermeidung in der Stahlproduktion
N2 - Bei der Stahlproduktion fallen verfahrensbedingt große Mengen an Nebenprodukten und Abfällen wie Stahlwerksschlacken, Filterstäube und Gichtgasschlämme an. Hohe Anteile dieser Stoffströme werden aufgrund ihrer Zusammensetzung immer noch deponiert, obwohl sie ein hohes Wertstoffpotential aufweisen. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) werden Verfahren untersucht
und entwickelt, welche eine Verwertung und Kreislaufführung dieser Materialströme ermöglichen. Aus sogenannten Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken können durch carbothermische Nachbehandlung Roheisen und ein dem Portlandzementklinker (PZK) ähnliches Bindemittel erzeugt werden. Aus Elektroofenstäuben und Gichtgasschlämmen kann Zink gewonnen und die Anteile an Eisen und Kohlenstoff in den Stahlproduktionsprozess zurückgeführt werden. Durch diese technischen Maßnahmen kann es gelingen die Deponierung von Abfällen der Stahlproduktion zukünftig deutlich zu reduzieren.
T2 - Recy&Depotech 2020
CY - Online meeting
DA - 18.11.2020
KW - Stahlwerksschlacke
KW - Filterstaub
KW - Gichtgasschlamm
PY - 2020
SP - 1
EP - 9
PB - Montanuniversität Leoben
CY - 8700 Leoben, Österreich
AN - OPUS4-51605
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 12/BAM IV.3/09/00 für eine Schutzschicht bestehend aus einer sandgefüllten Schutzbahn für Kunststoffdichtungsbahnen in Deponieabdichtungen
N2 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 12/BAM IV.3/09/00 für eine Schutzschicht bestehend aus einer sandgefüllten Schutzbahn für Kunststoffdichtungsbahnen in Deponieabdichtungen der Firma G quadrat GmbH, Krefeld.
KW - Deponie
KW - Schutzschicht
KW - Abdichtungssystem
PY - 2026
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654339
SP - 1
EP - 31
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-65433
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 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 13/BAM 4.3/04/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 13/BAM 4.3/04/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Solmax Geosynthetics GmbH, Hamburg.
KW - Deponie
KW - Kunststoff-Dränelement
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-628702
SP - 1
EP - 31
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62870
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 02/BAM 4.3/03/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 02/BAM 4.3/03/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Freudenberg Performance Materials GmbH & Co. KG, Erlenbach am Main.
KW - Deponie
KW - Kunststoff-Dränelement
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-628693
SP - 1
EP - 34
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62869
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 - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 9. 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 - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636691
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63669
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 9. 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 - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636700
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63670
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.3/08/10 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 - Adamczyk, Burkart
A1 - Neuhold, S.
A1 - Drissen, P.
A1 - Algermissen, D.
A1 - Presoly, P.
A1 - Sedlazeck, K. P.
A1 - Schenk, J.
A1 - Raith, J. G.
A1 - Pomberger, R.
A1 - Vollprecht, D.
T1 - Tailoring the FeO/SiO2 ratio in electric arc furnace slags to minimize the leaching of Vanadium and Chromium
N2 - Based on recently published research on leaching control mechanisms in electric arc furnace (EAF) slags, it is assumed that a FeO/SiO2 ratio of around one leads to low leached V and Cr concentrations. This ratio influences the mineral phase composition of the slag toward higher amounts of spinel and a lower solubility of calcium silicate phases by suppressing the formation of magnesiowuestite and highly soluble calcium silicate phases. To evaluate this hypothesis, laboratory and scaled up tests in an EAF pilot plant were performed on slag samples characterized by elevated V and Cr leaching and a high FeO/SiO2 ratio. Prior to the melting experiments, the optimum FeO/SiO2 ratio was calculated via FactSageTM. In the melting experiments, the ratio was adjusted by adding quartz sand, which also decreased the basicity (CaO/SiO2) of the slag. As a reference, remelting experiments without quartz sand addition were conducted and additionally, the influence of the cooling rate of the slag was examined. The remelted (without quartz sand) and the remelted modified slags (with quartz sand) were analyzed chemically and mineralogically and the leaching behavior was investigated. The modification of the slags yielded a minimized release of V and Cr, supporting the hypothesis that the FeO/SiO2 ratio influences the mineralogy and the leaching behavior.
KW - Electric arc furnace slags
KW - FactSage calculations
KW - EAF slags
KW - Leaching control mechanisms
KW - Melting experiments
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-507748
DO - https://doi.org/10.3390/app10072549
VL - 10
IS - 7
SP - 2549
EP - 2565
AN - OPUS4-50774
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Altmann, Korinna
T1 - Seasonal microplastic concentrations along the rivers Rhine and Danube
N2 - Over the last 20 years, many researchers, politicians and citizens have become increasingly aware of the growing plastic problem of our time. A lack of recycling concepts and plastic collection points as well as careless dumping lead to accumulation of plastic products in the environment. Natural weathering can cause these plastics to degrade and fractionate, meaning that microplastics (1 1,000 µm, ISO/TR 21960:2020) and nanoplastics (< 1 µm, ISO/TR 21960:2020) of various synthetic polymer materials can now be detected in all parts of the world. Whether microplastics or nanoplastics pose a toxicological hazard is being investigated in a variety of ways. Valid results are still pending. However, the EU precautionary principle applies to micro- and nanoplastics. Monitoring of microplastics is already required in the revision of the Drinking Water and Wastewater Framework Directive.
Reliable monitoring of rivers can be carried out by sampling with sedimentation boxes and microplastic detection by using thermal extraction desorption gas chromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS) in routine operation (Figure 1). The river Rhine was sampled for microplastic masses at three different sampling locations over a period of one year and in addition the Danube at randomized sampling locations The TED-GC/MS results showed that various synthetic polymers frequently produced in industry, such as polyethylene, polypropylene or polystyrene as well as the tire compound styrene-butadiene rubber were found. The work not only shows a possible workflow for monitoring concepts, but also provides information on environmentally relevant concentrations of microplastics and tire components in surface waters. This in turn is necessary for ecotoxicological studies.
T2 - ESOPS
CY - Berlin, Germany
DA - 09.09.2024
KW - Microplastics
KW - TED-GC/MS
KW - Polymer 3R
PY - 2024
AN - OPUS4-61016
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 -
TY - JOUR
A1 - Becker, Roland
A1 - Scholz, Philipp
A1 - Jung, Christian
A1 - Weidner, Steffen
T1 - Thermo-Desorption Gas Chromatography-Mass Spectrometry for investigating the thermal degradation of polyurethanes
N2 - Thermo-Desorption Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS) was used to investigate the thermal degradation of two different polyurethanes (PU). PU samples were heated at different heating rates and the desorbed products were collected in a cold injection system and thereafter submitted to GC-MS. Prospects and limitations of the detection and quantification of semi-volatile degradation products were investigated. A temperature dependent PU depolymerization was
found at temperatures above 200 °C proved by an increasing release of 1,4-butanediol and methylene diphenyl diisocyanate (MDI) representing the main building blocks of both polymers. Their release was monitored quantitatively based on external calibration with authentic compounds. Size Exclusion Chromatography (SEC) of the residues obtained after thermodesorption confirmed the initial competitive degradation mechanism indicating an equilibrium of crosslinking and depolymerization as previously suggested. Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) mass spectrometry of SEC fractions of thermally degraded PUs provided additional hints on degradation mechanism.
KW - Thermo-desorption
KW - Mass spectrometry
KW - Polyurethanes
KW - Thermal degradation
PY - 2023
DO - https://doi.org/10.1039/D3AY00173C
SN - 1759-9660
SP - 1
EP - 6
PB - Royal Society for Chemistry
AN - OPUS4-57307
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Beckmann, M.
A1 - Danz, P.
A1 - Deike, R.
A1 - Dornack, C.
A1 - Gehrmann, H.-J.
A1 - Gleis, M.
A1 - Hölemann, K.
A1 - Karpf, R.
A1 - Pieper, C.
A1 - Quicker, P.
A1 - von Raven, R.
A1 - Seifert, H.
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Positionspapier - Abfallverbrennung in der Zukunft
N2 - Die Autoren zeigen dazu die gesetzlichen und energiepolitischen Rahmenbedingungen und Perspektiven auf, widmen sich in aktuellen Beiträgen zur Verfahrenstechnik der thermischen Abfallbehandlung sowohl den thermischen Hauptverfahren als auch der Abgasreinigung und gehen auf das Thema Wertstoffrückgewinnung ein. Ihr Fazit: Durch Anstrengungen, das stoffliche Recycling weiter zu optimieren, können künftig weitere Kreisläufe von Produkten und Materialien hochwertig geschlossen werden. Für manche Abfallströme wird dies aber aus verschiedenen Gründen nicht möglich sein – hier bleibt die thermische Abfallbehandlung unverzichtbar.
KW - Rostasche
KW - Abfallverbrennung
PY - 2022
UR - https://dechema.de/Medien/Studien+und+Positionspapiere/2022+03+Abfallverbrennung.html
SP - 1
EP - 52
PB - DECHEMA
CY - Frankfurt/M.
AN - OPUS4-54510
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Ben Efraim, R.
T1 - Comparison of PFAS Adsorption and Electro-Sorption Using Pristine and Functionalized MWCNTs
N2 - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) have been extensively utilized in various industrial processes, resulting in elevated concentrations in landfills and drinking water reservoirs. Despite recognizing that shortchained
PFAS are harmful, they are often overlooked. Short-chain PFAS are more challenging to remove via adsorption and membrane separation processes, and their detection is complex, thus creating a critical gap in understanding their environmental impact. To improve their environmental monitoring, we aim to improve short-chain PFAS adsorption and electro-sorption on novel carbon-based adsorbers such as pristine and functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and assess their adsorption mechanisms. Based on the obtained result, we aim to develop a PFAS passive sampling device.
T2 - German Israeli Water Technology Status Seminar
CY - Koblenz, Germany
DA - 18.06.2024
KW - Ground water
KW - Per- and Polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Sorption
PY - 2024
AN - OPUS4-60329
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Birke, V.
T1 - Innovation Network PerFluSan
N2 - Per und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) werden im Rahmen ihres breiten industriellen Einsatzes in die Umwelt eingebracht, wo sie aufgrund ihrer kritischen Eigenschaften ein Problem darstellen. Der nachhaltige Schutz von Mensch und Umwelt vor dieser Stoffgruppe ist eine wichtige Zukunftsaufgabe. Verfügbare PFAS-Reinigungs- und -Sanierungsverfahren sind jedoch teuer und oftmals unzulänglich. PerFluSan möchte einen entscheidenden Beitrag zur Lösung dieses Problems leisten, indem hier neue PFAS-Sanierungsverfahren für Böden und Wässer, sowie innovative analytische Methoden zum PFAS-Nachweis entwickelt werden.
Die langfristige Vision ist es, PerFluSan zu einer nationalen Anlaufstelle der PFAS-Thematik auszubauen, die mit Hilfe der Synergien zwischen den PerFluSan-Akteuren alle Aspekte der Problematik ganzheitlich, nachhaltig und effektiv adressiert.
N2 - Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) are transferred into the environment as part of their broad industrial use, where they pose a problem due to their critical properties. The sustainable protection of people and the environment from this group of substances is an important task for the future. However, available PFAS removal and remediation processes are expensive and often inadequate. PerFluSan would like to make a relevant contribution to solve this problem by developing new PFAS remediation methods for soils and water, as well as innovative analytical methods for PFAS detection.
The long-term vision is to develop PerFluSan into a national contact point for the PFAS topic, which uses synergies between the PerFluSan actors to address all aspects of the problem holistically, sustainably and effectively.
T2 - International Online – Conference PFAS - Dealing with contaminants of emerging concern
CY - Online meeting
DA - 30.11.2020
KW - Perfluorierte Verbindungen
KW - Sanierung
KW - PFAS
PY - 2020
AN - OPUS4-51700
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Blasenbauer, D.
A1 - Huber, F.
A1 - Lederer, J.
A1 - Quina, M.
A1 - Blanc-Biscarat, D.
A1 - Bogush, A.
A1 - Bontempi, E.
A1 - Blondeau, J.
A1 - Chimenos, J.
A1 - Dahlbo, H.
A1 - Fagerqvist, J.
A1 - Giro-Paloma, J.
A1 - Hjelmar, O.
A1 - Hyks, J.
A1 - Keaney, J.
A1 - Lupsea-Toader, M.
A1 - O’Caollai, C.
A1 - Orupõld, K.
A1 - Pajak, T.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Svecova, L.
