Gesteinskörnungen stellen die Basis moderner Verkehrsinfrastruktur dar. Kein Verkehrssystem und keine der derzeit praktizierten Bauweisen im Straßenbau kommt ohne erhebliche Mengen an Gesteinskörnungen aus. Angesichts der angekündigten Steigerung der Investitionen in Verkehrswege, aber auch des politisch gewollten Anstiegs des Wohnungsbaus soll die zukünftige Verfügbarkeit von Gesteinsprodukten hier hinterfragt werden. Da die Ansprüche an die Haltbarkeit und Qualität insbesondere der Straßen steigen und damit tendenziell auch ein steigender Anspruch an die Leistung der Gesteinskörnungen gestellt wird, ist ­ bei gegebenen und unveränderbaren Lagerstätten ­ die Frage zu diskutieren, ob und wie sich dies auf die Nutzungsdauern dieser Lagerstätten auswirken kann.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Bedarf und Produktion

Gesteinskörnungen stellen den größten Anteil an der Rohstoffnachfrage in Deutschland dar. Jährlich werden etwa 540 Millionen t Sande, Kiese und gebrochene Natursteine einschließlich Kalke und Tone nachgefragt. Diese Menge wird in Deutschland von etwa 1.600 Unternehmen in rund 3.200 Werken produziert. Die Werke sind relativ gleichmäßig in ganz Deutschland verteilt, so dass sich im Mittel eine geringe bis moderate Lieferentfernung zu den Abnahmestellen ergibt.

Bild: Rohstoffnachfrage in Deutschland [1000 t]

Die Branche beschäftigt mit 27.000 Mitarbeitern eine vergleichsweise geringe Zahl von Menschen. Wichtig für die politische Interessenvertretung des Industriezweiges ist, dass etwa mindestens 50 %, je nach Betrachtungsweise aber auch bis zu 80 % der Gesteinskörnungs-Produktion für öffentliche Aufträge verwendet werden. Wenngleich die Branche, wie auch deren Produkte in der Regel der Bevölkerung nur rudimentär bekannt sind, sind wir alle doch von diesen Erzeugnissen stets und ständig umgeben. Um einen Eindruck von dem Umfang an Gesteinskörnungen zu geben, der für die Aufrechterhaltung unseres modernen Lebens erforderlich ist, sei der Hinweis auf den Rohstoffverbrauch für die Herstellung eines konventionellen Wohngebäudes erlaubt, für welches allein ohne Keller bereits über 100 t Material benötigt wird. Wird ein Keller gebaut, verdoppelt sich diese Menge. Aber auch beispielsweise im Bereich der Energieversorgung werden große Mengen dieser Produkte verwendet. So werden für die Fundamente von Windrädern große Mengen Gesteinskörnungen verarbeitet. Grob gesagt benötigt man etwa 500 m³ Beton und damit rund 500 t Gesteinskörnungen je Megawatt Anlagenleistung. Für ein normales Windradfundament werden somit deutlich über 1.000 t Gesteinskörnungen verbaut. Der Verkehrswegebau bildet den wichtigsten Nachfrager für Gesteinskörnungen. Bezogen auf 1 km werden für die Errichtung einer Autobahn mit über 200.000 t spezifisch die meisten Mengen benötigt, jedoch selbst für Radwege ist der Bedarf mit über 10.000 t/km sehr beachtlich. Natürlich schwanken diese Werte je nach lokalen Voraussetzungen und Bauweise erheblich.

2 Verfügbarkeit

Der normale Verbraucher mag sich wenig Gedanken zu der Verfügbarkeit der Rohstoffe machen ­ sie sind einfach da. Dass das in Deutschland so ist, kann sicherlich als eine beachtenswerte Leistung der Gesteinsindustrie bewertet werden, da jedes einzelne Vorhaben von der Öffentlichkeit äußerst kritisch betrachtet wird und in der Regel nur gegen großen Widerstand durchzusetzen ist.

Bild: BGR Rohstoffpotenzial-Karte

Die geologischen Voraussetzungen für eine Gewinnung von Gesteinskörnungen in Deutschland sind dagegen gut. Mit wenigen Ausnahmen liegt eine recht gleichmäßige Verteilung brauchbarer Vorkommen von Locker- oder Festgesteinen über das gesamte Bundesgebiet vor. Diese Vorkommen sind so umfangreich, dass die Rohstoffe zur Herstellung der Gesteinskörnungen aus geologischer Sicht auch bei aktueller Produktionshöhe noch ­ teilweise für mehrere Jahrhunderte ­ ausreichend verfügbar sind. Gemäß der Definition der Nachhaltigkeit, dass diese dann gegeben ist, wenn die Chancen nachfolgender Generationen nicht gefährdet werden, erfolgt die aktuelle Gewinnung der Gesteinsrohstoffe somit nachhaltig.

