Projekt- und Abschlussarbeiten

Masterarbeit – Themenvorschlag

Problemstellung und Ziel:
Im Jahr 2017 fielen in Deutschland nach offiziellen Statistiken 6.154 kt Kunststoffabfälle an, wovon 1224 kt in Rest- und Sperrabfall entsorgt wurden (conversio, 2018). Die Bestimmung der über Rest- und Sperrabfall entsorgten Kunststoffabfallmengen ist mit hohen Unsicherheiten behaftet, da der Einsatz von Kunststoffen in diversen Produkten und Verbunden sowie die heterogene Zusammensetzung dieser Abfallfraktionen eine repräsentative Beprobung erschwert. Zu den im Rest- und Sperrabfall erfassten Kunststoffabfällen zählen beispielsweise reine Kunststoffprodukte, wie Kunststoffverpackungen oder Abfallsammelbeutel, aber auch diverse Verbundprodukte (z.B. Verbundverpackungen, Hygieneprodukte, Textilien, Elektro- und Elektronikaltgeräte, Möbel, etc.) mit variierenden Kunststoffgehalten.

Im Rahmen der ausgeschriebenen Masterarbeit sollen die in offiziellen Statistiken angegeben Kunststoffabfallmengen in Rest- und Sperrabfall anhand von zwei unterschiedlichen Schätzmethoden auf Plausibilität geprüft werden. Bei den anzuwendenden Ansätzen handelt es sich um eine abfallseitige Abschätzung der Kunststoffanteile im Abfall und eine produktseitige Abschätzung der konsumierten und als Abfall anfallenden Kunststoffe aus diversen Anwendungen. Im Rahmen der abfallseitigen Abschätzung sollen über Sortieranalyseergebnisse und eine Ermittlung der Kunststoffanteile in verschiedenen Sortierfraktionen die Kunststoffanteile in Rest- und Sperrabfall hochgerechnet werden. Bei der produktionsbezogenen Abschätzung sollen Kunststoffmengen anhand von Produktions- und Konsumstatistiken in Kombination mit
Lebensdauern je Produktgruppe abgeschätzt werden.

Erwartetes Ergebnis der Masterarbeit sind belastbare Aussagen zu plausiblen Wertebereichen für Kunststoffabfallmengen und -zusammensetzungen. Diese Daten sollen als Grundlage zur Diskussion vorhandener Recyclingpotenziale sowie fossiler Kohlenstoffanteile in den Inputs von thermischen Verwertungsanlagen dienen.

Methoden:
Im Rahmen der Masterarbeit sind umfassende Literaturrecherchen durchzuführen und Statistiken zu Abfallmengen und -zusammensetzungen auszuwerten. Die Ergebnisse sind in einer Materialflussbetrachtung zusammenzuführen und zu diskutieren. In geringem Umfang sind auch experimentelle Arbeiten geplant, um anhand kunststoffhaltiger Abfallfraktionen aus Sortieranalysen Kunststoffanteile in verschiedenen Sortierfraktionen zu bestimmen.

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Kontakt:
Dr. Sarah Schmidt
Mail: sarah.schmidt[at]uni-kassel[dot]de
Tel.: +49 561 804-3954

Masterarbeit – Themenvorschlag

Problemstellung und Ziel:
Rostaschen aus der Hausmüllverbrennung (HMVA) stellen den mengenmäßig größten festen Rückstand aus der Abfallverbrennung dar. Nach entsprechender Aufbereitung kann die mineralische Fraktion der HMV-Asche als Baustoff eingesetzt werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes HMV-Öko-Beton (https://www.dbu.de/projekt_36064/01_db_2848.html) wird aufbereitete HMVA genutzt, um Gesteinskörnungen und Bindemittel in Beton teilweise zu ersetzen. Dadurch werden natürliche Rohstoffe geschont und CO2-Emissionen in Verbindung mit der Betonherstellung reduziert. Allerdings beinhaltet die HMV-Asche Salze und Schwermetalle, die zwar während der Nutzung in Beton weitgehend immobilisiert werden, aber nach dem Nutzungsende im Rahmen eines möglichen zweiten Lebenszyklus als Ersatzbaustoff freigesetzt werden könnten. Daher bedarf es der Untersuchung der Schadstofffreisetzung aus HMV-Asche-Betonbruch, um mögliche längerfristige Umweltgefährdungen zu bewerten und durch geeignete Maßnahmen auszuschließen.
Das Ziel dieser Masterarbeit ist, anhand von Säulenversuchen das Elutionsverhalten ausgewählter Salze und Schwermetalle zu untersuchen und Rückschlüsse auf das längerfristige Schadstofffreisetzungspotenzial zu ziehen.

Vorgehensweise und Methoden:
Die experimentellen Arbeiten werden im Technikum und Labor des Fachgebiets Ressourcenmanagement und Abfalltechnik durchgeführt und außerdem durch das Fachgebiet Hydrogeologie (Prof. Mellage) begleitet. Die HMVA-Betonprobekörper sowie konventionelle Betonprobekörper (als Referenz) werden bereitgestellt und sind im ersten Schritt mit einem Backenbrecher auf geeignete Korngrößen zu zerkleinern. Die erzeugten Materialien werden hinsichtlich Korngrößenverteilung, ausgewählter Elementgehalte im Feststoff sowie Porosität charakterisiert. Anschließend sind mit den erzeugten Materialien Säulenversuche (mindestens 2 Versuche je Betonprobe) unter wassergesättigten Verhältnissen nach DIN 19528 durchzuführen. Während der Versuche werden in regelmäßigen Abständen relevante Perkolat-Parameter (angelehnt an die Grenzwerte der Ersatzbaustoffverordnung) bestimmt (laufend: pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und durch externe Analysen für bestimmte Wasser-Feststoff-Verhältnisse: Cl, SO4, As, Cu, Cd usw.). Die Versuche sollen mindestens bis zu einem Wasser-FeststoffVerhältnis von 10 L/kg laufen, um einen Vergleich mit (im Rahmen des Forschungsprojektes HMV-Öko-Beton durchgeführten) Eluatkonzentrationen aus Schüttelversuchen bei W/F = 2 L/kg und W/F = 10 L/kg zu ermöglichen. Die Versuche sind in Hinblick auf Schadstofffreisetzungsdynamiken auszuwerten und vor dem Hintergrund bereitgestellter Daten aus dem Projekt HMV-Öko-Beton sowie relevanter Literatur zu diskutieren.

Die Masterarbeit wird gemeinsam am Fachgebiet Ressourcenmanagement und Abfalltechnik und am Fachgebiet Hydrogeologie betreut.

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Bei Interesse melden Sie sich bei:  Prof. Dr. David Laner