A1 - Syc, M.
A1 - Uvang, R.
A1 - Vaajasaari, K.
A1 - van Caneghem, J.
A1 - van Zomeren, A.
A1 - Vasarevičius, S.
A1 - Wégner, K.
A1 - Fellner, J.
T1 - Legal situation and current practice of waste incineration bottom ash utilisation in Europe
N2 - Almost 500 municipal solid waste incineration plants in the EU, Norway and Switzerland generate about 17.6 Mt/a of incinerator bottom ash (IBA). IBA contains minerals and metals. Metals are mostly separated and sold to the scrap market and minerals are either disposed of in landfills or utilised in the construction sector. Since there is no uniform regulation for IBA utilisation at EU level, countries developed own rules with varying requirements for utilisation. As a result from a cooperation network between European experts an up-to-date overview of documents regulating IBA utilisation is presented. Furthermore, this work highlights the different requirements that have to be considered. Overall, 51 different parameters for the total content and 36 different parameters for the emission by leaching are defined. An analysis of the defined parameter reveals that leaching parameters are significantly more to be considered compared to total content parameters. In order to assess the leaching behaviour nine different leaching tests, including batch tests, up-flow percolation tests and one diffusion test (monolithic materials) are in place.
A further discussion of leaching parameters showed that certain countries took over limit values initially defined for landfills for inert waste and adopted them for IBA utilisation. The overall utilisation rate of IBA in construction works is approximately 54 wt%. It is revealed that the rate of utilisation does not necessarily depend on how well regulated IBA utilisation is, but rather seems to be a result of political commitment for IBA recycling and economically interesting circumstances.
KW - Bottom ash
KW - Leaching tests
KW - Utilisation
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-500161
DO - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.11.031
SN - 0956-053X
VL - 102
SP - 868
EP - 883
PB - Elsevier Ltd.
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-50016
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Blotevogel, J.
T1 - Thermal Destruction of PFAS
N2 - Thermal treatment processes are currently the only full-scale option for thedestruction of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in large waste streams. While all organic molecules including PFAS are susceptible to thermal destruction, their decomposition rates are controlled by process variables such as temperature, reaction atmosphere, and residence time. Concerns exist about the formation of products of incomplete destruction and their emission from hazardous waste incinerators. This talk will summarize the current stateof-the-art of thermal PFAS destruction, identify research needs, and showcase future research designed to address critical knowledge gaps.
T2 - Department of Defense's (DoD) Energy and Environment Innovation Symposium
CY - Washington DC, USA
DA - 28.11.2023
KW - Thermal treatment
KW - Per- and Polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Remediation
PY - 2023
AN - OPUS4-58974
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Blotevogel, J.
T1 - Thermal PFAS Destruction in a Full-Scale Hazardous Waste Incinerator
N2 - Incineration is currently the only commercial full-scale technology available to destroy per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in large solid and liquid waste streams. Given previous experience of dioxin formation during halogenated waste incineration, concerns about the emission of products of incomplete destruction (PIDs) from PFAS incineration exist. The overarching objective of this project is to track the fate of fluorine during full-scale hazardous waste incineration in order to demonstrate the readiness, viability, and level of safety for thermal PFAS destruction in various waste streams. The specific objectives of this project are (1) to enhance our understanding of key variables and conditions on PFAS incineration performance, (2) to identify major PIDs under insufficient treatment conditions, (3) to explore the catalytic role of fly ash and other process-relevant surfaces in thermal PFAS decomposition, and (4) to determine the potential formation of polyfluorinated dibenzodioxins and dibenzofurans.
T2 - 2025 SERDP & ESTCP PFAS Project Meeting
CY - Long Beach, CA, USA
DA - 04.08.2025
KW - PFAS
KW - Hazardous waste incineration
PY - 2025
AN - OPUS4-64189
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Bruno, M.
A1 - Abis, M.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Grönholm, R.
A1 - Hoppe, M.
A1 - Fiore, S.
T1 - Material flow, economic and environmental assessment of municipal solid waste incineration bottom ash recycling potential in Europe
N2 - In 2018 municipal solid waste (MSW) incineration in Europe produced nearly 19 Mt of bottom ash (BA); only 46 %-wt. was treated, often in poorly performing plants, leaving behind 10 Mt of untreated and unrecovered BA, destined to landfill. This work was based on the inventory of BA across Europe, and on the hypothesis to achieve complete BA valorisation through two assumptions: treating 100% BA and minimizing the loss of valuable fractions due to technical limitations of state-of-the-art processes in comparison to advanced innovative processes. The research involved three phases: characterization of potential secondary raw materials (metals and mineral fraction) currently lost from untreated (the surplus compared to treatment capacity) and unrecovered BA (the fine fraction) through material flow analysis; environmental assessment (energy balance and net GHG emissions) of complete BA valorisation; investigation of the economic feasibility of complete BA Valorisation through state-of-the-art technologies. The resulting 2.14 Mt loss of valuable materials included 1 Mt Mineral fraction and 0.97 Mt ferrous metals, mostly from untreated BA, and 0.18 Mt non-ferrous metals, mostly from unrecovered BA. The energy balance and GHGs emissions required by the treatment of the currently untreated and unrecovered fractions of BA resulted in energy and GHGs emissions savings. Economic profitability was driven by iron and copper recycling and avoided landfill fees. Profitability was achieved by two thirds of considered countries (average values: NPV 83 M€, ROI 20%, payback time 11 years) with BA mass flow exceeding 0.02 Mt.
KW - Bottom ash
KW - Circular Economy
KW - Thermal treatment
PY - 2021
DO - https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128511
SN - 0959-6526
VL - 317
SP - 1
EP - 13
PB - Elsevier Ltd.
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-53051
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Capitain, C.
A1 - Schüßler, M.
A1 - Bugsel, B.
A1 - Zweigle, J.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Leube, Peter
A1 - Zwiener, C.
T1 - Implementation of matrix-matched semiquantification of PFAS in AFFF-contaminated soil
N2 - This study presents a novel semiquantification approach for nontarget screening (NTS), combining matrix-matched calibration and ionization class-specific average calibration curves (ACCs) to address the lack of analytical reference standards for most per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). Ionization class-specific ACCs for carboxylic and sulfonic acids, sulfonamides, and cationic PFAS result in high accuracy, with median absolute accuracy quotients below 2.27×. The approach was applied to soil impacted by aqueous film-forming foam (AFFF) contamination. A total of 96 tentatively identified PFAS were semiquantified in addition to 28 quantified compounds based on available standards. Semiquantified concentrations exceeded those of target analytes, demonstrating the critical role of this method in capturing broader PFAS contamination. In this case, validation against extractable organofluorine (EOF) showed a 102% closed mass balance. The innovative approach not only enables comprehensive PFAS contamination assessment in complex matrices but also expands the scope of the NTS for environmental monitoring, remediation, and risk assessment of AFFF-contaminated sites.
KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Contaminated soil
KW - Non-targeted analysis
KW - Combustion ion chromatography
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-629445
DO - https://doi.org/10.1021/acs.est.4c14255
SN - 1520-5851
VL - 59
IS - 14
SP - 7338
EP - 7347
PB - American Chemical Society (ACS)
CY - Columbus, Ohio
AN - OPUS4-62944
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Chubarenko, B.
A1 - Domnin, D.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Scholz, Philipp
A1 - Leitsin, V.
A1 - Tovpinets, A.
A1 - Karmanov, K.
A1 - Esiukova, E.
T1 - Change over Time in theMechanical Properties of Geosynthetics Used in Coastal Protection in the South-Eastern Baltic
N2 - The most massive design on the Baltic shore used geosynthetic materials, the landslide protection construction in Svetlogorsk (1300 m long, 90,000 m2 area, South-Eastern Baltic, Kaliningrad Oblast, Russian Federation) comprises the geotextile and the erosion control geomat coating the open-air cliff slopes. Due to changes in elastic properties during long-term use in the open air, as well as due to its huge size, this structure can become a non-negligible source of microplastic pollution in the Baltic Sea. Weather conditions affected the functioning of the structure, so it was assessed that geosynthetic materials used in this outdoor (open-air) operation in coastal protection structures degraded over time. Samples taken at points with different ambient conditions (groundwater outlet; arid places; exposure to the direct sun; grass cover; under landslide) were tested on crystallinity and strain at break. Tests showed a 39–85% loss of elasticity of the polymer filaments after 3 years of use under natural conditions. Specimens exposed to sunlight are less elastic and more prone to fail, but not as much as samples taken from shaded areas in the grass and under the landslide, which were the most brittle.
KW - Geosynthetics
KW - Microplastic
KW - Degradation
PY - 2023
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-567978
UR - https://www.mdpi.com/2077-1312/11/1/113
DO - https://doi.org/10.3390/jmse11010113
SN - 2077-1312
VL - 11
IS - 1
SP - 1
EP - 14
PB - MDPI
CY - Basel
AN - OPUS4-56797
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Chubarenko, B.
A1 - Kileso, A.
A1 - Esiukova, E.
A1 - Pinchuk, V.
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Dataset on geosynthetic material debris contamination of the South-East Baltic shore
N2 - The database gives information on the contamination of the shore of the South-Eastern Baltic with the debris of geosynthetic materials for the period 2018–2020. This new type of coastal pollution enters the natural environment due to the destruction of coastal protection structures and construction activities. The database contains sections:
(1) a list of types of geosynthetic material residues, their photographic images and photographs illustrating examples of finds in natural conditions
[1 List_geosynthetic_debris_SEB],
(2) monitoring data on the contamination of the beach strip with the debris of geotextiles, braids from gabions, geocontainers (big bags), geocells and geogrids for the beaches of the South-Eastern Baltic for the period 2018–2020
[2 Monitoring_geosynthetic_debris_SEB];
(3) statistical distributions of the found geosynthetic debris by size
[3 Scales_geosynthetic_debris_SEB] and (4) results of test surveys on the shores of Lithuania and Poland adjacent to Kaliningrad Oblast.
All data refer to the beaches of the Kaliningrad Oblast (Russia), including the Russian parts of the Vistula and Curonian Spits, but also contains information on a one-time assessment of the pollution of the beaches of the adjacent territories: the Polish shore from the Poland-Russia border on the Vistula Spit to the mouth of the Vistula River, the Lithuanian shore from the border Lithuania-Russia on the Curonian Spit to the border of Latvia-Lithuania. Materials were collected during field surveys within the ERANET-RUS_Plus joint project EI-GEO, ID 212 (RFBR 18-55-76002 ERA_a, BMBF 01DJ18005).
KW - Geosynthetics
KW - Geotextiles
KW - Contamination
KW - Marine littering
PY - 2022
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-541947
DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107778
SN - 2352-3409
VL - 40
SP - 1
EP - 7
PB - Elsevier Inc.
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-54194
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Dombinov, V.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Meiller, M.
A1 - Müller, F.
A1 - Willbold, S.
A1 - Zang, J. W.
A1 - da Fonseca-Zang, W. A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Klose, H.
A1 - Poorter, H.
A1 - Jablonowski, N. D.
A1 - Schrey, S. D.
T1 - Sugarcane bagasse ash as fertilizer for soybeans: Effects of added residues on ash composition, mineralogy, phosphorus extractability and plant availability
N2 - Sugarcane bagasse is commonly combusted to generate energy. Unfortunately, recycling strategies rarely consider the resulting ash as a potential fertilizer. To evaluate this recycling strategy for a sustainable circular economy, we characterized bagasse ash as a fertilizer and measured the effects of co-gasification and co-combustion of bagasse with either chicken manure or sewage sludge: on the phosphorus (P) mass fraction, P-extractability, and mineral P phases. Furthermore, we investigated the ashes as fertilizer for soybeans under greenhouse conditions. All methods in combination are reliable indicators helping to assess and predict P availability from ashes to soybeans. The fertilizer efficiency of pure bagasse ash increased with the ash amount supplied to the substrate. Nevertheless, it was not as effective as fertilization with triple-superphosphate and K2SO4, which we attributed to lower P availability. Co-gasification and co-combustion increased the P mass fraction in all bagasse-based ashes, but its extractability and availability to soybeans increased only when co-processed with chicken manure, because it enabled the formation of readily available Ca-alkali phosphates. Therefore, we recommend co-combusting biomass with alkali-rich residues to increase the availability of P from the ash to plants.
KW - Combustion and gasification
KW - Phosphate extractability and availability
KW - X-ray diffraction (XRD)
PY - 2022
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-567632
DO - https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1041924
SN - 1664-462X
VL - 13
SP - 1
EP - 13
PB - Frontiers Media
CY - Lausanne
AN - OPUS4-56763
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Duarte-Ruiz, D.