Aber die Gewinnung der Rohstoffe setzt neben einer geologisch verfügbaren Lagerstätte auch die Erlangung einer Reihe von Genehmigungen voraus. In den entsprechenden, äußerst aufwendigen Verwaltungsverfahren sind vor allem verschiedenste Arten von Schutzgebieten zu beachten. Aber auch die derzeitige bzw. geplante Nutzung der Oberfläche wie auch die Interessen der Grundeigentümer und die politischen Rahmenbedingungen stehen einer Mineralgewinnung nicht selten entgegen. In einigen Regionen scheint die Verhinderung von Rohstoffabbau geradezu ein Ziel der Politik zu sein.

3 Ersatz durch Recycling?

In der politischen Diskussion wird gerne argumentiert, dass der Abbau von natürlichen Gesteinsvorkommen zukünftig nicht mehr erforderlich sein wird, da der Bedarf durch Recycling zu decken ist. Betrachtet man die Möglichkeiten des Recyclings, so stellt man zunächst fest, dass in Deutschland jährlich rund 192 Millionen t mineralische Baustoffbauabfälle anfallen. Allein diese Zahl, die nur rund ein Drittel des Bedarfs an Gesteinsrohstoffen beträgt, zeigt, dass ein vollständiger Ersatz natürlicher Gesteinskörnungen nicht möglich ist. Berücksichtigt man zusätzlich, dass ein nennenswerter Teil dieser Abfälle aufgrund ihrer Eigenschaften nicht oder nur bedingt geeignet ist und entweder zu beseitigen ist (aktuell rund 8 %) bzw. aus qualitativen Gründen einer sonstigen Verwertung, wie dem Deponiebau oder der Verfüllung zugeführt werden muss (aktuell ca. 57 %), so verbleiben für die Herstellung von Recyclingbaustoffen nur noch etwa 66 Millionen t/a oder 35 % des Aufkommens an mineralischen Bauabfällen. Diese Masse stellt ca. 12 % des Bedarfs an Gesteinsrohstoffen dar.

Bild:

In diesem Umfange werden bereits heute natürliche Gesteine durch RC-Material ersetzt und die Lagerstätten entsprechend geschont. Eine nennenswerte Erhöhung dieser Menge ist indes nicht zu erwarten, da es aus technischen Gründen sehr aufwändig ist, aus den heute der ,,sonstigen Verwertung" oder gar der ,,Beseitigung" zugeführten Massen für anspruchsvolle Baumaßnahmen brauchbare Anteile zu extrahieren.

Eine Studie des Bundesverband Baustoffe Steine Erden kommt auch aus diesem Grund zu dem Ergebnis, das mindestens bis zum Jahr 2035 der Bedarf nach primären Steine- und Erdenrohstoffen bei deutlich über 500 Millionen t 5) liegen wird. Der Anteil der Sekundärrohstoffe wird in diesem Zeitraum sogar eher sinken, da bedingt durch die sogenannte Energiewende die Stromerzeugung aus Stein- und Braunkohle rückläufig sein wird und daher beispielsweise der Anfall an Kraftwerksnebenprodukten zurückgehen wird.

Nach aktuellem Stand wird zudem die geplante MantelVO nicht dazu führen, dass die Verwendung von Baurestmassen für Baumaßnahmen erleichtert wird. Vielmehr steht zu erwarten, dass die aktuell im Durchschnitt der verschiedenen mineralischen Bauabfälle bei über 90 % liegende Recyclingquote deutlich fallen wird.

Die Gesellschaft wird also noch viele Jahre auf natürliche Gesteinskörnungen angewiesen sein. Umso wichtiger ist, dass alle Beteiligten zu einem verantwortlichen Umgang mit den Lagerstätten beitragen.

