Projekt 09184/01

Schnellanalytik zur Beurteilung der Verwertbarkeit von Bauabfällen Рein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft im Bauwesen

Projektträger

A. Frauenrath Recycling GmbH & Co. KG
Industriestr. 50
52525 HeinsbergZielsetzung und Anlass des Vorhabens Bauabf√§lle entstehen bei Bau- und Abrissma√ünahmen im Hoch- und Tiefbau. Nahezu die H√§lfte der Abfallgesamtmenge, die in der Bundesrepublik allj√§hrlich anf√§llt entstammt dem Bereich der Bauabf√§lle. Diese Bauabf√§lle sollen im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes nicht deponiert, sondern als Recyclingbaustoffe wiederverwendet werden. Dabei bestehen f√ľr diese Stoffe die gleichen bautechnischen Anforderungen wie f√ľr Prim√§rbaustoffe. Zus√§tzlich ist die Umweltvertr√§glichkeit nachzuweisen. In diesem Zusammenhang ist es Ziel dieses Vorhabens, eine Schnellanalytik zu entwickeln, mit deren Hilfe bereits vor Ort entschieden werden kann, in welchem Ma√üe ein Sekund√§rbaustoff kontaminiert ist. Dabei ist eine Einteilung in die Zuordnungswerte der Technischen Regeln Bauschutt nach LAGA bereits vor Ort angestrebt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Durchf√ľhrung der Untersuchungen erfolgte in zwei Phasen. In der ersten Phase wurden, nach einer Literaturrecherche, Methoden ausgew√§hlt, die den Kriterien einer Schnellanalytik entsprechen und bereits Anwendung in anderen Bereichen der Analytik finden. Im Labor wurden diese Methoden auf Ihre Anwendbarkeit auf Bauabf√§lle, insbesondere Bauschutt, untersucht. Der Parametersatz ergab sich dabei aus den in den LAGA - Technischen Regeln Bauschutt - geforderten Analysen f√ľr nicht aufbereiteten Bauschutt aus Eluaten und Feststoffen. Erprobt wurde die Schnellelution mittels Ultraschallbad im Vergleich zum DEV-S4 Verfahren. Aus diesen Eluaten wurden die Parameter, pH-Wert, Leitf√§higkeit, Chlorid, Sulfat, Phenolindex und Kupfer mittels K√ľvettenschnelltests und zum Vergleich mit DIN-Methoden, bestimmt. F√ľr den Parameter PAK wurde die Methode der Schnellextraktion im Ultraschallbad erprobt und optimiert. Zur Schnellanalyse der PAKs sind immunochemische Schnelltests und die Methode der D√ľnnschichtchromatographie, wie sie zur Bestimmung der PAKs aus Trinkwasser nach TVO bekannt ist, untersucht worden. Als Referenzmethode diente die HPLC mit vorgeschalteter Soxhlet-Extraktion. Nach Pr√ľfung der Anwendbarkeit dieser Methoden auf die Untersuchung von Bauschutt, wurden die Methoden optimiert. In der zweiten Phase fanden die Schnellmethoden erste Anwendung vor Ort, auf mehreren Baustellen und einer Recyclinganlage. Zu diesem Zweck wurde ein Laborcontainer mit den zur Durchf√ľhrung der Vor-Ort-Analytik ben√∂tigten Materialien ausgestattet und jeweils per Tieflader versetzt. Ergebnisse und Diskussion Die erste Phase der Untersuchungen fand im Laborma√üstab statt. Zun√§chst fand ein Vergleich zwischen dem standardisierten DEV-S4 Verfahren und der Elution im Ultraschallbad statt. Hierbei fand die st√§rkere Zerkleinerung des Probematerials im Ultraschallbad ebenso Ber√ľcksichtigung, wie auch der Einfluss unterschiedlicher Korngr√∂√üen auf das Ergebnis der Elution. Beim Verfahren der Schnellelution war die Behandlungsdauer ein entscheidender Faktor. Eine Behandlungsdauer von 20 Minuten erwies sich als optimal. Gegen√ľber dem DEV-S4 Elutionsverfahren zeigten die aus den Schnelleluaten bestimmten Parameter leichte Minderbefunde. Die bis hierher mittels DIN-Analytik bestimmten Parameter sollten im fol-genden durch leichter, auch von angelerntem Personal, durchf√ľhrbare Analysenmethoden ersetzt wer-den. Hierzu wurden die bereits aus der Wasser- und Abwasseranalytik bekannten K√ľvettenschnelltests f√ľr die Parameter Chlorid, Sulfat, Phenol und Kupfer eingesetzt. Im Vergleich zur DIN-Analytik zeigten die aus den Schnelleluaten mittels K√ľvettenschnelltest bestimmten Parameter leichte Minderbefunde. F√ľr die Parameter Chlorid und Sulfat k√∂nnen die Ergebnisse dieser Untersuchungen als vertretbar angesehen werden, da