A1 - Saßnick, H.-D.
A1 - Ferreira De Araujo, F.
A1 - Gentzmann, Marie
A1 - Huthwelker, T.
A1 - Cocchi, C
T1 - X-ray absorption spectroscopy of scandium oxide polymorphs
N2 - Scandium oxide (Sc2O3) is a rare-earth oxide with significant potential in key technological areas, but due to its limited supply a deep understanding of its characteristics in different crystalline phases is still missing. Here, we present a combined experimental and ab initio X-ray absorption spectroscopy investigation of Sc2O3 focusing on excitations from the O K-edge and the Sc L2,3-edge. While measurements are performed on a cubic sample, the most stable phase under ambient conditions, six different polymorphs are computed, including two high-pressure phases with a trigonal and monoclinic lattice in addition to the cubic phase, as well as three computationally predicted structures. Our analysis of the structural and electronic properties reveals significant similarities between the cubic polymorph and the high-pressure trigonal phase, while the monoclinic crystal exhibits distinct features. The spectra simulated for these similar phases from the solution of the Bethe–Salpeter equation show very good agreement with measurements. Additional comparison with results computed in the independent-particle approximation highlights the dominant role of electron–hole correlations in shaping the absorption features, particularly at the O K-edge, where a common pattern with the features of other sesquioxides is identified. Our findings offer new insight into the spectral fingerprints of Sc2O3 polymorphs, aiding in situ characterization and informing sustainable materials management.
KW - Scandium
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-650806
DO - https://doi.org/10.1039/d5ra06446e
VL - 15
IS - 56
SP - 47814
EP - 47825
AN - OPUS4-65080
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Gehrenkemper, Lennart
T1 - Organically bound fluorine in river water - A methode comparison of CIC and HR-CS-GFMAS
N2 - Abstract: Since it is unknown for many applications, which PFASs are used and how they enter the environment, target analysis-based methods reach their limits. The two most frequently used sum parameters are the adsorbable organically bound fluorine (AOF) and the extractable organically bound fluorine (EOF). Both can be quantified using either combustion ion chromatography (CIC) or high resolution-continuum source-graphite furnace molecular absorption spectrometry (HR-CS-GFMAS). Here we provide an insight on the advantageous and disadvantageous of both sum parameters and both detection methods. Our study is based on the analysis of surface water samples. Next to total fluorine (TF) analysis, AOF and EOF were determined as well as CIC and HR-CS-GFMAS are compared and results are comparatively discussed. Fluorine mass balancing revealed that, the AOF/TF proportion was higher than the EOF/TF proportion. The AOF made up 0.14–0.81% of TF and the EOF 0.04–0.28% of TF. Although, organically bound fluorine represents only a small portion of TF, PFASs are of worldwide concern, because of their extreme persistence and their bioaccumulation potential. The EOF-HR-CS-GFMAS method turned out to be more precise and sensitive than the AOF-CIC method and is a promising tool for future monitoring studies/routine analysis of PFASs in the environment.
T2 - SALSA Make and Measure 2020: Advanced Characterization of Materials
CY - Online meeting
DA - 15.10.2020
KW - High resolution-continuum source-graphite furnace molecular absorption spectrometry (HR-CS-GFMAS)
KW - Combustion ion chromatography (CIC)
KW - Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs)
KW - Adsorbable organically bound fluorine (AOF)
KW - Extractable organically bound fluorine (EOF)
KW - Surfacewaters
PY - 2020
AN - OPUS4-52451
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gehrenkemper, Lennart
A1 - Simon, Fabian
A1 - Roesch, Philipp
A1 - Fischer, E.
A1 - von der Au, Marcus
A1 - Pfeifer, Jens
A1 - Cossmer, Antje
A1 - Wittwer, Philipp
A1 - Vogel, Christian
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Meermann, Björn
T1 - Determination of organically bound fluorine sum parameters in river water samples - Comparison of combustion ion chromatography (CIC) and high resolution-continuum source-graphite furnace molecular absorption spectrometry (HR-CS-GFMAS)
N2 - In this study, we compare combustion ion chromatography (CIC) and high resolution-continuum source-graphite furnace molecular absorption spectrometry (HR-CS-GFMAS) with respect to their applicability for determining organically Bound fluorine sum parameters. Extractable (EOF) and adsorbable (AOF) organically bound fluorine as well as total fluorine (TF) were measured in samples fromriver Spree in Berlin, Germany, to reveal the advantages and disadvantages of the two techniques used as well as the two established fluorine sum Parameters AOF and EOF. TF concentrations determined via HR-CS-GFMAS and CIC were comparable between 148 and 270 μg/L. On average, AOF concentrations were higher than EOF concentrations, with AOF making up 0.14–0.81% of TF (determined using CIC) and EOF 0.04–0.28% of TF (determined using HR-CSGFMAS).
The results obtained by the two independent methods were in good agreement. It turned out that HR-CS-GFMAS is a more sensitive and precise method for fluorine analysis compared to CIC. EOF and AOF are comparable tools in Risk evaluation for the emerging pollutants per- and polyfluorinated alkyl substances; however, EOF is much faster to conduct.
KW - High resolution-continuum source-graphite furnace molecular absorption spectrometry (HR-CS-GFMAS)
KW - Combustion ion chromatography (CIC)
KW - Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs)
KW - Adsorbable organically bound fluorine (AOF)
KW - Extractable organically bound fluorine (EOF)
KW - Surface waters
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-515351
DO - https://doi.org/10.1007/s00216-020-03010-y
SN - 1618-2650
VL - 413
IS - 28
SP - 103
EP - 115
PB - Springer
CY - Berlin
AN - OPUS4-51535
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Gentzmann, Marie
T1 - Investigation and comparison of Scandium species in different European bauxite residues by combination of novel analytocall tools
N2 - In recent times, as the need for new high-tech materials is growing steadily to fulfil future sustainability goals, more and more looks turn towards industrial waste streams as potential sources of valuable metals. Bauxite residue (BR), accumulating during alumina production, is one of the major waste streams in the metal industry. Suitable re-use possibilities for BR are intensively investigated including approaches for the recovery of scandium (Sc). This transition metal, even though rarely recognized by the broader audience yet, has recently gained the interest of e.g. aerospace industries and SOFC-producers since its use is strongly improving the performance and durability of the respective materials.
Even though many sources classify Sc as one of the REE, there are many aspects, such as its ionic radius, which significantly differentiate Sc from the REE and cause its behaviour to be distinct as well. The large ionic potential (radius/charge) causes Sc to be incompatible in most rock forming minerals, which results in generally low concentrations in the earth’s crust and rare occurrences of natural Sc-deposits.
The general occurrence of enriched concentrations of Sc in some BRs compared to the earth’s crust is known for some time now and has especially been investigated for Greek materials. However, the (geo)chemical and mineralogical behaviour, the Sc speciation, the association and the variation of Sc occurrences in BRs of different origin is still not fully understood. This study aims to gain better knowledge on the different kinds of Sc-occurrences and their possible impact on future recovery schemes. We therefore apply a diverse set of analytical methods including novel measurement techniques such as X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy as well as standard techniques such as electron microprobe analyses, and Raman spectroscopy on BRs from Germany, Hungary and Greece. Information on the local distribution of Sc is determined by high-resolution laser ablation – inductively coupled plasma – mass spectrometry (LA-ICP-MS) mappings.
Sc in Greek BR seems to have an affinity towards Fe-Phases such as Goethite and Hematite. However, whereas some of these phases show distinct enrichment of Sc, others are particularly barren, which might be a result of the different input materials. By means of XANES measurements it was possible to show that Sc in the Greek samples occurs adsorbed on the surface of those Fe-Phases, likely in the form of amorphous Sc-hydroxide or -oxyhydroxide or can be incorporated into the crystal lattice as well. The general affinity of Sc to those kinds of phases has been reported for natural rocks such as laterites before, where similar investigations were made using the XANES method [8]. Likewise, the Fe-association has been observed for Greek BR by Vind et al. [7]. Hungarian BRs show similar results as the Greek samples and LA-ICP-MS mappings show distinct Sc enrichment rims surrounding mineral particles. In German BR, Fe as well as Ti-phases occur to be partially enriched in Sc. Depending on the original primary bauxite, the source rock of the bauxite and the bauxite processing route, it is likely that many different parameters influence the occurrence and species of Sc in the BR. Theoretically, it either can therefore remain within its original carrier or can be partially or fully redistributed within the BR. Since the processing of the bauxite involves elevated temperatures, pressure and dissolving reagents, it is however very likely that some of the Sc will be redistributed and adsorb on mineral surfaces of smaller and larger particles, making beneficiation steps rather ineffective.
The study shows that there is no general rule defining how Sc is associated mineralogically or chemically within BRs. Therefore, the effective development of a recovery method needs a case specific background knowledge on the Sc-species present in the BR of interest. This research has received funding from the European Community’s Horizon 2020 Programme SCALE (H2020/2014-2020) under grant agreement n° 730105.
T2 - 3rd European Rare Earth Resources Conference (ERES) 2020
CY - Online meeting
DA - 06.10.2020
KW - Red Mud
KW - Scandium
KW - Bauxite Residue
PY - 2020
AN - OPUS4-51570
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gentzmann, Marie
A1 - Paul, Andrea
A1 - Serrano, Juan
A1 - Adam, Christian
T1 - Understanding scandium leaching from bauxite residues of different geological backgrounds using statistical design of experiments
N2 - The leaching behavior of scandium (Sc) from bauxite residues can differ significantly when residues of different geological backgrounds are compared. The mineralogy of the source rock and the physicochemical environment during bauxitization affect the association of Sc in the bauxite i.e., how Sc is distributed amongst different mineral phases and whether it is incorporated in and/or adsorbed onto those phases. The Sc association in the bauxite is in turn crucial for the resulting Sc association in the bauxite residue. In this study systematic leaching experiments were performed on three different bauxite residues using a statistical design of experiments approach. The three bauxite residues compared originated from processing of lateritic and karstic bauxites from
Germany, Hungary, and Russia. The recovery of Sc and Fe was determined by ICP-OES measurements. Mineralogical changes were analyzed by X-ray-diffraction and subsequent Rietveld refinement. The effects of various parameters including temperature, acid type, acid concentration, liquid-to-solid ratio and residence time were studied. A response surface model was calculated for the selected case of citric acid leaching of Hungarian bauxite residue. The investigations showed that the type of bauxite residue has a strong influence. The easily leachable fraction of Sc can vary considerably between the types, reaching ~20–25% in German Bauxite residue and ~50% in Russian bauxite residue. Mineralogical investigations revealed that a major part of this fraction was released from secondary phases such as cancrinite and katoite formed during Bayer processing of the bauxite.
The effect of temperature on Sc and Fe recovery is strong especially when citric acid is used. Based on the exponential relationship between temperature and Fe-recovery it was found to be particularly important for the selectivity of Sc over Fe. Optimization of the model for a maximum Sc recovery combined with a minimum Fe
recovery yielded results of ~28% Sc recovery at <2% Fe recovery at a temperature of 60 ◦C, a citric acid normality of 1.8, and a liquid-to-solid ratio of 16 ml/g. Our study has shown that detailed knowledge about the Sc association and distribution in bauxite and bauxite residue is key to an efficient and selective leaching of Sc
from bauxite residues.
KW - Bauxite residue
KW - Scandium
KW - Leaching
KW - Design of experiments
KW - Red mud
PY - 2022
DO - https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2022.107041
SN - 0375-6742
VL - 2022
IS - 240
SP - 1
EP - 13
PB - Elsevier Science
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-55531
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gentzmann, Marie
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Vogel, Christian
A1 - Gäbler, H.-E.
A1 - Huthwelker, T.
A1 - Adam, Christian
T1 - Investigation of scandium in bauxite residues of different origin
N2 - This paper focuses on the scandium speciation in bauxite residues of different origin. Insights into mineralchemical similarities and differences of these materials will be presented and links to their natural geological background discussed. The presented research should provide fundamental knowledge for the future development of efficient and viable technologies for Sc-recovery from bauxite residues derived from different bauxites and accumulating at different localities. In total, five bauxite residues were investigated which originated from Greece, Germany, Hungary and Russia (North Ural & North Timan) using a combination of different analytical tools. Those included: laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry, X-ray absorption near Edge structure (XANES) spectroscopy, μ-Raman spectroscopy as well as scanning electron microscopy and electron microprobe analyses. X-ray fluorescence and inductively coupled plasma mass spectrometry were used to determine the overall chemical composition. The investigated samples were found to exhibit a relatively homogenous distribution of Sc between the larger mineral particles and the fine-grained matrix except for Al-phases like diaspore, boehmite and gibbsite. These phases were found to be particularly low in Sc. The only sample where Sc mass fractions in Al-phases exceeded 50 mg/kg was the Russian sample from North Ural. Fe-phases such as goethite, hematite and chamosite (for Russian samples) were more enriched in Sc than the Al-phases.
