Zwisler GmbH
Biggenmoos 55
88069 Tettnang
1. Ausgangssituation und Herausforderungen
Obwohl die Verwendung von teerhaltigen Bindemitteln in Deutschland seit 1984 aufgrund ihrer krebserzeugenden Wirkung (PAK-Gehalt) verboten ist, verbleibt eine massive ökologische Altlast: Im deutschen Straßennetz befinden sich noch ca. eine Milliarde Tonnen Teerasphalt. Durch historische Fehlablagerungen und landwirtschaftliche Verteilung sind zudem weitreichende Bodenflächen mit Teerpartikeln kontaminiert. Das aktuelle Entsorgungsmanagement stößt an seine Grenzen, da belastetes Material meist linear auf Deponien verbracht wird, statt es hochwertig aufzubereiten.
2. Defizite und Problematik
Das wesentliche Defizit liegt im Mangel an effizienten Trennverfahren. Bisher können teerhaltige Bestandteile kaum wirtschaftlich von mineralischen Massenströmen separiert werden. Dies führt zu zwei zentralen Umweltproblemen:
• Ressourcenverlust: Enorme Mengen unbelasteter Mineralik werden zusammen mit dem Schadstoff deponiert und gehen dem Baustoffkreislauf verloren.
• Deponiedruck: Der bevorstehende Rückbau der teerhaltigen Infrastruktur überlastet die verfügbaren Deponiekapazitäten für gefährliche Abfälle.
3. Zielsetzung des Fördervorhabens
Das Projekt verfolgt das Ziel, die Trennung von Teerasphalt und Mineralik zu optimieren und bisherige Trenngrenzen im Feinkornbereich zu überwinden:
• Priorität I (Grobkorn > 16 mm): Steigerung der Ressourcen- und Kosteneffizienz durch optimierte optische Sensorik. Ziel ist die präzise Unterscheidung zwischen schwarzer Mineralik und Asphalt, um den Fehlwurf von natürlicher Mineralik (bisher ca. 15 M.-%) in den teuren Entsorgungsstrom zu verhindern.
• Priorität II (Feinkorn 0,5–16 mm): Implementierung einer selektiven Magnetisierung (magnetochemisches Verfahren). Nachdem sich die ursprüngliche Zielsetzung – die optische Trennung von Bitumen und Teer – im Feinkornbereich als physikalisch nicht realisierbar erwies, fokussiert dieser neue oberflächenphysikalische Ansatz nun auf die hochpräzise Separation von Asphalt und Mineralik auch in kleinen Korngrößen.
Die Untersuchung ist in zwei Phasen gegliedert, um für jedes Kornspektrum die effizienteste Trenntechnologie zu ermitteln. Das Untersuchungskonzept wird durch Kooperationen mit dem MFPA Weimar, dem UMTEC (OST) sowie Partnern wie Steinert und Binder + Co. validiert.
1. Methodik Prioritätsstufe I: Optimierung der Grobkorn-Sortierung (> 16 mm)
• Betriebseigene Grundlagenforschung: Stoffstrom- und Prozesswasseranalysen in Tettnang zur Bestimmung von Dichte, Adhäsion und Additiveinflüssen
• Sensorevaluation mittels Machine Learning (MFPA Weimar): Einsatz KI-basierter Klassifikatoren (SVM, MLP, kNN), um mittels 200 Bildmerkmalen (Textur, Form, Grauwerte) Kies von Asphalt/Teer trotz nasser Oberflächen prozesssicher zu unterscheiden.
• Wirtschaftlichkeitsanalyse: Korrelation von Durchsatz (t/h) und Druckluftbedarf zur Ermittlung der energetischen Effizienzgrenzen optischer Systeme.
2. Methodik Prioritätsstufe II: Innovation im Feinkornbereich (0,5–16 mm)
• Strategische Neuausrichtung: Aufgrund der physikalisch-chemischen Ähnlichkeit von Bitumen und Teer wurde die Zielsetzung von der Bitumen-Teer-Trennung hin zur hochpräzisen Asphalt-Mineralik-Separation im Kleinkornbereich verschoben.
• Selektive Magnetisierung (AsphaCycle®): In Kooperation mit dem UMTEC wird ein oberflächenphysikalisches Verfahren implementiert. Hierbei werden die unterschiedlichen Benetzbarkeitseigenschaften (Hydrophobie d. Asphalts vs. Hydrophilie d. Kieses) genutzt, um Asphaltpartikel selektiv zu magnetisieren und somit eine Trenngüte zu erreichen, die mit optischen Systemen in diesem Kornbereich nicht wirtschaftlich sind.
Innovation und Umweltrelevanz
Das Vorhaben erweitert den Stand der Technik, indem es die Auflösungsgrenzen optischer Sortierer durch ein magnetochemisches Verfahren ersetzt. Während herkömmliche nassmechanische Systeme (z. B. Setzmaschinen) an geringen Dichteunterschieden scheitern, nutzt AsphaCycle® spezifische Grenzflächeneigenschaften.
Umweltentlastung:
Das Zusammenwirken beider Verfahren steigert die Recyclingquote auf ca. 80 M.-%:
1. Ressourcenschonung: Massiver Ersatz von Primärrohstoffen durch hochwertige, schadstofffreie Sekundärbaustoffe.
2. Deponieraumerhalt: Reduktion des Deponievolumens auf ein Schadstoffkonzentrat von lediglich 20 M.-%. Dies verlängert Deponielaufzeiten signifikant.
