Forschungsprojekte

Das Forschungsprojekt widmet sich der klimaneutralen Transformation der Industrie am Beispiel von NRW. Ziel ist es, nötige Transformationsschritte und Technologieoptionen aufzuzeigen und ihre Wirksamkeit, Stärken und Schwächen sowie Chancen und Risiken zu untersuchen.

Im Zuge der weiteren Planung der CO₂-Infrastruktur für Transport, Speicherung und Nutzung im Rahmen von CCUS wird zunehmend deutlich, dass hohe Anforderungen an die Reinheit des abgeschiedenen CO₂ gestellt werden. Nur dann ist eine Weiterverwendung oder dauerhafte Speicherung möglich. Derzeit werden CC-Technologien entsprechend mit einem erheblichen apparatetechnischen Aufwand und Stromeinsatz für Gasreinigungsanlagen für die Abtrennung unerwünschter Begleitstoffe geplant. An dieser Stelle setzt dieses Projekt an. Es soll ein innovatives Konzept untersucht werden, mit dem dieser Aufwand deutlich gesenkt werden könnte.

Zur Bewertung von Spurenelementemissionen bei der Zementklinkerherstellung sind präzise Stoffbilanzen und aktuelle Transferfaktoren unerlässlich. Veraltete Daten erschweren den Einsatz moderner, CO₂-neutraler Roh- und Brennstoffe. Das Projekt zielt auf eine Aktualisierung der Transferfaktoren zur Unterstützung von Industrie, Umwelt und Klimaschutz ab.

Die Oxyfuel-Technologie soll mittels einer dynamischer Prozesssimulation qualitativ untersucht werden. Hierdurch wird eine Grundlage für die Regelung und Optimierung von Oxyfuel-Anlagen entwickelt, wodurch diese, für die CO₂-Reduktion höchst relevanten Technologie, schneller implementiert werden kann.

Im AiF- Projekt EVCAZ soll die energetische und stoffliche Verwertung von carbonfaserhaltigen Abfällen im industriellen Maßstab im Zementwerk demonstriert werden. Zentrale Aufgaben sind die Evaluation des Umsatzerfolgs der CF-Fasern, die Erfassung entstehender Emissionen sowie die Betrachtung von Einflüssen auf den Prozess und die Klinkerqualität. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Einschätzung von Gesundheits- und Umweltrisiken sowie zur Beantwortung genehmigungsrelevanter Fragestellungen als Entscheidungshilfe für Zementwerkbetreiber zusammengefasst.

Ziel des Projekts ist die Untersuchung von Machine Learning-Verfahren zur Charakterisierung von alternativen Brennstoffen in der Zementherstellung. Hierzu wird eine öffentlich zugängliche Datenbank mit Brennstoffcharakteristika und Bildern erstellt. Mit diesen Informationen werden Algorithmen angelernt, auf ihre Robustheit getestet und Vorschläge für die Klassifizierung der Brennstoffqualität sowie deren Visualisierung im Leitstand gemacht.

In diesem Forschungsprojekt zum Urban Mining sollen alle mineralischen Stoffströme des anthropogenen Lagers untersucht werden, wie z.B. gemischter Bauschutt und Bodenaushub. Moderne sensor- und KI-gestützte Sortier- und Qualitätsüberwachungsverfahren sollen hochwertige Recyclingprodukte ermöglichen. Zudem sollen mittels mechanischer und thermischer Aufbereitungsverfahren zirkuläre Produkte entstehen, die als mineralische Ausgangsrohstoffe für nachhaltige Wertschöpfungsprozesse geeignet sind.

Die Verwendung klinkereffizienter Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur klimaneutralen Betonbauweise. Die technischen Einsatzmöglichkeiten dieser Zemente zur Herstellung von Fahrbahndecken werden im FE-Vorhaben „Nachhaltige Betonfahrbahndecken“ untersucht. Dabei werden auch rezyklierte Ausgangsstoffe für die Zementherstellung zur Schonung primärer Ressourcen und zur Förderung der Kreislaufwirtschaft zum Einsatz kommen.

Gemäß der CO₂-Roadmap sollen bis 2050 mindestens 50 % des Betons für Pflastersteine mit CEM II/C- oder vergleichbaren Zementen hergestellt werden. Der Nachweis, inwieweit dies in der Praxis der Herstellung zweischichtiger Betonpflastersteine umgesetzt werden kann, steht derzeit noch aus. Im Forschungsvorhaben werden Maßnahmen für Betonwarenhersteller entwickelt, welche die Herstellung klinkereffizienter Pflastersteine mit ausreichend hohem Frost-Tausalz-Widerstand sicherstellen.

Das Forschunsprojekt dient dazu, für Betone mit den neuen klinkereffizienten Zementarten sowie mit rezyklierten Gesteinskörnungen erstmalig systematische wissenschaftliche Erkenntnisse zum Abplatzverhalten im Brandfall und zu thermo-mechanischen und thermo-physikalischen Eigenschaften zu gewinnen.

Im Projekt Redol wird die Schließung von Materialkreisläufen am Beispiel der Stadt Zaragossa thematisiert. Dabei geht es um die festen Siedlungsabfälle, die eine ergiebige Quelle für die Herstellung von Kreislaufprodukten darstellen. Es sollen fünf Wertschöpfungsketten für feste Siedlungsabfälle in der Region Aragon ausgearbeitet werden, um durch eine industriell-urbane Symbiose kreislauffähige Produkte herstellen zu können.