In fact, in Greek samples goethite showed a higher capacity to incorporate or adsorb Sc than hematite. Accessory minerals like zircon, rutile/anatase and ilmenite were found to incorporate higher mass fractions of Sc (>150 mg/kg), however, those minerals are only present in small amounts and do not represent major host phases for Sc. In Russian samples from North Ural an additional Ca–Mg rich phase was found to contain significant mass fractions of Sc (>500 mg/kg). μ-XANES spectroscopy was able to show that Sc in bauxite residue occurs adsorbed onto mineral surfaces as well as incorporated into the crystal lattice of certain Fe-phases. According to our observations the bauxite type, i.e. karstic or lateritic, the atmospheric conditions during bauxitization, i.e. oxidizing or reducing, and consequently the dominant Sc-bearing species in the primary Bauxite influence the occurrence of Sc in bauxite residues. In karstic bauxites, underlying carbonate rocks can work as a pH-barrier and stabilize Sc. This prevents the Sc from being mobilized and removed during bauxitization. Hence, karstic bauxites are more prone to show a Sc enrichment than lateritic bauxites. Reducing conditions during bauxitization support the incorporation of Sc into clay minerals such as chamosite, which can dissolve and reprecipitate during Bayer processing causing Sc to be redistributed and primarily adsorb onto mineral surfaces in the bauxite residue. Oxidizing conditions support the incorporation of Sc into the crystal lattice of Fe-oxides and hydroxides, which are not affected in the Bayer process. The genetic history of the bauxite is therefore the major influential factor for the Sc occurrence in bauxite residues.
KW - Sc recovery
KW - Scandium
KW - Bauxite Residue
KW - Red Mud
KW - XANES
PY - 2021
DO - https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2021.104898
SN - 0883-2927
VL - 126
SP - 104898
PB - Elsevier Ltd.
AN - OPUS4-52123
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gleis, Markus
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Schwermetallbelastung und Behandlung von Aschen aus Abfallverbrennungsanlagen
N2 - Die Thermische Abfallbehandlung in Abfallverbrennungsanlagen sorgt für eine Inertisierung des Restmülls bei gleichzeitiger Minimierung von abgas- und abwasserseitigen Emissionen. Da der Großteil der Rückstände in verwertbare Sekundärprodukte überführt wird, fördert die thermische Abfallbehandlung die Verwirklichung einer Circular Economy in Europa.
KW - Rostasche
KW - Circular Economy
KW - Ersatzbaustoffe
PY - 2021
SN - 1436-9095
VL - 23
IS - 3
SP - 48
EP - 52
PB - Springer Vieweg
CY - Wiesbaden
AN - OPUS4-52344
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 - JOUR
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Spanka, M.
A1 - Stolle, Dirk
A1 - Auer, G.
A1 - Weingart, Eric
A1 - Al-Sabbagh, Dominik
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Adam, Christian
T1 - Recycling of blast-furnace sludge by thermochemical treatment with spent iron(II) chloride solution from steel pickling
N2 - One of the typical wastes produced in blast-furnace (BF) ironmaking is BF sludge, which mostly consists of carbon and iron oxides, but also contains toxic trace metals such as Zn, Pb, Cd, As, and Hg that render the material hazardous. Due to the lack of an established recycling process, BF sludges are landfilled, which is ecologically questionable and costly. Here, we investigate selective removal of Zn, Pb, and Cd from BF sludge by chlorination–evaporation reactions using thermodynamic modelling and laboratory-scale experiments. Specifically, BF sludge was thermochemically treated at 650–1000 °C with a spent iron(II) chloride solution from steel pickling and the effects of process temperature and retention time on removal of Zn, Pb, and Cd were investigated. Zinc and Pb were quantitatively removed from BF sludge thermochemically treated at 900–1000 °C, whereas Fe and C as well as other major elements were mostly retained. The Zn, Pb, and Cd contents in the thermochemically treated BF sludge could be lowered from ∼56 g/kg, ∼4 g/kg, and ∼0.02 g/kg to ≤0.7 g/kg, ≤0.02 g/kg, and ≤0.008 g/kg, respectively, thus rendering the processed mineral residue a non-hazardous raw material that may be re-utilized in the blast furnace or on the sinter band.
KW - Blast-furnace sludge
KW - Selective chlorination
KW - Zinc chloride
PY - 2021
DO - https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123511
SN - 0304-3894
VL - 402
IS - 123511
SP - 1
EP - 12
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-51141
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 - Heisterkamp, I.
A1 - Gartiser, S.
A1 - Schoknecht, Ute
A1 - Happel, O.
A1 - Kalbe, Ute
A1 - Kretzschmar, M.
A1 - Ilvonen, O.
T1 - Investigating the ecotoxicity of construction product eluates as multicomponent mixtures
N2 - The release of hazardous compounds from construction products can harm human health and the environment. To improve the sustainability of construction materials, the leaching of substances from construction products and their potential environmental impact should be assessed. Twenty-seven construction products from different product groups were examined with a combination of standardized leaching tests (dynamic surface leaching test and percolation test) and biotests (algae, daphnia, fish egg, luminescent bacteria, umu and Ames fluctuation tests). To identify the released substances, extensive qualitative and quantitative chemical analyses were performed, including gas chromatographic and liquid chromatographic screening techniques.
Results: Many of the tested eluates caused signifcant ecotoxic efects. Particularly high ecotoxicities were observed for grouts (lowest ineffective dilution (LID) up to 16384) and cork granules (LID up to 24578). The results of ecotoxicity tests allow the prioritization of the eluates that should be subjected to detailed chemical analyses. Organic screening by different methods and ranking the identifed substances based on recorded hazard classification is a suitable approach to identify the relevant toxic substances.
Conclusions: Determining the ecotoxicity of eluates from construction products records the summary effect of all leachable substances. This instrument is especially useful for construction products of complex and largely unknown composition. The ecotoxicological and the chemical–analytical approach complement each other in an ideal way to characterize the potential hazard of eluates from construction products and to identify the environmentally hazardous components in these eluates. Our results confirm that the proposed harmonized methods for testing eluate toxicity are an adequate and applicable procedure to move toward a more sustainable way of building and to reduce toxic effects of construction products in their use phase in the environment.
KW - Construction products
KW - Building materials
KW - Ecotoxicity
KW - Biotests
KW - Leaching
KW - Eluates
KW - Chemical analysis
KW - Analytical screening techniques
KW - Mixture toxicity
PY - 2023
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568864
DO - https://doi.org/10.1186/s12302-023-00711-w
VL - 35
IS - 1
SP - 1
EP - 20
PB - Springer
AN - OPUS4-56886
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Heisterkamp, I.
A1 - Ratte, M.
A1 - Schoknecht, Ute
A1 - Gartiser, S.
A1 - Kalbe, Ute
A1 - Ilvonen, O.
T1 - Ecotoxicological evaluation of construction products: inter-laboratory test with DSLT and percolation test eluates in an aquatic biotest battery
N2 - Background
A European inter-laboratory test with 29 participating laboratories investigated whether a battery of four ecotoxicological tests is suitable for assessing the environmental compatibility of construction products. For this purpose, a construction product was investigated with the dynamic surface leaching test (DIN CEN/TS 16637-2) and the percolation test (DIN CEN/TS 16637-3). The eluates were produced centrally by one laboratory and were tested by the participants using the following biotests: algae test (ISO 8692), acute daphnia test (ISO 6341), luminescent bacteria test (DIN EN ISO 11348), and fish egg test (DIN EN ISO 15088). As toxicity measures, EC50 and LID values were calculated.
Results
Toxic effects of the eluates were detected by all four biotests. The bacteria test was by far the most sensitive, followed by the algae test and the daphnia test; the fish egg test was the least sensitive for eluates of both leaching tests. The toxicity level of the eluates was very high in the bacteria, daphnia, and algae test, with lowest ineffective dilution values of LID = 70 to LID = 13,000 and corresponding EC50 values around or even below 1 volume percent. The reproducibility (approximated by interlaboratory variability) of the biotests was good (< 53%) to very good (< 20%), regardless of the toxicity level of the eluates. The reproducibility of the algae test was up to 80%, and thus still acceptable.
Conclusion
It can be confirmed that the combination of leaching and ecotoxicity tests is suitable to characterize with sufficient reproducibility the environmental impact posed by the release of hazardous substances from construction products.
KW - Inter-laboratory test
KW - Construction products
KW - Leaching tests
KW - Ecotoxicity tests
KW - Grouts
PY - 2021
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-529198
DO - https://doi.org/10.1186/s12302-021-00514-x
VL - 33
IS - 1
SP - Article number: 75
PB - Springer
AN - OPUS4-52919
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Klärschlammasche Monitoring 2022/23 - Erste Ergebnisse: P Löslichkeiten & Schwermetalle
N2 - Im Rahmen des BMBF Projektes R-Rhenania wurden von fast allen Monoverbrennungsanlagen in Deutschland Klärschlammasche-Probeneingesammelt. Diese Aschen wurden auf die Gesamtchemie-Zusammensetzung, Schwermetalle und die Löslichkeit des Phosphates untersucht.
T2 - 95. Sitzung des DWA Fachausschusses KEK 3
CY - Hannover, Germany
DA - 27.11.2023
KW - Phosphor
KW - Monoverbrennungsanlage
KW - Neutralammoniumcitrat
KW - Zitronensäure
PY - 2023
AN - OPUS4-59437
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Success-Story CaNaPO4: Erfolgreiche REACH Registrierung und Inbetriebnahme großtechnischer Anlagen
N2 - Aufgrund der Vorgaben in der novellierten Klärschlammverordnung 2017 (AbfKlärV) wird für die meisten Kläranlagen ab 2029 verpflichtend das enthaltene Phosphat zurückzugewinnen bzw. einer Phosphatrückgewinnung zuzuführen. Aktuell gehen dafür einige thermochemische als auch nasschemische Verfahren in Betrieb.
Die meisten thermochemischen Verfahren arbeiten mit einer vergleichbaren Grundidee. Es werden Alkali-Additive wie Na2CO3 vor der thermischen Behandlung eingemischt. Die anschließend produzierten thermochemischen Rezyklate enthalten als Phosphatphasen Calciumalkaliphosphate wie CaNaPO4, welche zu hoher Phosphatlöslichkeit und Pflanzenverfügbarkeit in den Rezyklaten führen. Aktuell werden solche thermochemischen Verfahren an den Standorten Altenstadt (Oberbayern), Michelstadt (Odenwald) und Breisach-Grezhausen (nähe Freiburg) in Betrieb genommen.
T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 11.11.2025
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Großtechnik
KW - Dünger
PY - 2025
AN - OPUS4-64710
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Phosphorrückgewinnung in Deutschland: Thermochemisches Verfahren in Altenstadt
N2 - Die Firma Emter GmbH betreibt die Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt und hat in die bestehende Monoverbrennung einen thermochemischen Prozess integriert, um hochwirksame und schadstoffarme Düngemittel aus Klärschlamm herzustellen. Die Anlage ist aktuell die größte Phosphor-recyclinganlage in Deutschland mit der die Vorgaben der AbfKlärV bereits frühzeitig umgesetzt werden. Im Prozess wird schwerlösliches Phosphat in pflanzen-verfügbares Phosphat umgewandelt und gleichzeitig werden Schadstoffe thermisch zerstört oder entfernt. Seit Mitte 2024 steht eine Kapazität für die jährliche Produktion von 15.000 Tonnen des sogenannten R-Rhenania- Phosphats bereit. Dieser Recyclingdünger wird nach REACH registriert, erfüllt alle Vorgaben der Düngemittelverordnung und kann in der Landwirtschaft breit eingesetzt werden. Die Eigenschaften des Phosphats, wie etwa dessen Unlöslichkeit in Wasser, entsprechen den Anforderungen des ökologischen Landbaus. Aufgrund dieser Passfähigkeit finden im Rahmen von R-Rhenania seit 2001 bis heute umfangreiche Feldversuche im ökologischen Landbau statt.
