Recycled construction and demolition waste as remineralizers: a sustainable use in the regeneration of degraded soils

Jedes Jahr erzeugt die Welt mehr als zehn Milliarden Tonnen Abfall durch das Bauen und Abreißen von Strukturen. Allein in Brasilien beläuft sich dieser Schutt auf etwa einhundert Millionen Tonnen jährlich – ein riesiger Haufen aus zerbrochenen Ziegeln, Beton und Mörtel, der oft auf Deponien landet. Während ein Großteil dieses Materials zerkleinert und als Straßenunterbau oder für neue Bauvorhaben wiederverwendet wird, ist eine andere Möglichkeit entstanden: Könnte dieser Schutt dazu verwendet werden, die Erde selbst zu heilen? Die Idee beruht auf einer einfachen Beobachtung. Viele Böden, insbesondere in tropischen Regionen, wurden durch Regen und Landwirtschaft abgetragen und haben die essenziellen Mineralien verloren, die Pflanzen zum Wachsen benötigen. Um dies zu beheben, geben Landwirte manchmal „Remineralisierer“ hinzu – pulverisierte Gesteine, die Nährstoffe wie Kalzium, Kalium und Eisen langsam wieder in den Boden abgeben. Diese Materialien wirken wie eine langsam freisetzende Nahrungsquelle für Nutzpflanzen und helfen dabei, die natürliche Fruchtbarkeit des Bodens ohne die hohen Kosten und den ökologischen Fußabdruck von Kunstdüngern wiederherzustellen. Die Frage, die sich die Forscher stellten, war, ob die zermahlenen Überreste unserer Städte demselben Zweck dienen könnten, indem sie ein Abfallproblem in eine Lösung für die Landwirtschaft verwandeln.

Um dies herauszufinden, sammelte ein Team von Wissenschaftlern der Universität von São Paulo und der Federal University of Catalão Proben von recyceltem Bau- und Abbruchabfall aus vier verschiedenen Städten in Brasilien: Araraquara, Piracicaba, Ribeirão Preto und Catalão. Sie raten nicht einfach, was sich in den Schutthaufen befindet; sie unterzogen das Material einer präzisen chemischen Untersuchung mittels einer Technik namens Neutronenaktivierungsanalyse. Bei diesem Prozess werden die Proben mit Neutronen in einem Kernforschungsreaktor beschossen, wodurch die Atome innerhalb des Materials vorübergehend radioaktiv werden. Durch die Messung der spezifischen Energie der Strahlung, die emittiert wird, während diese Atome in den Grundzustand zurückkehren, konnten die Wissenschaftler genau identifizieren, welche Elemente vorhanden waren und in welchen Mengen. Diese Methode ermöglichte es ihnen, zweiundzwanzig verschiedene chemische Elemente nachzuweisen, die von gewöhnlichen Nährstoffen bis hin zu Seltenen Erden reichen, und lieferte so einen vollständigen chemischen Fingerabdruck des Abfalls aus jedem Standort.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Zusammensetzung des Abfalls keineswegs einheitlich war. Obwohl alle Proben Elemente enthielten, die für das Pflanzenleben essenziell sind, wie Eisen, Kalzium und Kalium, variierte die spezifische Mischung erheblich, je nachdem, wo das Material herkam. Beispielsweise stachen die Proben aus der Stadt Catalão mit deutlich höheren Anteilen an Kalzium und Kalium sowie mit mehreren Seltenen Erden im Vergleich zu den Proben aus den anderen drei Städten hervor. Selbst innerhalb einer einzigen Stadt wiesen die Abfälle aus verschiedenen Haufen deutliche Unterschiede auf. Diese Variabilität deutet darauf hin, dass die chemische Zusammensetzung von recyceltem Bauabfall eng mit der lokalen Geologie und den spezifischen Arten von Gebäuden und Materialien verknüpft ist, die in dieser Region verwendet wurden. Die Forscher fanden heraus, dass Kalzium und Eisen die am häufigsten vorkommenden Elemente in den Proben waren, wobei Kalzium an einigen Standorten fast fünf Prozent des Gewichts und Eisen fast sechs Prozent erreichte, während die Kaliumwerte über die verschiedenen Standorte hinweg stark schwankten.

Die Sicherheit war ein primäres Anliegen, da die Anwendung von Abfällen auf landwirtschaftlichen Flächen voraussetzt, dass toxische Substanzen die Lebensmittelversorgung nicht kontaminieren. Die Studie überprüfte Schwermetalle und andere schädliche Elemente, die durch brasilianisches Recht reguliert sind, wie etwa Arsen und Cadmium. Die Analyse ergab, dass die Mengen dieser toxischen Elemente weit unter den gesetzlichen Grenzwerten lagen, was darauf hindeutet, dass das Material aus Sicht der Toxizität sicher ist. Die Studie hob jedoch auch eine bedeutende Hürde für die breite Anwendung hervor. Um offiziell als Bodenremineralisierer klassifiziert zu werden, muss das Material bestimmte Mindestschwellenwerte für die Gesamtmenge der bereitgestellten Pflanzennährstoffe erfüllen. Während der Abfall aus Catalão diese Anforderungen erfüllte, blieben die Proben aus den anderen drei Städten zurück, insbesondere bei ihrem kombinierten Gehalt an Kalzium- und Kaliumoxiden. Dies bedeutet, dass das Material zwar sicher, aber nicht automatisch ein Dünger ist; seine Wirksamkeit hängt vollständig von seinem spezifischen chemischen Rezept ab.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass recycelter Bauabfall echtes Potenzial als Werkzeug zur Regeneration degradierter Böden besitzt, aber nicht als ein einziges, einheitliches Produkt behandelt werden kann. Die chemische Diversität, die in den vier Städten gefunden wurde, beweist, dass eine Charge Schutt aus einem Ort ein hervorragender Bodenverbesserer sein kann, während eine Charge nur wenige Kilometer entfernt vielleicht nicht genügend Nährstoffe enthält, um nützlich zu sein. Dieser Befund unterstreicht die Notwendigkeit sorgfältiger Tests und Auswahl, bevor solche Materialien auf landwirtschaftlichen Flächen angewendet werden. Anstatt einer Pauschallösung legt die Studie nahe, dass die Zukunft der Verwendung von Bauabfällen in der Landwirtschaft darin liegt, die einzigartige chemische Signatur jeder lokalen Quelle zu verstehen. Indem man die richtige Art von recyceltem Material auf den richtigen Boden abstimmt, könnte es möglich sein, den Kreislauf des städtischen Abfalls zu schließen und gleichzeitig das Land zu heilen, das uns ernährt.