es sich bei der Schnellbestimmung von Bauabf√§llen um ein Verfahren mit Anspruch auf semiquantitative Ergebnisse handelt. In der zweiten Phase, den Vor-Ort-Untersuchungen, best√§tigte sich das Ergebnis. Ungeeignet scheint die Methode zur Zeit noch f√ľr die Parameter Kupfer und Phenol, bestimmt als Phenolindex. Die Ergebnisse wiesen in bezug auf diese Parameter starke Minder- bzw. Mehrbefunde im Vergleich zur DIN-Analytik auf. Die ultraschallunterst√ľtzte Schnellelution und die Schnellanalytik mittels K√ľvettentests kann jedoch generell als praktikabel f√ľr den Vor-Ort-Einsatz angesehen werden, auch wenn noch weiterer Optimierungsbedarf bis zur Erzielung der Marktreife besteht. Ein weiterer wichtiger Parameter zur Beurteilung der Wiederverwertbarkeit von Bauabf√§llen ist der Parameter PAKs. Auch hier galt es geeignete Methoden zur Vor-Ort-Anwendung zu untersuchen. Als Referenzverfahren diente die HPLC mit vorgeschalteter Soxhlet-Extraktion. Auf bestehende Verfahren konnte nach eingehender Literaturrecherche nicht oder nur bedingt zur√ľckgegriffen werden, da die Verfahren hinsichtlich der Genauigkeit, der einfachen Handhabung, des Zeitaufwandes und der Kosten den Anfor-derungen einer Schnellanalytik nicht gen√ľgten. Die d√ľnnschichtchromatographische Bestimmung der PAKs entsprechend der TVO erwies sich nach Adaption als geeignete Methode. Mittels realer und so-genannter synthetischer Proben mit teilweise problematischer Matrix wurde das Verfahren untersucht. Zur Unterdr√ľckung der Matrixeffekte wurden die Ergebnisse verschiedener Extraktionsmittel (n-Hexan, Toluol, Acetonitril, Aceton und Methanol) miteinander verglichen. Die Verwendung von Aceton erm√∂g-lichte eine geringf√ľgig h√∂here Extraktionsausbeute, jedoch lie√üen sich bei der Vor- Ort- Anwendung In-terferenzen der Signale nicht ausschlie√üen. Zur Schnellextraktion der PAKs aus Bauabfallproben konnte auf ein Ultraschallbad nicht verzichtet werden. Dies ergab eine Untersuchung unterschiedlicher Extrakti-onszeiten sowohl im Ultraschallbad, als auch durch Sch√ľtteln per Hand. Zur chromatographischen Trennung eigneten sich Aluminiumoxid beschichtete DC-Platten mit einem Laufmittelgemisch aus n-Hexan/Toluol (9+1). HPTLC-Fertigplatten, deren chromatographisches Trennprinzip auf der Bildung von Charge-Transfer-Komplexen beruht, erwiesen sich f√ľr diese Anwendung als ungeeignet. Anhand realer Extrakte wurde im Labor somit ein Verfahren erarbeitet, welches einerseits eine Trennung von PAKs von zum Teil stark st√∂renden Begleitsubstande erm√∂glichte und andererseits mit einem Zeitaufwand von ca. 30 Minuten die an ein Schnellverfahren gestellten Anforderungen weitgehend erf√ľllt. Es besteht jedoch nach wie vor noch erheblicher Forschungsbedarf hinsichtlich der Chromatographie wie auch der Entfernung von St√∂rstoffen, die die semiquantitative Auswertung der Chromatogramme behindern. Das ebenfalls eingesetzte immunochemische Verfahren konnte nicht eindeutig auf seine Eignung f√ľr die Analyse von Bauabf√§llen beurteilt werden. Die Absch√§tzung der Kontaminationsbereiche erwies sich als schwierig. Hinsichtlich des Kosten- und Zeitaufwandes je durchzuf√ľhrender Analyse erf√ľllte die Methode die gestellten Vorgaben. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Vorstellung des Projektes als Poster und Informationsblatt auf der IFAT `99 in M√ľnchen Fazit Die in diesem Projekt untersuchten schnellanalytischen Methoden zur Vor-Ort-Analytik von Bauschutt konnten noch nicht abschlie√üend zur Marktreife gef√ľhrt werden. Es besteht noch weiterer Forschungsbedarf, um mit den zum Teil hier bereits erfolgreich eingesetzten semiquantitativen Verfahren, reproduzierbare und validierbare Aussagen bez√ľglich einer Eingruppierung gem√§ss den Zuordnungswerten Z0 bis Z5 nach LAGA treffen zu k√∂nnen.

√úbersicht

Telefon

02452/189-0

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Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Fördersumme

207.584,50 ‚ā¨

Förderzeitraum

01.07.1997 - 31.08.2001