Das Projekt R-Rhenania begleitet die Phosphorrecyclinganlage mit Untersuchungen zur Produktqualität, mit Gefäßversuchen und Feldversuchen im ökologischen Landbau, mit Ökobilanzierung und der Konfektionierung verschiedener Düngemittelprodukte.
T2 - Eröffnungsfeier Altenstadt
CY - Altenstadt, Germany
DA - 16.10.2026
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Großtechnik
KW - Dünger
KW - Thermochemisch
PY - 2025
AN - OPUS4-64824
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Thermochemisches P Recycling aus Klärschlamm - Erste großtechnische Anlage am Standort Altenstadt (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 - 13. VDI Klärschlammbehandlung
CY - Koblenz, Germany
DA - 14.09.2022
KW - Phosphor
KW - Versuchskampagne
KW - Recycling
KW - Nährstoffe
KW - Dünger
PY - 2022
AN - OPUS4-59576
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus der Klärschlammverbrennung mit thermochemischem Aufschluss
N2 - Der Betreiber der Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt (Emter GmbH) integriert einen thermochemischen Prozessschritt in die vorhandene Monoverbrennung und erweitert die Anlage entsprechend, um einen Ausgangsstoff für die Düngemittelproduktion zu erzeugen und damit zur Phosphatrückgewinnung gemäß Klärschlammverordnung (AbfKlärV) beizutragen. Die Umrüstung der Anlage fand im ersten Halbjahr 2024 statt und seit Sommer 2024 steht eine Kapazität für die jährliche Produktion von 15.000 Tonnen schadstoffarmen R-Rhenania Phosphat mit hochwirksamen Phosphatverbindungen zur Verfügung. Diese Demonstrationsanlage wird durch ein wissenschaftliches Monitoring im vom BMFTR geförderte Projekt R-Rhenania (2020-2026) mit u.a. Ökobilanzierungen, Gefäß- und Feldversuche begleitet. Der Projektpartner sePura plant den produzierten Dünger vollständig regional in Bayern zu verwerten.
T2 - P-RÜCK – 11. Phosphor Kongress
CY - Stuttgart, Germany
DA - 19.11.2025
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Thermochemisch
KW - Großtechnik
KW - Klärschlamm
PY - 2025
AN - OPUS4-65018
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Erste Ergebnisse aus dem Klärschlammasche-Monitoring 2022-2025
N2 - Die BAM beschafft möglichst alle Klärschlammaschen aus deutschen Klärschlammverbrennungsanlagen. Die BAM hatte hierzu in den Jahren 2012/2013 ein breit angelegtes Monitoring deutscher Klärschlammverbrennungsanlagen durchgeführt (Krüger et al., 2014 ), was als Ausgangslage für die Probenakquise und die Einordnung und Interpretation der Ergebnisse dient. Die Aschen werden eingehend chemisch-mineralogisch charakterisiert.
T2 - DWA - Perspektiven der Klärschlammverwertung
CY - Bremen, Germany
DA - 10.09.2024
KW - Phosphor
KW - Deutschland
KW - Analyse
KW - Monoverbrennung
PY - 2024
AN - OPUS4-61917
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Klärschlammasche Monitoring 2022/23 - P-Löslichkeiten und Schwermetallgehalte
N2 - Im Rahmen des BMBF Projektes R-Rhenania wurden von fast allen Monoverbrennungsanlagen in Deutschland Klärschlammasche-Proben eingesammelt. Diese Aschen wurden auf die Gesamtchemie-Zusammensetzung, Schwermetalle und die Löslichkeit des Phosphates untersucht.
T2 - 6. Berliner Klärschlammkonferenz BKK
CY - Berlin, Germany
DA - 13.11.2023
KW - Monoverbrennungsanlage
KW - Phosphor
KW - Neutralammoniumnitrat
KW - Zitronensäure
PY - 2023
AN - OPUS4-59436
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Rückholbarkeit Klärschlammaschen aus Langzeitlagern
N2 - Das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH Aachen University sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersuchen gemeinsam fünf deponierte KSA, die von drei Deponiebetreibern ausgebaut und zur Verfügung gestellt wurden sind. Im Fokus der Untersuchungen stehen die physikalische und chemische Charakterisierung der deponierten KSA sowie deren P-Rückgewinnungspotenzial bei der Behandlung in thermochemischen sowie nasschemischen Verfahren. Diese Ergebnisse werden im Vergleich mit „frischen“, also nicht deponierten KSA-Proben vergleichbarer Herkunft bewertet, um so den Einfluss der Lagerung auf die KSA zu erfassen.
T2 - 4. Sitzung der LAGA AG Sicherstellung der Phosphorrückgewinnung bis 2029
CY - Berlin, Germany
DA - 17.07.2025
KW - Deponie
KW - Recycling
KW - langzeitlagerung
KW - Phosphor
PY - 2025
AN - OPUS4-64795
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - R-Rhenania – Modifiziertes Rhenania Phosphat aus der Klärschlammverbrennung mit thermochemischen Aufschluss
N2 - Der Betreiber der Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt (Emter GmbH) integriert einen thermochemischen Prozessschritt in die vorhandene Monoverbrennung und erweitert die Anlage entsprechend, um einen Ausgangsstoff für die Düngemittelproduktion zu erzeugen und damit zur Phosphatrückgewinnung gemäß Klärschlammverordnung (AbfKlärV) beizutragen. Die Umrüstung der Anlage fand im ersten Halbjahr 2024 statt und seit Sommer 2024 steht eine Kapazität für die jährliche Produktion von 15.000 Tonnen schadstoffarmen R-Rhenania Phosphat mit hochwirksamen Phosphatverbindungen zur Verfügung. Diese Demonstrationsanlage wird durch ein wissenschaftliches Monitoring im vom BMFTR geförderte Projekt R-Rhenania (2020-2026) mit u.a. Ökobilanzierungen, Gefäß- und Feldversuche begleitet. Der Projektpartner sePura plant den produzierten Dünger vollständig regional in Bayern zu verwerten
T2 - DPP Forum
CY - Frankfurt am Main, Germany
DA - 08.10.2025
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - CaNaPO4
KW - Pflanzenversuche
KW - Klärschlamm
KW - Additiv
PY - 2025
AN - OPUS4-64711
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Zwischenlagerung von Klärschlammaschen ab 2029?
N2 - Das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH Aachen University sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersuchen gemeinsam fünf deponierte KSA, die von drei Deponiebetreibern ausgebaut und zur Verfügung gestellt wurden sind. Im Fokus der Untersuchungen stehen die physikalische und chemische Charakterisierung der deponierten KSA sowie deren P-Rückgewinnungspotenzial bei der Behandlung in thermochemischen sowie nasschemischen Verfahren. Diese Ergebnisse werden im Vergleich mit „frischen“, also nicht deponierten KSA-Proben vergleichbarer Herkunft bewertet, um so den Einfluss der Lagerung auf die KSA zu erfassen.
T2 - Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium
CY - Cologne, Germany
DA - 08.09.2025
KW - Deponie
KW - Langzeitlagerung
KW - Phosphor
KW - Klärschlammasche
PY - 2025
AN - OPUS4-64792
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Thermochemische Behandlung von Klärschlammaschen - Phosphorrückgewinnung mit dem AshDec Prozess
N2 - Klärschlammaschen können eine hohe Phosphatkonzentration aufweisen und stellen damit einen geeigneten Sekundärrohstoff für die Produktion von Phosphatdüngemitteln dar. Bisher wird dieses Potential der Klärschlammaschen für die Phosphor-Rückgewinnung jedoch kaum genutzt, da die in den Aschen enthaltenen Phosphate für Pflanzen kaum verfügbar und die Aschen teilweise mit toxischen Schwermetallen belastet sind.
Im AshDec®-Verfahren wird die Klärschlammaschen im Drehrohrofen im Temperaturbereich 800-1000°C unter Zugabe von Alkali-Additiven (bsp. Na2CO3) thermochemisch behandelt, um ein wirksames und schadstoffarmes Phosphatdüngemittel herzustellen. Aktuell bereitet die Firma Emter GmbH den Bau der ersten großtechnischen AshDec®-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Klärschlammasche am Standort ihrer Klärschlammverbrennungsanlage (Altenstadt / Oberbayern) vor. Die erste Ausbaustufe dieser Anlage wird durch das BMBF-Projekt R-Rhenania im Rahmen der Förderinitiative RePhoR begleitet.
T2 - VDI.TECHNIK.TALK.ONLINE
CY - Online meeting
DA - 11.11.2021
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Ashdec
PY - 2021
AN - OPUS4-54325
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Langzeitlagerung von Klärschlammaschen ab 2029? Erste Erfahrungen zur Phosphorrückgewinnung aus deponierten Klärschlammverbrennungsaschen
N2 - Das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH Aachen University sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersuchen gemeinsam fünf deponierte KSA, die von drei Deponiebetreibern ausgebaut und zur Verfügung gestellt wurden sind. Im Fokus der Untersuchungen stehen die physikalische und chemische Charakterisierung der deponierten KSA sowie deren P-Rückgewinnungspotenzial bei der Behandlung in thermochemischen sowie nasschemischen Verfahren. Diese Ergebnisse werden im Vergleich mit „frischen“, also nicht deponierten KSA-Proben vergleichbarer Herkunft bewertet, um so den Einfluss der Lagerung auf die KSA zu erfassen.
T2 - 2. Branchendialog "Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlamm"
CY - Online meeting
DA - 10.10.2025
KW - Deponie
KW - Langzeitlagerung
KW - Phosphor
KW - Klärschlammasche
KW - Rückgewinnung
PY - 2025
AN - OPUS4-64823
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Thermochemical P recycling from ash by AshDec ® process
N2 - Klärschlammaschen können eine hohe Phosphatkonzentration aufweisen und stellen damit einen geeigneten Sekundärrohstoff für die Produktion von Phosphatdüngemitteln dar. Bisher wird dieses Potential der Klärschlammaschen für die Phosphor-Rückgewinnung jedoch kaum genutzt, da die in den Aschen enthaltenen Phosphate für Pflanzen kaum verfügbar und die Aschen teilweise mit toxischen Schwermetallen belastet sind.
Im AshDec®-Verfahren wird die Klärschlammaschen im Drehrohrofen im Temperaturbereich 800-1000°C unter Zugabe von Alkali-Additiven (bsp. Na2CO3) thermochemisch behandelt, um ein wirksames und schadstoffarmes Phosphatdüngemittel herzustellen. Aktuell bereitet die Firma Emter GmbH den Bau der ersten großtechnischen AshDec®-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Klärschlammasche am Standort ihrer Klärschlammverbrennungsanlage (Altenstadt / Oberbayern) vor. Die erste Ausbaustufe dieser Anlage wird durch das BMBF-Projekt R-Rhenania im Rahmen der Förderinitiative RePhoR begleitet.
T2 - Wastewater, Water and Resource Recovery (Workshop)
CY - Online meeting
DA - 11.04.2022
KW - Phosphorus recovery
KW - Heavy metal removal
KW - Ashdec
PY - 2022
AN - OPUS4-54727
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Demonstrationskampagne und Klärschlammasche-Monitoring
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 a. M., Germany
DA - 03.05.2023
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Thermochemisch
PY - 2023
AN - OPUS4-58480
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Thermochemische P-Rückgewinnungsverfahren in Deutschland zur Düngerproduktion
N2 - Die Firma Emter GmbH betreibt die Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt und hat in die bestehende Monoverbrennung einen thermochemischen Prozess integriert, um hochwirksame und schadstoffarme Düngemittel aus Klärschlamm herzustellen. Die Anlage ist aktuell die größte Phosphorrecyclinganlage in Deutschland mit der die Vorgaben der AbfKlärV bereits frühzeitig umgesetzt werden.
Das Projekt R-Rhenania begleitet die Phosphorrecyclinganlage mit Untersuchungen zur Produktqualität, mit Gefäßversuchen und Feldversuchen im ökologischen Landbau, mit Ökobilanzierung und der Konfektionierung verschiedener Düngemittelprodukte.
Viele Klärschlammaschen haben geringe Schwermetallgehalte und sind geeignet durch vergleiche thermochemische Prozesse behandelt zu werden. Mit den Daten aus dem Klärschlammasche-Monitoring der BAM können die Potentiale für die Verwertung der Aschen in den thermochemischen Prozessen wie AshDec oder CaNaPhos abgeschätzt werden.
