Bekannt ist ein Verfahren zur energetisch günstigen Erzeugung von reaktiven Komponenten für die Speichermineralbildung aus Aschen und wasserhaltigen Substanzen in einem Reaktor (DE-PS 197 19 684 C1). Hierbei werden ein oder mehrere Aschen und wasserhaltige Substanzen mit ggf. Calciumoxid gemischt und bei einer Temperatur von 100 bis 600°C erhitzt. Das Verfahren verweist auf die Verwendung einer Vielzahl verschiedener Aschen und Schlämme. Entscheidender Nachteil dieser Lösung ist die aufwendige und teure Wärmebehandlung des Gemisches und die Kompliziertheit des Prozesses zur Herstellung eines Produktes mit halbwegs gleichbleibender Qualität und zur Beherrschung unzulässiger Treiberscheinungen. Eine dauerhafte Schadstoffimmobilisierung konnte auf diesem Wege nicht erreicht werden.

Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zur Verbesserung der Transportfähigkeit, Verarbeitbarkeit und Einbaufähigkeit eines Schlammes durch Veränderung seiner Konsistenz bekannt, bei dem Schlamm ein Additiv hinzugefügt und dieses in dem Schlamm verteilt wird, wodurch die Verarbeitbarkeit beschreibende Proctorkurve des Gemisches aus Schlamm und Additiven im Vergleich zu der Proctorkurve des Schlammes in Richtung höherer Wassergehalte verschoben wird, wobei dem Schlamm als Additiv eine kalkhaltige Kraftwerksfilterasche mit einem Anteil zwischen 2 und 7 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse des Schlammes, hinzugefügt und das Additiv und der Schlamm in volumenkonstanten Anteilen unter Berücksichtigung der Veränderung der Schüttdichte der Kraftwerksfilteraschen bei Zutritt von Wasser zwangsgemischt und damit das Additiv im Schlamm homogen verteilt wird (EP 0 934 906 B1). Das Verfahren beschränkt sich auf die Verarbeitbarkeit und den Transport von Gemischen aus Kraftwerksaschen und Schlämmen, wobei keine Aussage zur hydraulischen Abbindung des Gemisches und einer dauerhaften Immobilisierung von Schadstoffen gemacht wird.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung einer zu einem Bau- und/oder Dichtungsstoff hydratationsfähigen Masse unter Verwendung von Filterasche bekannt, bei dem die Filterasche unter Zugabe von Wasser verrührt und die Masse zu dem Bau- und/oder Dichtstoff weiterverarbeitet wird, wobei für Mischungen aus mindestens zwei Filteraschen und/oder Filteraschekomponenten, die unterschiedliche Körnungsbänder aufweisen, der jeweilige Wasseranspruch für die Herstellung von dem jeweiligen Mischungsverhältnis entsprechenden Dispersionen ermittelt wird und die Filteraschen und/oder Filteraschekomponenten in einem Mischungsverhältnis, das außerhalb des Maximums oder eines relativen Maximums des Kurvenverlaufs des A/W-Wertes im Bereich eines relativen Minimums des A/W-Wertes oder eines Bereiches mit relativ geringer A/W-Wert-Änderung liegt, gemischt und zu einer Dispersion verrührt werden (DE-PS 41 03 412 C2). Dieses Verfahren ist in seiner umständlichen Abfassung nicht nacharbeitbar und auch nicht ausführbar.

Bekannt ist ein Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbeladenen Materialien, Böden, oder Flüssigkeiten, wobei die Zugabe einer zumindest latent hydraulischen Asche unter Einstellung eines zur vollständigen Hydratation ausreichenden Wasser/Feststoff-Verhältnisses durchgeführt wird, um diese Stoffe besser entsorgen zu können (DE-OS 36 34 650 A1). Angestrebt wird die Entsorgung unterschiedlichster Arten von Schadstoffen mit ein und demselben Verfahren. Mit diesem bekannten Verfahren werden die Schadstoffe jedoch nicht dauerhaft und vollständig in den abgebundenen Aschen eingebunden. Treib- und Quellerscheinungen der latent hydraulischen Aschen werden nicht vermieden.

Aus der DE-OS 196 12 513 A1 ist ein Bindemittel zum Immobilisieren von Schadstoffen in und/oder zum Verfestigen von Böden, bodenähnlichen Gemischen, Schlämmen, Produktions- und sonstigen Reststoffen bekannt, welches Hochofenmehl und Flugasche enthält. Die Flugasche kann dabei aus Steinkohlen- und/oder aus Braunkohlenkraftwerken oder aus Wirbelschichtfeuerungen stammen. Das Bindemittel soll dazu führen, dass die Schadstoffe eingebunden werden und aushärten. Auch hier sind ähnliche Nachteile vorhanden, die nicht beseitigt wurden. Die Erfahrungen im Umgang mit solchen Gemischen und Eluationsversuche zeigen, dass eine dauerhafte Immobilisierung der Schadstoffe nicht stattfindet.