4 Was können ,,Sie" tun?

Das gesamtgesellschaftliche Ziel muss sein, die Lagerstätten des Landes als volkswirtschaftlichen Wert anzuerkennen. Es ist zudem zu vermitteln, dass diese bezüglich ihrer Lage, ihren Eigenschaften und ihren Rohstoffmengen unveränderbar, unvermehrbar und daher schützenswert sind. Diese Erkenntnis versuchen die einzelnen Rohstoffunternehmen, aber insbesondere ihre Verbände der Öffentlichkeit nahe zu bringen.

Auf der Verbraucherseite sollte das Ziel darin liegen, für anstehende Baumaßnahmen soweit technisch möglich von den lokal verfügbaren Baustoffen und damit den lokalen Lagerstätten ausgehend zu planen und nicht die maximal möglichen Materialeigenschaften anzusetzen und auszuschreiben. Letzteres führt –­ bei Ausschluss lokaler ggf. etwas weniger leistungsfähiger Vorkommen –­ zur Erhöhung der Transportkosten sowie des damit verbundenen ökologischen Profils der eingesetzten Baustoffe. Wie noch im Folgenden gezeigt wird, können aber nicht selten die Bauziele ohne Nachteile für die Qualität des Bauwerkes auch mit Gesteinskörnungsprodukten erreicht werden, die geringfügig geringere Leistungsdaten aufweisen. Neben der Minimierung der Transportkosten sollte das Interesse des Verwenders zudem in einer breiten Anbieterpalette liegen, um einen möglichst großen Wettbewerbsdruck aufrecht zu erhalten. Dieses Verhalten dient nebenher auch der Nutzung partiell etwas weniger leistungsfähiger Lagerstätten und damit der Steckung der Reichweite des gesamten Lagerstättenbestandes.

Die Eigenschaften einer Lagerstätte sind nicht veränderbar. Die Beeinflussung der wesentlichen Eigenschaften des abgebauten Gesteins kann in der Regel nur durch Selektion, also den Ausschluss einzelner Partien der Lagerstätte erfolgen. Dies betrifft die Gesteins-immanenten Werte wie zum Beispiel alle Widerstandswerte (gegen Zertrümmerung, Verschleiß etc.), die Rohdichte sowie die chemische Zusammensetzung bzw. Reaktivität.

Nach Ausschluss der ­ – gemessen an einem bestimmten Qualitätsziel –­ nicht brauchbaren Teile einer Lagerstätte besteht die Möglichkeit der aufbereitungstechnischen Qualitätsbeeinflussung im Wesentlichen in der Veränderung der Form und Größe bzw. Größenverteilung der Gesteinskörnungen . Dies erfolgt durch Brechen und Klassieren (Sieben).

Die Beeinflussung des Ergebnisses des Brechvorganges ist insofern nur unbefriedigend möglich, als stets und unvermeidbar nicht nur die gewünschte Kornklasse, sondern auch feineres Korn mit anfällt. Dies kann durch die richtige Brecherauswahl und -steuerung zwar beeinflusst, aber nicht gänzlich vermieden werden. Sofern diese feineren Körnungen nicht in einer anderen Kornklasse untergebracht werden können, müssen sie durch Sieben aus dem Produktionsprozess ausgeschleust werden. Der nicht verwendbare Anteil wird umso höher, je strengere Ansprüche an die Sieblinie gestellt werden.

Während aus gröberen Überschuss-Körungen durch weiteres Brechen immer noch bedarfsweise kleinere erzeugt werden können, stellen die Brechsande in der Regel das Ende der Bearbeitungsmöglichkeit dar. Sie sind zudem meist schwer bzw. nur zu unzureichenden Preisen absetzbar.

Zu berücksichtigen ist zudem, dass die Herstellung besonders hochwertiger Gesteinskörnungsklassen – ­ die aber heute praktisch als Standard gefordert werden –­ in der Regel nur durch die Nacheinanderschaltung mehrerer Brechstufen möglich ist, bei denen jeweils ein entsprechender Anteil unerwünschter Körnung/Brechsand anfällt.

Insgesamt reduziert sich bei Erhöhung der qualitativen Ansprüche an das Produkt damit der Umfang des sinnvoll nutzbaren Lagerstättenanteils. Dies bedeutet auch, dass Ansprüche, die für eine Baumaßnahme unnötig hoch gesetzt werden, auch unnötig hohe Lagerstättenverluste und damit volkswirtschaftliche Verluste erzeugen.

