Englische Übersetzung des Titels: Recycling processes within the construction sector : control of future substance flows using gypsum as an example

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Abstract

Ziel der Arbeit ist es, den Bestand des Stofflagers im Bauwesen im Hinblick auf seine Eigenschaft als zukünftigen Input für die Reduktionswirtschaft und damit als Ressource für die Bauwirtschaft von morgen zu beschreiben. Hierzu wird der Begriff des Dispersionsgrads eingeführt, der mit Hilfe qualitativer Parameter Art und Ausmaß der Verteilung eines Stoffes in einem Produkt unter dem Gesichtspunkt einer effizienten Kreislaufführung beschreibt. Aggregiert man die Dispersionsgrade eines Stoffs über alle Produkte, in denen dieser Stoff vorkommt, ergibt sich die qualitative Zusammensetzung des Stofflagers für diesen Stoff und damit eine Planungsgröße für die Reduktionswirtschaft. Für eine Dynamisierung des Modells wird die durchschnittliche Lebensdauer eines Produkts sowie deren Streuung geschätzt. Zur Schätzung der Mengen eines Stoffes wird eine systemische Darstellung herangezogen, so dass die bestehende Datenunsicherheit minimiert wird. Die Modellierung des Lagers als Durchflussreaktor aus qualitativ-zeitlich unterschiedlichen Elementen erlaubt die Prognose über Mengen, Qualitäten und Zeitpunkte zukünftiger Abfälle. Die Anwendung des Modells erfolgt am Beispiel von Gips. Bedingt durch synthetische Gipsquellen (Rauchgasentschwefelung) steigt die Verwendung von Gips im Baubereich seit etwa 1985 stark an, es muss jedoch infrage gestellt werden, inwieweit dieser Bedarf auch in Zukunft über das Jahr 2030 hinaus gedeckt werden kann. Es müssen Konzepte für den Umgang mit dem bereits in näherer Zukunft zu erwartenden stark anschwillenden Abfallstrom formuliert werden. Untersuchte Szenarien sind: Welche Auswirkungen besitzt ein Verzicht auf die Kohleverbrennung? Welche Menge an kreislaufgeführtem Gips ist für die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit erforderlich? Welche Anforderungen werden an die recyclinggerechte Konstruktion neuer Gipsprodukte mit niedrigeren Dispersionsgraden und längeren Lebensdauern gestellt?

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

The thesis examines the dynamics and the composition of the substances in the construction sector to proof that the alreaday built environment may serve as a resource for future construction activity just as natural resources. The qualitative distribution of the substances is described by the degree of dispersion, a newly introduced figure to describe the extension to which substances are spread in the technosphere and thus their readiness for future recycling. The aggregation of all degrees of dispersion over all products in which this substance occur provides an efficient planning measure for the currently establishing reduction economics. The dynamics of the system is modeled by calculating average life-spans of products and fitting them into a cohorte analysis. The current volumes and masses of a substance within the construction sector are approximated by a systemic approach. The resulting model of a throughput reactor enables the prediction of quantities and composition of future waste generation showing the masses already fit for recycling and those that need further consideration and treatment. The model is applied to gypsum, a highly distributed yet not harmful or toxic substance within the construction sector. The use of gypsum is more than doubled since the last 15 years due to synthetic gypsum from flue gas desulfurization. With the help of the model the following scenarios are examined: how does a stop of coal combustion affect the availability of gypsum? To which extent is the technospherical stock able to substitute natural resources? Which requirements are imposed to a substainable recycling-fit construction of gypsum products with low degrees of dispersion and long lifetimes? How can we deal with future generation that will be 5-6 times larger than the current volumes? Which consequences can be derived for actors in the reduction sector?