T2 - DWA Klärschlammnetzwerk Nord-Ost
CY - Berlin, Germany
DA - 21.01.2026
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Thermochemisch
KW - Großtechnik
PY - 2026
AN - OPUS4-65611
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - THES
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Phase reaction during thermochemical treatment of sewage sludge and biomass ashes with alkali compounds to increase nutrient plant availability
N2 - Das Element Phosphor ist für Pflanzen, Tiere und Menschen essenziell. Um die Phosphorversorgung für Pflanzen in der Landwirtschaft zu gewährleisten, werden Phosphordünger eingesetzt. Die Nährstoffe werden hauptsächlich durch Wirtschaftsdünger (Gülle, Jauche, Stallmist) zurückgeführt. Zusätzlich werden in der konventionellen Landwirtschaft mineralische Phosphordünger eingesetzt, die vorwiegend aus dem fossilen Rohstoff Phosphorit gewonnen werden. Um die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu reduzieren, sollen nährstoffhaltige Rest- und Abfallstoffe zur Phosphordünger aufbereitet werden. In Abwasserkläranlagen fällt phosphorreicher Klärschlamm als Abfallstoff an. Der größte Anteil des Klärschlammes wird in Steinkohlekraftwerken, Zementwerken oder in Monoklärschlammverbrennungsanlagen verbrannt. Die Klärschlammaschen aus den Monoverbrennungsanlagen enthalten bis zu 12 Gew.-% Phosphor und sind daher für die Düngerherstellung geeignet.
Ein geeignetes Verfahren zur Aufbereitung der Klärschlammaschen ist die thermochemische Behandlung im Drehrohrofen. Mit dem sogenannten AshDec®-Prozess, kann ein Phosphordünger hergestellt werden. Aktuell wird eine großtechnische Anlage in Altenstadt (Bayern) geplant, die im Jahr 2023 den Betrieb aufnehmen soll. Der zentrale Bestandteil ist die Phasenumwandlung von schlecht pflanzenverfügbaren Phosphaten in der Klärschlammasche (vorwiegend das Calciumphosphat Whitlockit und Aluminiumphosphat) zu gut pflanzenverfügbaren Calciumalkaliphosphaten im Produkt. Um dies zu erzielen, werden die Aschen mit Natrium- und/oder Kalium-Verbindungen gemischt und einer thermochemischen Behandlung bei 800-1000 °C zugeführt. Um die Pflanzenverfügbarkeit und Düngewirkung von Phosphaten abschätzen zu können, ist die chemische Extraktionsmethode mit neutraler Ammoniumcitratlösung geeignet.
In der Dissertation werden die (Phosphor-)Phasenreaktionen und die Prozessbedingungen des thermochemischen Verfahrens untersucht, um das Verfahren gezielt zu modifizieren und die Wirtschaftlichkeit zu steigern. Die Zielphasen der thermochemischen Behandlung sind die Calciumalkaliphosphate CaNaPO4 und CaKPO4, und deren Mischphasen Ca(Na,K)PO4, welche in der Publikation 3.1 synthetisiert wurden. Für diese Calciumalkaliphosphate wurden die thermodynamischen Daten der Standardbildungsenthalpie, Standardentropie, Wärmekapazität und die Wärmemenge der Phasenumwandlung bestimmt (Publikation 3.1).
Bei der thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen wurden als Additive Natrium- und Kaliumsulfat bei verschiedenen Temperaturen getestet. Der Einsatz von Kaliumadditiven ist erwünscht, um den Marktwert des Produktes durch die Produktion eines Phosphor-Kalium-Düngers zu erhöhen. Zusätzlich wird eine möglichst geringe Prozesstemperatur angestrebt, bei der die erwünschten Calciumalkaliphosphate gebildet werden.
In den Publikationen 3.2 und 3.3 wird gezeigt, dass für Klärschlammaschen eine komplette Phasenumwandlung zu Calciumnatriumphosphaten ab 875 °C in Laborversuchen (Korundtiegel) mit dem Additiv Natriumsulfat erzielt werden kann. Der Einsatz von Kaliumsulfat erforderte notwendige Reaktionstemperaturen von über 1100 °C. Diese
unterschiedlichen Reaktionstemperaturen hängen mit den Schmelzpunkten von Natriumsulfat (890 °C) und Kaliumsulfat (1070 °C) zusammen. Um Kaliumsulfat in den Prozess bei niedrigen Temperaturen zu integrieren, wurden Natriumsulfat und Kaliumsulfat vor der Behandlung gemischt. Dies führte zu einer Schmelzpunkterniedrigung und resultierte in Reaktionstemperaturen zwischen 900 °C bis 1000 °C für die untersuchten Mischungen von Natrium- und Kaliumsulfat (Publikation 3.3).
Die Zusammensetzung der Calciumalkaliphosphate Ca(Na,K)PO4 war anders als erwartet. Bei der Phasenanalytik stellte sich heraus, dass bei geringem und mittlerem Anteil von Kaliumsulfat im Alkali-Additiv nur Calciumnatriumphosphate mit sehr geringen Kaliumgehalten gebildet wurden. Erst bei einem hohen Anteil von Kaliumsulfat in der Mischung der Alkalisulfate konnten kaliumhaltige Calciumalkaliphosphate nachgewiesen werden (u.a. (Ca0.9Mg0.1)(Na0.6K0.4)PO4). Dieser geringere Einbau von Kalium in die Calciumalkaliphosphate hängt mit den zusätzlich stattfindenden Reaktionen zwischen den Alkalien und den Silikaten zusammen. Es ist bekannt, dass die zugegebenen Alkalisulfate zuerst mit Silikaten und anschließend mit den Phosphaten reagieren. Silikate bauen bevorzugt Kalium ein, deswegen konnten erst kaliumhaltige Phosphate gebildet werden, wenn die Reaktion mit den Silikaten abgeschlossen war. Dies führte zu einem geringeren Kaliumanteil in den gebildeten Phosphaten im Vergleich zum Kaliumanteil der verwendeten Alkaliadditive. Das in Silikaten gebundene Kalium ist wahrscheinlich schlecht für die Pflanzen verfügbar. Dies könnte den Einsatz der produzierten Phosphor-Kalium-Dünger einschränken. Der bevorzugte Kaliumeinbau in Silikaten konnte auch in Kalkulationen mit den thermodynamischen Daten aus der Publikation 3.1 gezeigt werden.
Mittels Phasenanalytik vor und nach der chemischen Extraktion, konnte die Zugehörigkeit zu verschiedenen Modifikationen der Calciumalkaliphosphaten sicher bestimmt werden und eine ungefähre Zusammensetzung dieser Calciumalkaliphosphate abgeschätzt werden. So konnte nachgewiesen werden, dass die Modifikation vom CaNaPO4 ungefähr 10 % Magnesium einbauen kann. Wenn mehr Magnesium eingebaut wird, bildet sich die Phase (Ca,Mg)NaPO4, die eine vergleichbare Struktur wie die bekannte Phase (Ca0.72Mg0.28)NaPO4 aufweist. Dieses magnesiumreiche Calciumnatriumphosphat entstand vermutlich, wenn entweder erhöhte Anteile an Kalium eingebaut wurden (Ca0.8Mg0.2)(Na0.85K0.15)PO4 (Publikation 3.3) oder die Phasenumwandlung vom Calciumphosphat Whitlockit zum Calciumalkaliphosphat CaNaPO4 noch nicht abgeschlossen war (Publikation 3.2). Wenn mehr Kalium eingebaut wird, dann entsteht eine Phase (u.a. (Ca0.9Mg0.1)(Na0.6K0.4)PO4) ähnlich zu den Mischphasen aus der Publikation 3.1.
In den Publikationen 3.4 und 3.5 wurden keine Klärschlammaschen untersucht, sondern Biokohlen aus Modellklärschlämmen (Publikation 3.5) und Biomasseaschen (Publikation 3.4) aus der Vergasung oder Verbrennung einer Mischung aus Zuckerrohrbagasse und Hühnertrockenkot. Die thermochemischen Produkte der Biokohlen bzw. Biomasseaschen enthielten das gewünschte CaNaPO4 und hatten eine hohe Düngewirkung in Pflanzenwachstumsversuchen mit Sojapflanzen bzw. Gräsern.
KW - AshDec
KW - Recycling fertilizer
KW - Calcium alkali phosphate
PY - 2020
SP - 1
EP - 186
CY - Jena
AN - OPUS4-54724
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
T1 - P-Rückgewinnung aus Klärschlammasche - AshDec® Verfahren
N2 - Klärschlammaschen können eine hohe Phosphatkonzentration aufweisen und stellen damit einen geeigneten Sekundärrohstoff für die Produktion von Phosphatdüngemitteln dar. Bisher wird dieses Potential der Klärschlammaschen für die Phosphor-Rückgewinnung jedoch kaum genutzt, da die in den Aschen enthaltenen Phosphate für Pflanzen kaum verfügbar und die Aschen teilweise mit toxischen Schwermetallen belastet sind.
Im AshDec®-Verfahren wird die Klärschlammaschen im Drehrohrofen im Temperaturbereich 800-1000°C unter Zugabe von Alkali-Additiven (bsp. Na2CO3) thermochemisch behandelt, um ein wirksames und schadstoffarmes Phosphatdüngemittel herzustellen. Aktuell bereitet die Firma Emter GmbH den Bau der ersten großtechnischen AshDec®-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Klärschlammasche am Standort ihrer Klärschlammverbrennungsanlage (Altenstadt / Oberbayern) vor. Die erste Ausbaustufe dieser Anlage wird durch das BMBF-Projekt R-Rhenania im Rahmen der Förderinitiative RePhoR begleitet.
T2 - 2. Thüringer Klärschlammkommunalkonferenz
CY - Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz
DA - 21.06.2022
KW - Rückgewinnung
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
KW - Dünger
PY - 2022
AN - OPUS4-55088
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Aydin, Zeynep
A1 - Adam, Christian
T1 - Crystalline phase analysis and phosphorus availability after thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium and potassium sulfates for fertilizer production
N2 - Phosphorus rich sewage sludge ash is a promising source to produce phosphorus recycling fertilizer. However, the low plant availability of phosphorus in these ashes makes a treatment necessary. A thermochemical treatment (800–1000 °C) with alkali additives transforms poorly plant available phosphorus phases to highly plant available calcium alkali Phosphates (Ca,Mg)(Na,K)PO4. In this study, we investigate the use of K2SO4 as additive to produce a phosphorus potassium fertilizer in laboratory-scale experiments (crucible). Pure K2SO4 is not suitable as high reaction temperatures are required due to the high melting point of K2SO4.
To overcome this barrier, we carried out series of experiments with mixtures of K2SO4 and Na2SO4 resulting in a lower economically feasible reaction temperature (900–1000 °C). In this way, the produced phosphorus potassium fertilizers (8.4 wt.% K, 7.6 wt.% P) was highly plant available for phosphorus indicated by complete extractable phosphorus in neutral ammonium citrate solution. The added potassium is, in contrast to sodium, preferably incorporated into silicates instead of phosphorus phases. Thus, the highly extractable phase (Ca,Mg)(Na,K)PO4 in the thermochemical products contain less potassium than expected. This preferred incorporation is confirmed by a pilot-scale trial (rotary kiln) and thermodynamic calculation.
KW - Phosphorus recovery
KW - Recycling fertilizer
KW - Calcium alkali phosphate
KW - Silicate
PY - 2021
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-536276
DO - https://doi.org/10.1007/s10163-021-01288-3
SN - 1611-8227
IS - 23
SP - 2242
EP - 2254
PB - Springer
AN - OPUS4-53627
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Dombinov, V.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Willbold, S.
A1 - Levandowski, G. V.
A1 - Meiller, M.
A1 - Müller, F.
A1 - Zang, J. W.
A1 - da Fonseca-Zang, W. A.
A1 - Jablonowski, N. D.
A1 - Schrey, S. D.