Der Wunsch der Gesteinskörnungshersteller ist somit, dass

1. die Anforderungen an Gesteinskörnungen stets zweckentsprechend, zumindest aber konform der TL Gestein-StB bzw. innerhalb der Kategorien der harmonisierten europäischen Normen gewählt werden,

2. zudem soweit möglich versucht wird, mit lokal verfügbaren Baustoffen zu arbeiten . Hierzu sollte auch über eine Gesteins-entsprechende Anpassung der Bauweise und Rezepturen nachgedacht werden.

3. soweit technisch möglich mit den größtmöglichen Korngrößenklassen gearbeitet wird, da – ­ wie beschrieben – ­ jeder Brechprozess die Lagerstättenverluste vergrößert.

Als Beispiele für überzogene Anforderungen seien die folgenden, in der praktischen Erfahrung der Verbände bisweilen beobachteten Anforderungen genannt:

Beispiel 1: Anforderung Kornform ,,FI10" bzw. ,,SI10" für Abstreusplitt 2/5 oder FI8 bzw. SI8 für OPA

Die Prüfung der Kornform ist nur an der Fraktion 4/5 möglich. Aus dem Ergebnis ist keine Aussage für die Fraktion 2/5 abzuleiten. Nach TL Gestein-StB sind zudem FI15 bzw. SI15 als maximale Anforderungen definiert. Diese Anforderung soll in der Ausschreibung nun nochmals verschärft werden.

Hier ist auf die laufende Forschung der FGSV zur Bestimmung der Kornform an Sanden zu verweisen. Nachdem ein Prüfverfahren entwickelt ist, kann anfangen werden, die Korrelation zwischen der Kornform und den Gebrauchseigenschaften der Gesteinskörnung wissenschaftlich nachzuweisen – ­ wenn er da sein sollte. Solange dieser jedoch nicht belegt ist, ist davon auszugehen, dass die Steigerung der Anforderung nicht automatisch eine Verbesserung der Eigenschaft bringt. Damit ist eine Forderung wie oben dargelegt nicht sinnvoll. Die Kategorien FI8/SI8 für OPA stellen nicht einmal eine Kategorie nach hEN (bzw. TL-Gestein-StB) dar und somit ohnehin nicht zulässig.

Insgesamt sind die Anforderungen somit nicht erfüllbar bzw. unsinnig. Soweit die Erfüllung durch den anbietenden Betrieb aber versucht wird, ist das Material zumindest durch eine weitere Brechstufe zu geben. Eher wahrscheinlich ist aber, dass die Forderung zum Ausschluss eines (eigentlich geeigneten) Lieferwerkes führt. Das Material wäre somit im Zweifel von einem weiter entfernten Werk und damit zu höheren Frachtsätzen anzufahren. Ob damit ein Vorteil für die Baumaßnahme verbunden wäre, ist fraglich.

Beispiel 2: Verwendung von nicht definierten bzw. nicht existenten ,,Eigenschaften" oder Marketingbegriffen in Ausschreibungen

Es wurden beispielsweise die Begriffe ,,Hartgestein" oder ,,Tiefengehärtetes Silikatgestein" in Ausschreibungen verwendet. Dabei handelt es sich eher um einen Begriff aus der Produktwerbung. Unklar ist, ob eine bestimmte ,,Härte" (nach welcher Definition?) nachgewiesen werden soll. Im zweiten Fall ist die Frage, ob (und mit welcher Begründung) ein bestimmter SiO2-Anteil gefordert ist und ,,wie tief" das Gestein gehärtet worden sein soll.

Auch der Begriff des ,,kalkfreien" Gesteins wurde verwendet. Auch hier stellt sich die Frage nach der Definition –­ soll das Gestein Carbonatfrei sein, oder keinen CaO-Anteil besitzen? Oder soll kein Kalkstein verwendet werden? In jedem Falle ist die technische Begründung wie auch das Nachweisverfahren nicht ersichtlich. Klar jedenfalls ist, dass die Anforderung keinesfalls der TL Gestein-StB sowie der DIN EN entspricht.

Das Ergebnis der beiden Forderungen dürfte wohl der Ausschluss der eigentlich geeigneten, aber den genannten überzogenen Forderungen nicht entsprechenden Lieferwerke sein. Dies führt eher zu den oben beschriebenen Nachteilen für den Auftraggeber.

