Projekt Multifunktionale RC-Filtersubstrate aus Mauerwerkbruch zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen

15.08.2025

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner + Förderer

In Siedlungsgebieten wird Regenwasser bisher so schnell wie möglich über Kanalnetze abgeleitet. Die Folgen daraus sind eine geringere Verdunstung und Speicherung des Wassers in bebauten Gebieten und dadurch die die Störung des Wasserkreislaufs mit Auswirkungen auf Kleinklima und Grundwasserneubildung sowie ein verstärkter Regenabfluss von versiegelten Flächen, der Klär- und Regenwasseranlagen belastet. Diese Vorgehensweise befindet sich im Umbruch, um den natürlichen Wasserkreislauf bewohnter Gebiete auf ökologische Weise ins Gleichgewicht zu bringen. In den Vordergrund treten unterschiedliche Möglichkeiten der Rückhaltung und Versickerung von Regenwasser, die auch mit dem Begriff „Schwammstadt“ umschrieben werden. Im Projekt soll die Eignung verschiedener mineralischer Filtermaterialien aus Recycling-Granulaten mit und ohne Bakterienbewuchs zur Retention und Reinigung von Niederschlagswässern nachgewiesen und bewertet werden.

Bislang werden i.d.R. natürliche Primärsande als Filtersubstrate eingesetzt. Erwartet wird jedoch, dass sich insbesondere sekundäre Recyclinggranulate (RC-Granulate) besonders gut als Substrat eignen, um eine effektive und langanhaltende Filterwirkung zu erzielen. Im Forschungsvorhaben sind RC-Granulate aus Kalksandsteinbruch, Porenbetonbruch und spezielle hydrothermal gehärtete Granulate aus diesen Materialien als Filtersubstrate vorgesehen. Die angestrebte Versickerung von gefiltertem Regenwasser vor Ort in urbanen Zentren wird mit dem Begriff der "Schwammstadt" umschrieben.

Im Forschungsvorhaben werden aufbereitete RC-Materialien charakterisiert und aus ausgewählten Materialien Hydrothermalgranulate hergestellt. Die verschiedenen Filtermaterialien sollen als Filterbaustoff für Regenwasser verwendet und die maximale Filterleistung in Abhängigkeit von der stofflichen Zusammensetzung und Porosität der Filtersubstrate sowie des Schadstoffgehalts des zu reinigenden Regenwassers untersucht werden. Weiterhin wird der Einfluss einer Besiedelung der Granulate mit Sulfat reduzierenden Bakterien auf die Verbesserung der Reinigungsleistung untersucht. Die Analytik der Niederschlagswässer vor und nach dem Filterprozess gibt Aufschluss über die Reinigungsleistung der ausgewählten Substrate.

• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich Baustofftechnologie
• Forschungsinstitut der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
  Entenfangweg 15
  30419 Hannover
• Bimolab gGmbH
  Am Kuhfuß 21
  59494 Soest
• Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien
  Badgasteiner Straße 3
  28359 Bremen

Recycling-Filtersubstrate aus Mauerwerkbruch zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen

Das schnell über versiegelte Flächen abgeleitete Regenwasser in Städten verringert die Verdunstung und Speicherung des Wassers im Boden und stört den Wasserkreislauf. Um den natürlichen Wasserkreislauf nachhaltiger zu gestalten, gewinnen Rückhaltung und Versickerung des Regenwassers an Bedeutung. Solche Maßnahmen werden heutzutage unter dem Begriff „Schwammstadt“ zusammengefasst.

Im Projekt werden die Filterleistungen verschiedener Recyclinggranulate (RC-Granulate) aus Kalksandsteinbruch und Porenbetonbruch untersucht. Darüber hinaus werden aus diesen Ausgangsmaterialien über einen chemisch-hydrothermalen Stoffumwandlungsprozess Hydrothermalgranulate (HTG) hergestellt. Die HTG zeichnen sich durch eine geringe Rohdichte, eine hohe Wasseraufnahme, einen hohen Anteil an Meso- und Mikrokapillarporen sowie eine relativ große spezifische Oberfläche aus. Diese Merkmale ermöglichen eine effektive Filterung von Schadstoffen und machen sie zu vielversprechenden Substraten für die Reinigung von Niederschlagswässern.

Die RC-Filtersubstrate zeigen großes Potenzial für den Einsatz als Retentionsbodenfilter, die speziell zur Abtrennung von Schwermetallen wie Kupfer, Zink und Blei entwickelt werden. Diese Metalle gelangen häufig mit Niederschlagsabflüssen in das Wassersystem und können Umweltprobleme verursachen. Die Filterleistung der Substrate soll zusätzlich durch gezielte Anpassungen an die HTG-Eigenschaften und die Besiedelung mit Mikroorganismen optimiert werden. Auf diese Weise könnte ein innovatives und nachhaltiges Filtersystem entstehen, das zur Verbesserung der Wasserqualität und zum Schutz von Ökosystemen beiträgt.

Die Herstellung der HTG wurde im vorangegangenen Projekt HYGETRA entwickelt. In Folgeprojekten werden die HTG für die Anwendung als Filtermaterialien für spezifische Anforderungen optimiert. Die Anwendung der HTG als Retensionsbodenfilter zur Abscheidung von Phosphat wird derzeit im Projekt BoFi+ untersucht.

Projektpartner

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Forschungsinstitut der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
Bimolab gGmbH
Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien - IWT

Förderung

Das Projekt „Multifunktionale RC-Filtersubstrate aus Mauerwerkbruch zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen“ wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) - Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)