3. Skalierbarkeit: Großtechnisches Potenzial zur Aufbereitung teerhaltiger Massenströme als europäisches Referenzmodell.
Wesentliche Ergebnisse
Das Ziel, hochwertige Mineralik aus PAK-belasteten Massen rückzugewinnen, wurde erreicht:
• Prio I (Grobkorn > 16 mm): Die sensorgestützte Echtzeit-Sortierung ist erfolgreich validiert und durch Binder + Co industriell skaliert. Dank höchster Trennschärfe gilt die Technologie als marktreif. Fokus ist nun die Etablierung als Branchenstandard.
• Prio II „AsphaCycle®“ (Feinkorn 0,5-16 mm): In Kooperation mit der OST – Ostschweizer Fachhochschule wurde die technologische Lücke mittels selektiver magnetischer Markierung geschlossen. Nach der erfolgreichen Validierung im Labormaßstab sind nun weitere Untersuchungsreihen erforderlich, um das AsphaCycle®-Verfahren prozesssicher in den industriellen Maßstab zu überführen.
Ausblick
Strategisches Ziel der Firma Zwisler GmbH ist die Entwicklung einer wirtschaftlichen Nachrüstlösung, die es ermöglicht, bestehende nassmechanische Anlagen mit geringem Aufwand auf das AsphaCycle®-Verfahren umzurüsten. Langfristig wird ein Lizenzmodell angestrebt, um das Know-how breitflächig an Anlagenbetreiber weiterzugeben.
Projektverlauf und Kosten
Das Projekt wurde fristgerecht und budgetkonform abgeschlossen. Alle Meilensteine von der Laborvalidierung bis zum Markttransfer (Prio I) wurden erreicht. Die Wirtschaftlichkeitsprüfung bestätigt: Die hohen Reinheitsgrade rechtfertigen das Verfahren langfristig gegenüber der Deponierung.
Quantifizierung der Umweltentlastung
Die Kombination beider Verfahren übertrifft konventionelle Deponierungsstrategien deutlich:
• Recyclingquote: Steigerung der verwertbaren Massen auf ca. 80 M.-%, was Primärrohstoffe massiv substituiert.
• Deponierahmerhalt: Das zu deponierende Volumen reduziert sich auf ein Schadstoffkonzentrat von lediglich 20 M.-% dies führt zu einer signifikanten Verlängerung der Deponielaufzeiten.
• Schadstoffelimination: Gezielte Elimination der PAK-Träger aus dem Stoffkreislauf, statt Verbleib durch Vermischung in minderwertigen Anwendungen.
Innovation
Das Vorhaben zeigt einen Weg auf, der weit über die Anforderungen der Ersatzbaustoffverordnung hinausgeht. Während Feinfraktionen bisher als technisch „nicht sortierbar“ galten, belegt AsphaCycle® im Labormaßstab erstmals die Möglichkeit ihrer hochwertigen Kreislaufführung. Die angestrebte industrielle Skalierung soll künftig als technologisches Referenzmodell für die europaweite Sanierung teerhaltiger Altlasten dienen und eine wirtschaftliche Nachrüstoption für bestehende Anlagen bieten.
Um hochwertiges Asphaltrecycling zum neuen Stand der Technik zu etablieren, verfolgt die Zwisler GmbH eine zweigeteilte Verwertungsstrategie, die den freien Wissensaustausch mit dem Schutz technologischer Innovationen verbindet.
1. Open-Source (Prio I - Grobkorn): Um einen Branchenstandard zu setzen, wird auf exklusive Rechte verzichtet. Das Know-how wird der Recyclingindustrie frei zugänglich gemacht.
• Fachöffentlichkeit: Partner Binder+Co präsentierte die Machbarkeit bereits auf den Weltleitmessen bauma 2022/2025 und IFAT 2024.
• KMU-Transfer: Die gezielte Bewerbung ökonomischer Vorteile soll kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) den Einstieg in die hochwertige Verwertung erleichtern.
2. Schutz und geplante Markteinführung AsphaCycle® (Priorität II):
Für das innovative Verfahren im Feinbereich (0,5–16 mm) stand bisher der Schutz des geistigen Eigentums im Vordergrund.
• Patentschutz: Zur Sicherung der Innovation erfolgte am 22.09.2025 die Patentanmeldung durch die Zwisler GmbH; Namensrechte sind geschützt.
• Zukünftige Verbreitung: Sobald die industrielle Skalierung im geplanten Folgeprojekt validiert ist, wird die Geheimhaltung zugunsten einer breiten Öffentlichkeitsarbeit aufgehoben
Bewertung der Vorgehensweise
Die Aufteilung in Prio I (Grobkorn) und Prio II (Feinkorn) war strategisch richtig. Durch den phasenversetzten Prozess flossen industrielle Erfahrungen der Sensortrennung unmittelbar in die Neuentwicklung der Feinkornseparation ein. Die Entscheidung für die magnetische Markierung war der entscheidende Durchbruch, da optische Systeme bei Partikeln < 16 mm an physikalische Grenzen stoßen.
Diskussion alternativer Ansätze
Geprüfte dichte-basierte Verfahren (z. B. Setzmaschinen) erwiesen sich aufgrund geringer Dichteunterschiede als zu unpräzise für geforderte Reinheitsgrade. Die magnetische Separation bietet hier höchste Selektivität bei moderatem Energieeinsatz.
Zukunftsaussichten
• Industrielle Skalierung: Fokus liegt nun auf der Überführung der Laborergebnisse in den großtechnischen Maßstab für reale Stoffstrommengen.
• Additiv-Recycling: Die magnetischen Hilfsstoffe werden im Prozess rückgewonnen und im Kreislauf geführt. Dies minimiert den Materialverbrauch und optimiert das Verfahren ökologisch wie ökonomisch.
• Transferpotenzial: Die selektive Markierung soll künftig auch auf andere schwer trennbare Bauabfallströme übertragen werden.