Das vorliegende Projekt ist verknüpft mit „Dauerhaftigkeit von Betonen mit klinkereffizienten CEM II/C- und CEM VI-Zementen“. Es dient dazu, ergänzende Versuche zum Frostwiderstand durchzuführen.

Die Zukunft des Betonrecyclings nimmt hier konkrete Form an: Durch die gezielte Sequestrierung von CO₂ in Abbruchbeton untersucht das Projekt einen innovativen Ansatz zur verbesserten sortenreinen Trennung von Gesteinskörnung und Zementstein beim Rückbau. Die optimierte Trennung von Gesteinskörnung und Zementstein ermöglicht die Gewinnung wertvoller Sekundärstoffe und leistet damit einen wichtigen Beitrag zu Stärkung der Kreislaufwirtschaft im Baubereich zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele.

Im IGF-Forschungsprojekt 23643 N werden Zusammenhänge zwischen der Korngrößenverteilung verschiedener Zementkomponenten (Klinker, calcinierte Tone und Kalksteinmehl), ihrer Reaktivität und Einflüsse auf die Zementleistungsfähigkeit systematisch untersucht.

Die derzeitigen Anforderungen an (na)-Zemente führen dazu, dass calcinierte Tone aufgrund ihrer Alkaligehalte kaum als Hauptbestandteil in solchen Zementen eingesetzt werden könnten. Dabei ist bekannt, dass puzzolanische Stoffe zur Vermeidung einer AKR beitragen. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die systematische Untersuchung des Beitrags calcinierter Tone zur AKR-Vermeidung.

In dem Vorhaben werden die Leistungsfähigkeit und das Hydratationsverhalten ternärer Zemente (KQL) mit Klinker (K), calciniertem Ton (Q) und Kalkstein (L) sowie wesentliche Dauerhaftigkeitsaspekte von damit hergestellten Betonen systematisch untersucht.

In diesem Forschungsprojekt sollen die IR-Spektroskopie in Kombination mit mathematischen Werkzeugen (Chemometrie) als Analyseverfahren zur gezielten Charakterisierung silikatischer, vorrangig röntgenamorpher Stoffe sowie zur verlässlichen Bestimmung der Zusammensetzung von Stoffgemischen mit röntgenamorphen Stoffen (z.B. ternäre Zemente mit u.a. calciniertem Ton bzw. Recyclingmehl) evaluiert werden. Die für Zement erarbeiteten Erkenntnisse zur Methodik und Auswerteroutinen sollen danach hinsichtlich der Übertragbarkeit auf silikatische Gesteinskörnungen zur Bestimmung der Alkaliempfindlichkeit bewertet werden.

Calcinierte Tone als Zementhauptbestandteil sind wesentlicher Bestandteil der Dekarbonisierungsstrategie der Zementindustrie. Viele Tonvorkommen haben eisenreiche Verunreinigungen. Diese bilden bei der Calcinierung Hämatit, der das Produkt, den Zement und letztlich den Beton, rot färbt. Durch eine reduzierende Atmosphäre bei der Calcinierung und/oder Kühlung kann die Bildung von Hämatit vermieden werden. Systematische Erkenntnisse zu den Einflüssen der Nebenbestandteile in Tonen auf deren Reaktivität, die Emissionen und zementtechnische Eigenschaften liegen bislang kaum vor und sollen in dem Vorhaben systematisch untersucht werden.

In CaLby2030, the deployment of Calcium Looping technology (CaL) using Circulating Fluidised Bed reactors (CFB) in the cement industry will be investigated, aiming at efficient CO₂-Capture without compromising clinker production or product quality. A technology scale-up will be also evaluated in a German cement plant by exploring different retrofit possibilities. Besides the cement sector, the deployment of CFB-CaL technology in other relevant sectors will also be investigated.

In diesem IGF-Projekt sollten technisch-wissenschaftliche Grundlagen einer Minderung der Quecksilberfrachten im Abgasweg von Zementdrehrohrofenanlagen durch eine sorbensunterstützte Staubausschleusung sowie Möglichkeiten der Optimierung untersucht werden.

Das Transfer- und Vernetzungsprojekt ReInvent hat das Ziel, die BMBF-Fördermaßnahme KlimPro-Industrie fachlich und organisatorisch zu unterstützen.

Das Ziel des IGF-Vorhabens 21619 bestand darin, einen Schulungssimulator zu entwickeln, mit dem Lernende innerhalb einer Virtuellen Realität (VR) typische verfahrenstechnische Aufgaben insbesondere im Zusammenhang mit Kugelmühlen selbstständig lösen können.

lm Verbundprojekt „BetonQuali - Informations- und Qualifizierungsplattform“ des VDZ und seiner Projektpartner sollte bis 2019 eine Qualifizierungsmöglichkeit für an- und ungelernte Mitarbeitende in der Betonindustrie entwickelt und erprobt werden.

Eine zentrale Aufgabe des Projektes bestand darin, eine Qualifizierungsmöglichkeit für die gesamte Branche aufzubauen, die moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK) zur effizienteren Wissenserfassung und -vermittlung nutzt und für zahlreiche Nutzergruppen attraktiv ist.