Bei der Beseitigung von Abfällen in Müllverbrennungsanlagen fallen Verbrennungsrückstände an, die zumeist auf Deponien beseitigt werden. Für diese Reststoffe, es handelt sich um Aschen aber auch um mineralische oder metallische Schmelzprodukte, existiert ein Potential zur Volumenreduzierung durch aufwertende Rezyklierung. In der metallischen Fraktion sind toxische Schwermetalle enthalten, sodass Rückstände mit solchen Anteilen (oberhalb von gesetzlichen Grenzwerten) identifiziert und separiert werden müssen, um einen geeigneten Ausgangsstoff für die Rezyklierung zu erhalten. Andere in den Rückständen enthaltene Schwermetalle sind rar, sodass das Abtrennen von z. B. Zinn, Molybdän, Wolfram und Kobalt zur Verwendung als Sekundärrohstoff für die Kreislaufwirtschaft ökonomisch ist. Durch die Rezyklierung dieser Sekundärrohstoffe werden diese dem Stoffkreislauf nicht entzogen und die Inanspruchnahme von Primärrohstoffen wird reduziert.

Im Verbundprojekt ASHCON wird die Verwendung von Rückständen aus der Müllverbrennung als Ersatzbaustoff untersucht. Hierzu werden durch die Projektbeteiligten die Wechselwirkungen der Reststoffe mit Betonausgangsstoffen und den daraus resultierenden Veränderungen der Frisch- und Festbetoneigenschaften betrachtet, um die Eignung für Recycling-Betone nachzuweisen. Durch die Fraktionierung der Reststoffe zur Separation der Gemengeanteile in Wert-, Stör- und Schadstoffe und der Charakterisierung von Eingangs-, Zwischen- und Endprodukten wird die Aufwertung des ursprünglichen Deponiematerials als Ausgangsmaterial zum hochwertigen Sekundärrohstoff vorgenommen und tiefgreifend untersucht. Im Projekt ASHCON ist AiNT eingebunden, um die Anwendung der eigenen Analysetechnologien für die zerstörungsfreie Charakterisierung der Aschen zu erproben und zu optimieren. Die Vorteile der Messungen mittels Prompt-Gamma-Neutronen-Aktivierungs-Analyse bieten im Rahmen dieses Projektes den Mehrwert, dass unabhängig von den Probeneigenschaften eine integrale Elementanalyse des Eingangsmaterials sowie den Zwischen- und Endprodukten erfolgen kann. Hierdurch können Störstoffe identifiziert werden und Sortierverfahren bzgl. der Leistungsfähigkeit zur Sortierung von Wertstoffen in Echtzeit überwacht und gesteuert werden.

Zur Beurteilung des Einflusses der Reststoffe auf diverse Eigenschaften des Recyclingbetons erfolgen eingehende Untersuchungen, woraufhin angepasste Konzepte zur Herstellung von Ersatzbaustoffen mit den Rückständen der Müllverbrennung praxisorientiert erarbeitet werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes ASHCON wird durch AiNT die Leistungsfähigkeit der Prompt-Gamma-Neutronen-Aktivierungs-Analyse für die Bestimmung der Gehalte an Schadstoffen und Störelementen bewertet, um die sichere Einhaltung von Grenzwerten durch eine kontinuierliche Analyse bei industrieller Anwendung zu gewährleisten. Es ist avisiert, dass der Nachweis der Unterschreitung von gesetzlichen Grenzwerten auch durch die von AiNT entwickelte Technologie erfolgt. Zudem werden Optimierungen erarbeitet, um die Sensitivität weiter zu verbessern, die Messzeit zu reduzieren und die Auswertung der komplexen hochenergetischen Gamma-Spektren zu beschleunigen. Anhand der experimentellen Analysen und der gewonnenen Erkenntnisse wird eine Messanlage für den spezifischen Anwendungsfall ausgelegt und die Entwicklung der Neutronenaktivierungsanalyse für den Einsatz im Recycling vorangetrieben.

AiNT entwickelt und erprobt Messanlagen zur Elementanalyse auf Grundlage der Prompt-Gamma-Neutronen-Aktivierungsanalyse (PGNAA). Diese Messanlagen ermöglichen eine zerstörungsfreie Elementanalyse unterschiedlichster Materialien und grenzen sich von bestehenden Verfahren dadurch ab, dass das Messgut als Ganzes und ohne Probenvorbereitung analysiert wird. Bei einer Messung wird ein Gamma-Spektrum aufgenommen, dessen Auswertung die vollständige Elementzusammensetzung des Materials ermöglicht. Vorteilhaft ist hierbei, dass, abgesehen von einer Vorzerkleinerung größerer Körner, keine Probenvorbereitung erforderlich ist und zwischen Probenahme und Analyse kurze Zeitspannen liegen und somit die Ergebnisse den Projektbeteiligten zeitnah zur Verfügung gestellt werden.

Im Verbundprojekt ASHCON sind die folgenden öffentlich-rechtlichen Institutionen und privatwirtschaftliche Unternehmen beteiligt:

Technische Hochschule Köln
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fachhochschule Münster
RWTH Aachen
Aachen Institute for Nuclear Training GmbH
Fertigbeton Rheinland GmbH & Co. KG
METTEN Stein+Design GmbH & Co. KG

Das Projekt ASHCON wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen 033R258B im Rahmen der Maßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin)“ gefördert. Das Förderprogramm ReMin ist Teil des Rahmenprogrammes „Forschung für nachhaltige Entwicklung – FONA“.