Vom Abfall zur Rohstoffquelle

Österreich – das Land der Berge. So hübsch die alpine Idylle auch anzusehen ist, so störend kann sie schenll im Alltag und vor allem bei der Fortbewegung werden. Schon seit Jahrhunderten greift man deshalb zum Werkzeug und bohrt Löcher in den Berg, um unterschiedliche Orte und Regionen mit­einander zu verbinden. Der älteste Straßentunnel Österreichs – das Sigmundstor (besser bekannt als „Neutor“) in Salzburg – entstand bereits 1756. 

Nicht umsonst ist Österreich unumstrittener Vorreiter in Sachen Tunnelbau, seit in den 1950er-Jahren die „Neue Österreichische Tunnelbaumethode“ entwickelt wurde. Da man nun weiß, wie es am besten geht, scheut man nicht davor zurück, Österreichs Landschaft wie einen Schweizer Käse zu durchlöchern. Die enorme Zunahme der individuellen Mobilität und die Fokussierung zu urbanen Lebensräumen tragen zusätzlich dazu bei, die Verkehrswege zunehmend unter die Oberfläche zu verlagern. 

Rund 300 Kilometer Tunnel sind in der Alpenrepublik derzeit in Bau oder in Planung. Doch das stellt die Baubranche vor ein neues Problem. Wohin mit den Unmengen an Ausbruchmaterial, die pro Tunnelprojekt aus dem Berg oder dem Untergrund gebohrt und gesprengt werden? Nur zum Teil gelangt das dabei anfallende Gestein als Betonzuschlag wieder zurück in den Tunnel oder wird als Schüttmaterial zum Beispiel für Dämme verwendet. Das anfallende Ausbruchmaterial gehört abfallrechtlich zur Kategorie des Aushubmaterials, das den mengenmäßig größten Abfallstrom in Österreich darstellt.

Deponien für Brenner-Basistunnel

Mit seinen 55 Kilometern Länge zählt der Brenner-Basistunnel zu einem der derzeit größten Tunnelprojekte. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 2025 wird der zweiröhrige Eisenbahntunnel, der künftig Innsbruck mit dem italienischen Ort Fortezza verbinden wird, nach dem Schweizer Gotthard-Basistunnel der zweitlängste Eisenbahntunnel der Welt sein. Insgesamt werden bei diesem Projekt ungefähr 22 Millionen Kubikmeter Ausbruchmaterial aus dem Berg befördert – rund 60 Prozent davon entfallen auf die österreichische Seite. 

Ein Teil des Materials ist hochwertiges Gestein, das durchaus als Baumaterial bei den weiteren Arbeiten Verwendung findet. Der Brixner Granit in Mauls eignet sich zum Beispiel als Betonzuschlagstoff. Auch als Schüttmaterial bei Hinterfüllungen und Dammschüttungen kann das Ausbruchmaterial zum Einsatz kommen. Übrig bleiben danach rund 17 Millionen Kubikmeter Gesteinsmaterial, die auf fünf eigens dafür vorgesehenen Deponien – alle auf der österreichischen Seite – landen. 

Die größte Deponie auf Tiroler Seite wird das Padastertal mit einem Volumen von 7,7 Millionen Kubikmeter darstellen. „Die Anbindung der Deponie Padaster erfolgt über einen eigens errichteten Zugangsstollen, es entsteht also kein Lkw-Verkehr im Tal“, so Konrad Bergmeister, Vorstandsdirektor der Brenner-Basis­tunnel SE und obendrein Professor an der Universität für Bodenkultur Wien. Das Gestein soll irgendwann – so der Plan – wieder von Wald und Wiesen überwachsen werden. 

Millionen gehen durch die Lappen

„Bei einem 30 Kilometer langen Verkehrstunnel mit zwei Röhren fallen zirka fünf Millionen Kubikmeter Ausbruchmaterial an“, erklärt Robert Galler vom Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben. „Anstatt das Material einer sinnvollen Nutzung zuzuführen, wird es in Deponien eingebaut“, kritisiert er. Als Leiter des Ende 2012 gestarteten EU-Projekts „Dragon“ (Development of Resource-efficient and Advanced underGrOund techNologies) wird er sich künftig mit der Verwertung von Tunnelausbruchmaterial beschäftigen. 

Gerade in einem kleinen Land wie Österreich werde es immer schwieriger, Rohstoffbetriebe zu eröffnen, auf der anderen Seite werde wertvoller Rohstoff nicht verwendet. Wie es anders geht, hat bereits das Nachbarland Schweiz vorgelebt. „Die Schweiz machte mit diesem Material, das beispielsweise beim Bau des Lötschberg- und des Gotthard-Basistunnels angefallen ist, positive Erfahrungen und Millionen“, so Galler in einem Interview mit der „Kleinen Zeitung“. Denn anders als in der Schweiz fällt das beim Tunnelbau anfallende Material in den EU-Staaten nicht unter das Mineralrohstoffgesetz, sondern unter die Abfallgesetzgebung. 

