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Jedes Jahr fallen in Deutschland rund sechs Millionen Tonnen Rostasche – auch Müllverbrennungsschlacke genannt – beim Verbrennen von Siedlungsabfällen an. Ein interdisziplinäres Forschungskonsortium will die Rückstände künftig doppelt nutzen: als CO₂-Speicher und als Ersatzbaustoff. Für das Projekt KARMA haben sich die Technische Hochschule Köln (TH Köln), die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH Aachen), der Bergische Abfallwirtschaftsverband (BAV) und der Entsorgungsfachbetrieb REFER zusammengetan. Gemeinsam entwickeln sie ein Verfahren, das Kohlendioxid – etwa aus Deponiegas – dauerhaft in aufbereiteter Rostasche bindet und sie anschließend im Straßenbau oder in der Betonherstellung einsetzbar macht.

KARMA steht für Karbonatisierung von Müllverbrennungsaschen und ist Teil des Förderwettbewerbs CCU-Modellregionen NRW des nordrhein-westfälischen Wirtschaftsministeriums. CCU ist die Abkürzung für Carbon Capture and Utilization und bezeichnet die Abscheidung und anschließende Nutzung von Kohlendioxid. Bis Mitte 2028 fließen gut eine Million Euro Förderung in das Vorhaben.

Zwei Verfahren im Vergleich

Der Ausgangspunkt ist ein chemischer Prozess namens Karbonatisierung. Bevor er stattfinden kann, durchläuft die Rostasche mehrere Aufbereitungsschritte: Metalle werden zurückgewonnen, Sieb- und Sortierschritte reinigen das Material zu einer Fertigasche. Die darin enthaltenen mineralischen Bestandteile – insbesondere alkalische Oxide wie Calcium- und Magnesiumoxid – reagieren mit Kohlendioxid und binden es dauerhaft in Form stabiler Karbonate. Diese Fähigkeit zur Mineralisierung macht die Rückstände für KARMA interessant: Aus einem Abfallprodukt soll ein klimapositiver Sekundärrohstoff werden. Am Entsorgungszentrum Leppe bei Lindlar bauen die TH Köln und die RWTH Aachen derzeit eine technische Versuchsanlage auf. REFER liefert die aufbereitete Hausmüllverbrennungsasche. Ziel ist es, den Karbonatisierungsprozess unter möglichst realistischen Bedingungen zu untersuchen. 

Welche Methode CO₂ am effizientesten in der Asche bindet, ist eine der zentralen Fragen des Projekts. Das Team verfolgt zwei Ansätze. Bei der Nasskarbonatisierung reagiert die Asche unter Wasser mit CO₂. Das erhöht die CO₂-Aufnahmekapazität, erfordert aber anschließend einen energieaufwendigen Trocknungsschritt. Die feuchte Karbonatisierung kommt mit weniger Wasser aus, hat jedoch einen anderen Nachteil: Auf der Ascheoberfläche bildet sich schnell eine dichte karbonatisierte Schicht, die das weitere Eindringen von CO₂ in die Partikel blockiert. Die gespeicherte Menge fällt dadurch geringer aus. Die Versuchsanlage ist so ausgelegt, dass sich beide Verfahren mit ihr durchführen und direkt vergleichen lassen.

Vom Rückstand zum Ersatzbaustoff

Nach der Karbonatisierung richtet sich der Blick auf die bauliche Verwertung. In ungebundener Form könnte die behandelte Asche Kies oder Sand im Straßen- und Erdbau ersetzen – natürliche Rohstoffe, deren Gewinnung selbst energieintensiv ist. Parallel prüfen die Forschenden, ob sich das Material auch als Bindemittel in der Betonherstellung eignet. Das setzt eine definierte und gleichbleibende Qualität voraus. Deshalb gehören Versuche zur weiteren Aufbereitung und sortenreinen Zerkleinerung ebenfalls zum Forschungsprogramm.

Am Ende stehen drei Fragen: Wie viel CO₂ lässt sich dauerhaft in der Asche speichern? Welches Verfahren bietet das günstigste Verhältnis zwischen Aufnahmekapazität und Energieaufwand? Und unter welchen Bedingungen wird aus dem Verbrennungsrückstand ein verlässlich einsetzbarer Baustoff? Antworten sind zum Ende des Projekts im Jahr 2028 zu erwarten.

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