Beispiel 3: Bruchflächigkeit

Minimale Unterschiede (z. B. C90/1 zu C90/3 oder C95/1 etc.) sind ­ – so die Forschungsergebnisse der FGSV – ­ mit dem unzeitgemäßen weil unpräzisen Prüfverfahren in der Prüfung kaum korrekt zu trennen. Zudem besteht dieser Forschung zufolge asphalttechnologisch zwischen gut gebrochenem Kies und Granit praktisch kein Unterschied in der Wärmestandfestigkeit. Die Ausschreibung nur einer dieser Werte führt aber ggf. zum Ausschluss eines technisch geeigneten Lieferwerkes.

Eine Beeinflussung der Produkteigenschaft würde eine zusätzliche Brechstufe mit den oben geschilderten Nachteilen der erhöhten Feinkornproduktion nach sich ziehen.

Beispiel 4: Polierwiderstand

Gerade zu dieser Produkteigenschaft ist bisweilen eine große Zahlengläubigkeit zu beobachten. Zwar führte die Einführung des Herrnholzer Granit aufgrund der FGSV-Forschung zu einer besseren Verfügbarkeit sowie stabileren Qualität des Kontrollgesteins, jedoch konnte die Präzision des PSV-Verfahrens bislang noch nicht erhöht werden. Bei dieser wurde die Kategorienbreite schließlich nicht ohne Grund mit ± 3 Punkten definiert. Hieraus ist zu folgern, dass es besser ist, statt anhand der Zahlen singulärer Prüfergebnisse zu entscheiden, die langzeitige Erfahrung mit den regional verfügbaren Vorkommen zu berücksichtigen. Andernfalls führt dies ggf. zum Ausschluss einer (tatsächlich geeigneten) Lagerstätte.

Beispiel 5: Unberechtigte Umweltanforderungen

Gerne wird die Forderung erhoben, die eingesetzten Gesteinskörnungen sollen den Zuordnungswerten der LAGA Z0 entsprechen. Diese Forderung ist einerseits formal unzulässig, da nach TL Gestein-StB, Abs. 2.4 bei natürlichen Gesteinskörnungen die Umweltverträglichkeit grundsätzlich als gegeben angesehen wird. Auch sollte ­ – gerade bei der lokalen Verwendung der Rohstoffe – ­ die geogene Hintergrundbelastung am Ort der Baumaßnahme beachtet werden. Nicht selten liegen diese Werte über oder wenigstens auf dem Niveau der entsprechenden Werte der Gesteinskörnungen. Mit einer solchen unzulässigen Forderung wird die lokal verfügbare Lagerstätte ggf. zu Unrecht und zu allseitigem Nachteil ausgeschlossen.

5 Zusammenfassung

Die aktuelle Versorgungslage mit Gesteinskörnungen in Deutschland ist sehr gut. Es gibt in allen Regionen des Bundesgebietes eine ausreichend große Anzahl von Gesteinsbetrieben, was eine lokale oder zumindest regionale Versorgung ermöglicht. Aus geologischen Gesichtspunkten ergibt sich absehbar keine Beschränkung der Versorgung, jedoch ist zu beobachten, dass mit teilweise starken politischen Restriktionen – ­ bei großen regionalen Unterschieden –­ die Tätigkeit der Gesteinsindustrie erschwert wird.

Eine Lösung durch ,,mehr Recycling" ist wegen des beschränkten Aufkommens an Abbruchmassen nicht zu erwarten. Bereits heute werden über 90 % dieser Massen wiederverwendet, können aber nur 12 % des Bedarfs an Gesteinskörnungen ersetzen. Die aktuell im Rahmen der Mantelverordnung diskutierte Verschärfung der Grundwasserverordnung dürfte vielmehr die Anforderungen an die verwendbaren Materialien nochmals steigern und damit die Verwendung von RC-Material erschweren.

Wachsende – ­ und zum Teil unnötige –­ qualitative Ansprüche an die Gesteinskörnungen haben einen nennenswerten Einfluss auf die Nutzung der Lagerstätten. Hier kann seitens der Abnehmer mit einer angemessenen Wahl der Ansprüche an die Gesteinskörnungen ein erheblicher Einfluss auf die Inanspruchnahme der Lagerstätten und damit auf deren volkswirtschaftlich sinnvollen Einsatz ausgeübt werden.

Grundsätzlich ist die Gesteinsindustrie jedoch selbstverständlich bereit und in der Lage, die technische Weiterentwicklung der verschiedenen Bauweisen zu unterstützen und auch zukünftig anforderungsgerechte und qualitativ hochwertige Produkte – ­ nicht nur für den Straßenbau –­ bereitzustellen.