In Österreich ist man diesbezüglich noch lange nicht so weit. „Es werden im Zuge eines Tunnelbaus 20 verschiedene Kriterien im Vorfeld erhoben, leider sind die Rohstoffvorkommen hier noch nicht dabei“, kritisiert Galler.

In den nächsten Jahren werden europaweit circa 800 Millionen Tonnen an mineralischen Ressourcen im Zusammenhang mit dem Bau von Tunnels, Metros oder Untertagekraftwerken anfallen, die möglicherweise in der Ziegel-, Stahl- beziehungsweise Glasindustrie einer weiteren sinnvollen Verwendung zugeführt werden können. 

Analyse vor Ort

„Aus technischer Sicht sollte Tunnelausbruchmaterial nicht länger dem Abfall­begriff untergeordnet werden, wie dies rechtlich aktuell der Fall ist. Vielmehr ist es dem Primärrohstoff zuzuordnen, arbeitet die Rohstoffindustrie doch mit denselben Ausbruch- beziehungsweise Aushubmethoden“, betont Galler. In Zukunft könnte bereits bei der Wahl einer Tunneltrasse auch der Rohstoff berücksichtigt werden, der im Zuge der Bauarbeiten zutage tritt. 

Um diesen optimal verwenden zu können, soll im Zuge des mit 4,5 Millionen Euro dotierten EU-Projekts ein Prototyp für eine automatisierte Onlineanalyse entwickelt werden, die das Ausbruchmaterial unter Tage direkt hinter dem Bohrkopf der Tunnelbohrmaschine aufgrund von physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften untersucht und für eine spätere Verwendung trennt. Zum Einsatz kommen dabei unter anderem fotooptische Technologien, Röntgen-, Gammastrahlen sowie Mikrowellen-Einheiten, um den kontinuierlichen Massenstrom des Materials zu analysieren.

Eine der Herausforderungen liegt dabei neben der Wahl der optimalen Vortriebsmethode in der Geschwindigkeit der Analyse, da der Materialtransport mit circa ein bis drei Meter pro Sekunde erfolgt. Zudem müssen die Systeme den rauen Umgebungsbedingungen des Tunnels standhalten, da sie direkt auf dem Kopf der Tunnelbohrmaschine montiert werden. Nach abgeschlossener Analyse kann das Ausbruchmaterial je nach Ergebnis entweder direkt vor Ort als Betonzuschlagstoff verwendet werden oder in anderen Industriebereichen zum Einsatz kommen. 

Einsparungspotenzial

Das deklarierte Ziel des Dragon-Projekts ist es, die Nutzung von Ausbruchmaterial zu maximieren, um so die Versorgung mit mineralischen Rohstoffen innerhalb der europäischen Staaten zu optimieren. Schätzungsweise können dadurch jährlich sekundäre Bodenschätze im Wert von rund 150 Millionen Euro generiert werden. 

Neben massiven Kosteneinsparungen sollen aber auch ökologische Gesichtspunkte nicht außer Acht gelassen werden, so Galler. Durch eine gesteigerte Wiederverwertung des Ausbruchmaterials vor Ort würden sich auch die C02-Emissionen sowie die Flächennutzung für die Entsorgung wesentlich reduzieren lassen. 

Dank dieser Maßnahmen soll die Bauindustrie dem Ziel „‚Zero Waste‘ im Untertagebau“ einen deutlichen Schritt näher kommen.

Forschungsprojekte

Bereits seit 2008 widmete sich ein Forschungsprojekt der Österreichischen Bautechnik-Vereinigung dem Thema „Ressourcenschonender Tunnelbau“. Im Rahmen des dreijährigen Projekts wurde untersucht, wie das Tunnelausbruchmaterial als Primärrohstoff – beispielsweise für Beton – wiederverwendet werden kann. Der Abschlussbericht ist auf www.bautechnik.pro unter Arbeitskreise & Forschungen zu finden.

Auf Grundlage dieser Erkenntnisse soll nun im Rahmen des Projekts Dragon auf europäischer Ebene weitergeforscht werden. Im Projekt Dragon soll ein System entwickelt werden, das eine automatische Online­analyse des Ausbruchmaterials vornimmt, dieses Material jeweils nach der entsprechenden Qualität auftrennt bzw. danach einer weiteren Nutzung zuführt. Diese Technologie soll als eigenes Teil einer Tunnelbohrmaschine in die Ausbrucharbeiten integriert werden. Die Projektergebnisse werden dazu beitragen, dass möglichst gar keine „Abfallprodukte“ aus dem Tunnelbau mehr anfallen werden.

Projektpartner der Montanuniversität sind die Unternehmen Porr Bau GmbH (Ö), Herrenknecht AG (D), B+G Betontechnologie + Materialbewirtschaftung AG (CH), Jacques Burdin Ingenieur Conseil (FR), PE North West Europe Limited (UK) und Indutech instruments GmbH (D).