A1 - Adam, Christian
T1 - Soybean Fertilized by P-Phases from Bagasse-Based Materials: P-Extraction Procedures, Diffusive Gradients in Thin Films (DGT), and X-ray Diffraction Analysis (XRD)
N2 - The Brazilian sugarcane industry produced around 173 million tons (Mt) of bagasse in 2018. Bagasse is a by-product of juice extraction for ethanol and sugar production and is combusted in order to generate power, producing up to 10 Mt of ash per year. This ash contains various concentrations of plant nutrients, which allow the ash to be used as a crop fertilizer. However, the concentration and extractability of phosphorus (P), an essential plant nutrient, are low in bagasse ash. To increase the P content, we co-gasified and co-combusted bagasse with P-rich chicken manure. The resulting ash was thermochemically post-treated with alkali additives (Na2SO4 and K2SO4) to increase the availability of P to plants. We aimed to: (i) investigate the effect of thermochemical post-treatment of co-gasification residue and co-combustion ash on P availability to soybeans, (ii) explore the potential of chemical extraction methods (citric acid, neutral ammonium citrate, formic acid, and Mehlich-I) and diffusive gradients in thin films (DGT) to predict the availability of P to soybeans, and (iii) identify the responsible P-phases using X-ray diffraction . We evaluated P availability to soybeans growing in Brazilian Oxisol soil in two independent greenhouse pot experiments. The positive effect of thermochemical treatment on P availability from gasification residue was confirmed through the observation of increased P uptake and biomass in soybean plants. These findings were confirmed by chemical extraction methods and DGT. The gasification residue contained whitlockite as its main P-bearing phase. Thermochemical post-treatment converted whitlockite into highly soluble CaNaPO4. In contrast, co-combustion ash already contained highly soluble Ca(Na,K)PO4 as its main P-bearing phase, making thermochemical post-treatment unnecessary for increasing P availability. In conclusion, increased extractability and availability of P for soybeans were closely connected to the formation of calcium alkali phosphate. Our findings indicate that this combined methodology allows for the prediction of P-fertilization effects of ash.
KW - Sugar cane bagasse
KW - Chicken manure ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Nutrient
KW - Plant availability
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509735
DO - https://doi.org/10.3390/agronomy10060895
VL - 10
SP - 895
EP - 6
PB - MDPI
AN - OPUS4-50973
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Grevel, K.-D.
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Dachs, E.
A1 - Benisek, A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Majzlan, J.
T1 - Thermodynamic properties of calcium alkali phosphates Ca(Na,K)PO4
N2 - Calcium alkali phosphates Ca(Na,K)PO4 are main constituents of bioceramics and thermochemically produced phosphorus fertilizers because of their bioavailability. Sparse thermodynamic data are available for the endmembers CaNaPO4 and CaKPO4. In this work, the missing data were determined for the low-temperature phase modifications of the endmembers CaNaPO4 and CaKPO4 and three intermediate Ca(Na,K)PO4 compositions. Standard enthalpy of formation ranges from - 2018.3 ± 2.2 kJ mol-1 to - 2030.5 ± 2.1 kJ mol-1 and standard entropy from 137.2 ± 1.0 J mol-1 K-1 to 148.6 ± 1.0 J mol-1 K-1 from sodium endmember b-CaNaPO4 to potassium endmember b0-CaKPO4.
Thermodynamic functions are calculated up to 1400 K for endmembers and the sodium-rich intermediate phase b-Ca(Na0.93K0.07)PO4. Functions above 640 K are extrapolated because of the phase transition from low- to high-temperature phase. Impurities in the synthesized intermediate phases c-Ca(Na0.4K0.6)PO4 and c-Ca Na0.35K0.65)PO4 and one additional phase transition around 500 K impeded the determination of high-temperature thermodynamic functions. In general, data for phase transition temperatures agree with the previously reported phase diagrams.
KW - Formation enthalpy
KW - Heat capacity
KW - Phase transformation
KW - Bioceramics
KW - Phosphorus fertilizer
KW - Entropy
PY - 2020
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-507640
DO - https://doi.org/10.1007/s10853-020-04615-5
VL - 55
SP - 8477
EP - 8490
PB - Springer
AN - OPUS4-50764
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Leimkötter, D.
A1 - Hermann, L.
A1 - Emter, J.
A1 - Brey, C.
A1 - Künstler, J.
A1 - Hartmann, S.
A1 - Krannich, G.
A1 - Moggert, N.
A1 - Kurz, P.
A1 - Eder, C.
A1 - Grimm, B.
A1 - Adam, Christian
ED - Holm, O.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Success-Story CaNaPO4: Erfolgreiche REACH Registrierung und Inbetriebnahme großtechnischer Anlagen
N2 - The Sewage Sludge Ordinance (AbfKlärV), which was amended in 2017, obligate the recovery of phosphorus from sewage sludge and sewage sludge ash from 2029 and 2032, respectively. Thermal disposal of sewage sludge has established itself as the preferred method of disposal, and the capacities of mono-incineration plants are being continuously expanded. Plants for phosphorus recovery, on the other hand, are currently still mainly in the construction, piloting, or commissioning phase. It is estimated that the plant capacities for P recovery planned today will not even be able to cover a quarter of the volume of these ashes in 2029. Therefore, temporary storage of the remaining ashes is currently being discussed to retrieve it later and process it in the P recovery plants, which will then be sufficiently available. It is currently unclear how such interim or long-term storage (> 1 year) should be organized. In addition to legal (fee) issues, the assessment of the technical feasibility of retrievability and the phosphorus recovery potential of landfilled ash remains open.
The Institute of Environmental Engineering (ISA) at RWTH Aachen University and the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) are jointly investigating five deposited ashes that have been dug out and were provided by three landfill operators. The investigations focus on the physical and chemical characterization of these landfilled ashes and its P recovery potential during treatment in thermochemical and wet chemical processes. These results are evaluated in comparison with “fresh,” i.e., non-landfilled sewage sludge ash samples of comparable origin in order to determine the influence of storage.
T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 11.11.2025
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Thermochemisch
KW - Dünger
KW - Großtechnik
PY - 2025
SN - 978-3-911006-63-7
VL - 8
SP - 236
EP - 256
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-64833
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Stemann, J.
A1 - Simon, Sebastian
A1 - Adam, Christian
T1 - Comparison of thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium sulphate in laboratory-scale and pilot-scale experiments
N2 - There is an ongoing debate on European scale concerning the criticality of phosphorus. In Switzerland and Germany, phosphorus recovery from phosphorus-rich waste streams will become obligatory. Sewage sludge ash is rich in phosphorus and may become an important secondary feedstock. Thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium sulphate under reducing conditions was shown to remove heavy metals from the solid product and produce the fully plant available crystalline phase CaNaPO4. Pilot-scale experiments in a rotary kiln were carried out at temperatures between 750 and 1000 °C and were compared to laboratory-scale experiments with crucibles. Process upscaling was successfully demonstrated but a series of differences were noticed: In comparison to laboratory-scale, solubility of phosphorus in samples from pilot-scale experiments was lower at all chosen treatment temperatures because of shorter retention time and incomplete decomposition of sodium sulphate. X-ray diffraction analysis revealed remaining phase fractions of whitlockite (Ca3-x(Mg,Fe)x(PO4)2) and sodium sulphate from the starting materials in products and thus indicated incomplete reaction. In contrast to the results of laboratory-scale experiments, the crystalline phase CaNaPO4 was clearly absent in the products from the rotary kiln but instead a Mg-bearing phase (Ca,Mg)NaPO4 was formed. Laboratory-scale experiments confirmed (Ca,Mg)NaPO4 is an intermediate phase between whitlockite and CaNaPO4. However, both crystalline phases are characterized by high plant availability. It was shown that heavy metal removal increased at higher temperatures whereas solubility and thus plant availability of phosphorus already reached its maxima at temperatures of 950 °C in pilot-scale and 875 °C in laboratory-scale experiments.
KW - Crystalline phase identification
KW - Heavy metal removal
KW - Phosphorus availability
KW - Process upscaling
KW - Recovery
KW - Rhenanite
PY - 2021
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-524084
DO - https://doi.org/10.1007/s13762-021-03252-y
VL - 19
IS - 3
SP - 1997
EP - 2006
PB - Springer
AN - OPUS4-52408
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Hodgkinson, I.
A1 - Maletz, R.
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Dornack, C.
T1 - Mini-review of waste-to-energy related air pollution and their limit value regulations in an international comparison
N2 - The concept of circular economy supports mitigation of climate change and other environmental pressures to the planet. Circulating materials in anthropogenic processes come with the risk of accumulating hazardous substances and compounds. In this concept, waste incineration or waste-to-energy (WtE) is a necessary technology to remove these compounds from the life cycle. In this mini-review, contaminants of major importance in the flue gas from waste incineration plants and their environmental impact are discussed. Air pollution of WtE is often seen as the most relevant environmental impact of this treatment option. The emission values parameter set for different countries is presented and compared. The most stringent legally set of emission values could be found in parts of Europe and South Korea. Japan also permits similar strict values when authorising individual incineration plants. In North America, the values are partially less strict as the best available technologies in Europe suggest being possible. Emerging economies, such as India and China, have shown efforts to improve their environmental protection standards but still have room to improve. This could be set in relation to other industrial emitting processes and therefore could be used to assess the relevance of this industry sector to the national emission inventories.
KW - Waste incineration
KW - Waste-to-energy
KW - Limit values
KW - Regulation
KW - Emission
KW - Air pollution control
PY - 2021
DO - https://doi.org/10.1177/0734242X211060607
SN - 0734-242X
SN - 1096-3669
VL - 40
IS - 7
SP - 849
EP - 858
PB - Sage Publishing
CY - London
AN - OPUS4-53858
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Holm, O.
T1 - Thermische Zerstörung von PFAS in der Sondermüllverbrennung: Einfluss von Temperatur und PFAS-Konzentration
N2 - Aufgrund ihrer einzigartigen molekularen Beschaffenheit werden per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) in vielen unterschiedlichen Produkten und Anwendungsgebieten eingesetzt. Da sie generell eine hohe Persistenz aufweisen und je nach individueller Struktur unterschiedlich mobil sind, sind sie mittlerweile in allen Umweltkompartimenten und ubiquitär nachzuweisen. Ihre potenzielle (ökologische) Toxizität birgt dabei erhebliche Umweltrisiken, weshalb PFAS in den letzten Jahren mehr und mehr in den Fokus von Umweltverbänden und -behörden gelangten. Gleichzeitig beschäftigen sich Forschungseinrichtungen mit der möglichst weitreichenden Entfernung aus der Umwelt sowie mit deren (anschließender) Zerstörung.
Im Projekt ER24-4073 „Untersuchung des thermischen Abbaus von PFAS in einer kommerziellen Großanlage zur Verbrennung gefährlicher Abfälle“, welches vom U.S. Department of Defense (DoD ) über das Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP) gefördert wird, untersuchen deutsche, australische und amerikanische Partner die Behandlung von PFAS-haltigen Abfallströmen in einer großtechnischen Verbrennungsanlage, um die Einsatzbereitschaft, Machbarkeit und Sicherheit dieser Zerstörungsmethode zu demonstrieren.
T2 - Berliner Konferenz Abfallwirtschaft und Energie (BKAWE)
CY - Berlin, Germany
DA - 28.01.2026
KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Verbrennung
KW - Kontaminierter Boden
PY - 2026
AN - OPUS4-65512
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Holm, O.
A1 - Leube, Peter
A1 - Vogel, Christian
A1 - Kennedy, E.
A1 - Stockenhuber, M.
A1 - Lucas, J.
A1 - Truong, T.
A1 - Rappé, A.
A1 - Lu, W.
A1 - Blotevogel, J.
T1 - Thermische Zerstörung von PFAS in der Sondermüllverbrennung: Einfluss von Temperatur und PFAS-Konzentration
N2 - Aufgrund ihrer einzigartigen molekularen Beschaffenheit werden per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) in vielen unterschiedlichen Produkten und Anwendungsgebieten eingesetzt. Da sie generell eine hohe Persistenz aufweisen und je nach individueller Struktur unterschiedlich mobil sind, sind sie mittlerweile in allen Umweltkompartimenten und ubiquitär nachzuweisen. Ihre potenzielle (ökologische) Toxizität birgt dabei erhebliche Umweltrisiken, weshalb PFAS in den letzten Jahren mehr und mehr in den Fokus von Umweltverbänden und -behörden gelangten. Gleichzeitig beschäftigen sich Forschungseinrichtungen mit der möglichst weitreichenden Entfernung aus der Umwelt sowie mit deren (anschließender) Zerstörung.
Im Projekt ER24-4073 „Untersuchung des thermischen Abbaus von PFAS in einer kommerziellen Großanlage zur Verbrennung gefährlicher Abfälle“, welches vom U.S. Department of Defense (DoD ) über das Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP) gefördert wird, untersuchen deutsche, australische und amerikanische Partner die Behandlung von PFAS-haltigen Abfallströmen in einer großtechnischen Verbrennungsanlage, um die Einsatzbereitschaft, Machbarkeit und Sicherheit dieser Zerstörungsmethode zu demonstrieren.
T2 - Berliner Konferenz Abfallwirtschaft und Energie
CY - Berlin, Germany
DA - 28.01.2026
KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Verbrennung
KW - Kontaminierter Boden
PY - 2026
SN - 978-3-911006-65-1
SP - 66
EP - 77
PB - TK Verlag
AN - OPUS4-65513
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Holm, Olaf
T1 - ATR Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren
N2 - Ziel des Vorhabens war die Steigerung der Rückgewinnung von Metallen aus Aschen und Schlacken durch Aufschluss aus den mineralischen Verbunden. Durch das innovative Prallzerkleinerungsverfahren (Hochgeschwindigkeits-Rotations-Beschleuniger) des Projektpartners TARTECH, sollten die Verunreinigungen an den metallischen Anteilen praktisch vollständig abgeschlagen werden. Diese Aufbereitungstechnik sollte im Rahmen des Projektes so verfeinert und angepasst werden, dass metallische Partikel von 0,5 bis 5 mm aufgeschlossen werden,
damit sie anschließend über Wirbelstromscheider in elementarer Form abgetrennt werden können.
KW - Rostasche
KW - Prallzerkleinerungsverfahren
KW - Aufbereitungstechnik
PY - 2021
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521571
UR - https://edocs.tib.eu/files/e01fb21/1748479865.pdf
DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1748479865
SP - 1
EP - 516
AN - OPUS4-52157
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Holm, Olaf
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren Teilprojekt A: Projektkoordination und physikalische-chemische Verfahren
N2 - Die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) mit ihrem Fachbereich 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien hat für das Verbundvorhaben „ATR - Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren“ die Gesamtkoordination übernommen. Bei insgesamt neun Projektpartnern fiel folgerichtig ein nicht unwesentlicher Aufwand für Verwaltungsaufgaben an.
Insbesondere die Verzögerungen bei dem Bau der großtechnischen Anlagen im Teilprojekt B (ausführlich erläutert im Bericht für das Gesamtvorhaben) resultierten in einer Vielzahl von Folgeaufgaben.
Wissenschaftlich verfahrenstechnisches Ziel des Teilprojektes A bei der BAM war die Rückgewinnung von Metallen und metallischer Verbindungen aus speziellen, bereits teilaufbereiteten Fraktionen von Aschen aus der Hausmüllverbrennung (HMVA). Ausgangsmaterial sollten Fraktionen sein, die im Rahmen des Projektes vom Projektpartner TARTECH eco industries AG bereitgestellt werden sollten. Eigens und im Rahmen des Projektes entwickelte Hochgeschwindigkeits-Rotations-
Beschleuniger sollten die mineralischen Oberflächenverkrustungen abschlagen, die einzelnen Bestandteile trennen und so eine effizientere Sortierung mit Anschlussverfahren ermöglichen. Die Verfahren, die bei der BAM dafür zum Einsatz kamen, waren im Wesentlichen Flotation und Dichtesortierung mittels eines Zentrifugalsortierers. Der Fokus der Untersuchungen lag dabei auf der Rückgewinnung bzw. Anreicherung von Kupfer und Kupferverbindungen.
KW - Rostasche
KW - Flotation
KW - Dichtesortierung
KW - Zentrifugalsortierer
PY - 2021
UR - https://edocs.tib.eu/files/e01fb21/1748479865.pdf
SP - 68
EP - 122
AN - OPUS4-52158
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 - 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 - Kalbe, Ute
T1 - Wie steht es um die Zukunft der „neuen“ Elutionsverfahren?
N2 - Es wird ein historischer Abriss der Entwicklung von Elutionsverfahren insbesondere im Zusammenhang mit der Erarbeitung der Mantelverordnung gegeben.
KW - Elutionsverfahren
KW - Mantelverordnung
KW - Boden
KW - Ersatzbaustoffe
KW - Abfälle
PY - 2020
SN - 0942-3818
VL - 29
IS - 5
SP - 169
EP - 170
PB - Erich Schmidt Verlag GmbH
CY - Berlin
AN - OPUS4-51447
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Wie naturnah simulieren die Elutionsverfahren?
N2 - Die Untersuchung altlastverdächtiger Flächen umfasst viele einzelne Schritte von der Probenahme über die Probenvorbehandlung bis hin zur eigentlichen Analyse, die zur Ergebnisunsicherheit beitragen. Beim Vergleich der Ergebnisse mit Bewertungsmaßstäben, um Entscheidungen zur Bewertung von Altlasten zu treffen, sind diese Faktoren zu berücksichtigen. Die Rolle von verschiedenen Unsicherheitskomponenten wird mit Blick auf Elutionsverfahren diskutiert.
T2 - Messen, schätzen und bewerten – Theorie und Praxis der Altlastenbewertung: Online-Altlastenseminar des LLUR
CY - Online meeting
DA - 27.09.2021
KW - Altlasten
KW - Schadstofftransfer
KW - Elutionsverfahren
KW - BBodSchV
KW - Ergebnisunsicherheit
PY - 2021
AN - OPUS4-53623
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Utilization of recycling materials in Germany - Regulations, assessment framework and leaching tools
N2 - Der Vortrag wurde im Rahmen des 9th Geoenvironmental Assessment Seminars gehalten der auf Leaching- und Adsorptionstests fokussiert war. Der Vortrag enthielt einen Überblick über die Standardisierung von Leachingverfahren in DIN, CEN und ISO. Die Vorgehensweise der Bewertung des Schadstofftransfers bei der Wiederverwertung von Bodenmaterialien und der Verwertung mineralischer Ersatzbaustoffe in Deutschland wurde hinsichtlich der neuen rechtlichen Rahmenbedingungen dargestellt. Spezielle Herausforderungen bei der Untersuchung von PFAS mit Elutionsverfahren wurden aufgezeigt.
T2 - 9th Geoenvironmental Assessment Seminar AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
CY - Tsukuba, Japan
DA - 25.03.2024
KW - Recycling of mineral waste
KW - Contaminant transfer
KW - Leaching
KW - Assessment
KW - Legislation
KW - PFAS
PY - 2024
AN - OPUS4-62057
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Ergebnisvergleich Teil 4 – Untersuchung von BM/BG mit und ohne CaCl2-Lösung als Elutionsmittel
N2 - Im Teil des Workshops, der sich mit Praxiserfahrungen und Methodenvergleichen zu den Elutionsverfahren DIN 19528 und DIN 19529 befasste, wurden Robustheitsuntersuchungen für die Wahl des Eluenten besonders für Böden mit hohem Humusgehalt und/oder Tongehalt vorgestellt und die Einführung einer neuen Option in die Normen begründet. Der Einsatz 0,001 molarer CaCl2-Lösung als Elutionsmittel führt zu niedrigeren Trübungen im Eluat und reduziert den Aufwand zur Vorbereitung der Eluate für die Folgeanalytik, erleichtert den Fest-Flüssig-Trennschritt bei Schütteleluaten und hat Auswirkungen auf die Mobilisierung/Freisetzungspotenziale bestimmter Analyten, die häufig an Kolloide im Boden binden.
T2 - Workshop / Anwendertreffen Elutionsverfahren im Regelungsbereich der Mantelverordnung (ErsatzbaustoffV / BBodSchV) und der EU-BauPVO
CY - Berlin, Germany
DA - 07.05.2024
KW - Elutionsverfahren
KW - Eluent
KW - Kolloide
PY - 2024
AN - OPUS4-62063
LA - deu
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 - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Elutionsverfahren im Wandel der Zeit - ISO, CEN, DIN
N2 - Ein historischer Abriss der Entwicklung und Standardisierung von Elutionsverfahren auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene im Zusammenhang mit deutschen und europäischen Regularien im Bereich der Verwertung von mineralischen Abfällen und der Zertifizierung von Bauprodukten wurde gegeben. Die Bedeutung der Elutionsverfahren für die BBodSchV und EBV (Mantelverordnung), die im Juli 2023 in Kraft getreten sind wurde dabei in den Focus gestellt.
T2 - Workshop / Anwendertreffen Elutionsverfahren im Regelungsbereich der Mantelverordnung (ErsatzbaustoffV / BBodSchV) und der EU-BauPVO
CY - Berlin, Germany
DA - 07.05.2024
KW - Elutionsverfahren
KW - Organische und anorganische Schadstoffe
KW - Quelltermbestimmung
KW - Standardisierung
PY - 2024
AN - OPUS4-62058
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Elutionsverfahren in Forschung und regulatorischem Kontext
N2 - Elutionsverfahren sind ein Tool für Umweltverträglichkeitsprüfungen verschiedenster Materialien im Kontakt mit Wasser. Im früheren Fachbereich 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien wurden dazu umfangreiche Kompetenzen vor allem im Zusammenhang mit mineralischen Reststoffen sowie vielfältigen Bauprodukten aufgebaut und experimentelle Erfahrungen gesammelt. Darüber hinaus wurde auch der Austrag von Partikeln betrachtet und die gleichzeitige Bewertung von Mikroplastik- und Schadstoffausträgen aus Kunsstofftrasen untersucht. Es sind aber auch weitere Anwendungen beispielsweise zur Prüfung der Beständigkeit von Materialien denkbar.
Im Workshop wurden Anwendungsbereiche von Elutionsverfahren diskutiert mit dem Ziel der besseren Vernetzung, der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen und Identifikation von Synergien zwischen den Fachbereichen bzw. Aktivitätsfeldern.
T2 - Workshop - Bewertung der Freisetzung von (Schad)stoffen aus Materialien mit Elutionsverfahren
CY - Berlin, Germany
DA - 21.01.2025
KW - Elution
KW - Materialien
KW - Schadstoffe
PY - 2025
AN - OPUS4-65023
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Kalbe, Ute
T1 - Identifikation und Einordnung von historischen Lehmbauteilen für die Wiederverwendung hinsichtlich Anreicherung von Schadstoffen und bauschädlichen Salzen
N2 - Lehmbaustoffe, einschließlich Lehm aus dem historischen Baubestand, bieten ein hohes Potenzial für ihre Wiederverwendbarkeit und die Schonung natürlicher Ressourcen. Zur Bewertung des Wiederverwendungspotenzials gibt es nur wenige Studien hinsichtlich der Schadstoffbelastung und der Anreicherung von Salzen in Gebäuden aus dem historischen Bestand. Tonminerale, die in Lehmbaustoffen als Bindemittel fungieren, können Schadstoffe binden. Die Region Mitteldeutschland ist geprägt durch jahrzehntelange Einwirkung erheblicher Schadstoffemissionen aus der Chemie- und Braunkohleindustrie. Der Eintrag von Schadstoffen in Lehmbaustoffe ist außerdem aus geogenen Hintergrundbelastungen denkbar, z. B. in Auenböden beeinflusst durch Einträge aus dem Erzbergbau. Salzbildende Anionen wie Chloride oder Nitrate können aufgrund ihrer hohen Löslichkeit mittels kapillarer Kräfte durch die Porenstruktur transportiert werden. In Lehmwänden können sie vor allem in oberflächennahen Lagen, in denen höhere Verdunstungsraten vorherrschen, durch Bindung mit in Lösung vorliegenden oder baustoffeigenen Kationen auskristallisieren und bauschädliche Salze ausbilden. Auch durch spezifische Nutzungen akkumulierte Schadstoffe, z. B. durch die Einwirkung von Tabakrauch, könnten theoretisch einer Wiederverwendung von Lehm entgegenstehen. In Anbetracht der Herausforderungen hinsichtlich der klimatischen und gesellschaftlichen Veränderungen, sind wissenschaftliche Erkenntnisse im Lehmbau erforderlich, die eine Integration in eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglichen. Bei bisherigen Gesetzgebungsverfahren zu rezyklierten Baustoffen wurden Lehmbaustoffe noch nicht berücksichtigt. Ziel einer Vorstudie im Rahmen der WIR!-Initiative GOLEHM ist die Überprüfung der Wiederverwendbarkeit Wiederverwendbarkeit von Lehmbaustoffen aus historischen Bauten an Stichproben hinsichtlich der Umwelt- und Nutzerverträglichkeit. Für den Raum Mitteldeutschland können damit Anhaltspunkte darüber gegeben werden, welche Schadstoffe und bauschädlichen Salze in welchem Maße in Lehmbaustoffen aus dem Gebäudebestand erwartet werden können. Daraus können Hinweise zum Umgang mit Lehmbaustoffen aus historischen Gebäuden abgeleitet werden. Darüber hinaus wurden exemplarisch an zwei Gebäuden mikrobiologische Untersuchungen zur Ermittlung einer möglichen Belastung mit Schimmelpilzen vorgenommen.
T2 - Lehm 2024 Fachtagung
CY - Weimar, Germany
DA - 27.09.2024
KW - Lehm
KW - Schadstoffe
KW - Wiederverwendung
KW - Historischer Baubestand
PY - 2024
AN - OPUS4-61881
LA - deu
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 -