Die DE-PS 196 10 075 C2 zeigt ein Verfahren zur Immobilisierung von Schadstoffen, säurehaltiger Abfallstoffen der Petrochemie wobei Abfallstoffe mit hydraulisch reagierender Flugasche oder einem Flugasche-Zement-Gemisch derart vermischt werden, dass der pH-Wert der Mischung > 7,5 eingestellt wird und während des Mischungsvorganges durch Temperatursteuerung eine Blasenbildung infolge vorhandenen oder sich bildenden Wassers unterbunden wird und das so entstehende Stabilisat eine walzfähige Konsistenz aufweist, wobei das Stabilisat sich im weiteren Verlauf unter innerem Quelldruck verdichtend erhärtet und so ein Immobilisat bildet. Der hier beschriebene Quelldruck hat in der Praxis jedoch den Erhärtungsprozess so nachhaltig negativ beeinflusst, dass die bereits beschriebenen Effekte auch hier wieder auftraten.

Aus DE 199 15 134 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Deponiekörpers zur Ablagerung von mechanisch oder mechanisch-biologisch aufbereitetem Abfall, Schlämmen aus kommunaler oder industrieller Abwasserreinigung oder mineralischen Reststoffen mit schädlichen oder organischen Verunreinigungen bekannt, wobei Abfallstoffe mit einer hydraulisch aktiven Braunkohlenfilterasche und einer Flüssigkeit so vermischt werden, dass nach Abklingen der chemischen Abbindereaktion ein Überschuss an hydraulisch aktiver Asche im Gemisch verbleibt, welcher sich im Verlauf von 5 bis 10 Monaten mit versickertem Niederschlagwasser zu einem neuen Mineral umsetzt und das gesamte versickerte Wasser dadurch dauerhaft eingebunden wird (DE 199 15 134 A1). Unter hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche sind nach DE 199 15 134 A1 kalkreiche BFA zu verstehen. Fälschlicherweise bezeichnet man die Reaktion des Kalkes mit dem Wasser nach [CaO + H₂O ⟹ Ca(OH₂)] – (Kalklöschreaktion und Bildung von Kalkhydrat) als hydraulische Reaktion und die Ettringitbildung nach [6Ca+ + 3SO₄^2– + Al₂O₃ + 36H₂O ⟹ Ca₆Al₂[(OH)₄SO₄]₃ 24H₂O – (Kristallbildung aus übersättigter Lösungsphase) als puzzolanische Reaktion.

Wenn kalkreiche BFA mit Wasser reagiert, entsteht natürlich immer Kalkhydrat und verschwindend wenig Ettringit. Beide Phasen sollen gemäß der DE 199 15 134 A1 in der Anfangsreaktion nicht vollständig ablaufen, damit später eindringendes Wasser gebunden werden kann. Dies ist eine reine Wasserbindung und kann mit einer vollständigen Ettringitbildung als „puzzolanischer Reaktion" nicht verglichen werden.

Ebenso verhält es sich mit der DE 44 17 012 C3, die ein Verfahren zur Herstellung eines Materials mit hohem Wasserspeichervermögen beschreibt, bei dem organischer Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 20 und 35 % entwässert und im Intensivmischer mit kalkreicher hydraulischer westelbischer Braunkohlenfilterasche in einer Menge von > 60 %, bezogen auf die Trockensubstanz des Gemisches, vermischt wird. Im 1. Anspruch wird korrigierend darauf hingewiesen, dass das Gemisch auch Ettringit enthält. Über die Menge darf spekuliert werden. Von einer optimierten und gesteuerten Ettringitbildung kann nicht gesprochen werden. Auf die Kalkhydratbildung wird nicht eingegangen. Sinn des Ganzen ist eine hohe Wasserbindung aus dem Klärschlamm, um ihn verdichtbar zu machen. Bestenfalls also eine Änderung der Konsistenz durch Wasserentzug (der Ettringit bindet 32 Moleküle Wasser) und keine Einbindung von Schadstoffen.

Bei der DE 36 43 345 werden schadstoffbelastete Schlämme pelletiert und anschließend in kalkreicher Asche gewälzt (gepudert), wodurch eine Schutzschicht entstehen soll, die die Schadstoffe physikalisch einpackt. Dem Fachmann ist klar, dass eine erhärtete Ascheschicht im Mikrometerbereich keinen ausreichenden Schutz gegen eine spätere Auslaugung von nur physikalisch gebundenen Schadstoffen bietet. Der anfänglich auf der Oberfläche sich bildende Ettringit wandelt sich durch Sulfatmangel in Monosulfat um. Die weitere Entwicklung – Zerfall des nicht stabilisierten Monosulfats durch Karbonatisierung – wird aus gutem Grund nicht angegeben.

Die DE 43 37 789 C2 schildert ein Verfahren von im Wege der Müllverbrennung anfallenden Müllverbrennungsaschen für die Verwendung im Straßenbau, wobei die Müllverbrennungsasche zur Vermeidung von Monocarbonat unter Luftabschluss gelagert wird. Dieses Verfahren erscheint sehr problematisch bezüglich der Zeitdauer für eine Ettringitbildung unter Wasser oder Luftabschluss und der entsprechenden Anlagenbindung. Zusätze wie Kalk, Aluminat, Zement oder Aschen werden ohne Durchmischung nur dem Wassertrog zugegeben. Wie sich dadurch die für eine Ettringitbildung notwendigen optimalen Konzentrationen einstellen sollen, ist nicht nachvollziehbar. Ein weiteres Problem ist, dass der gebildete Ettringit natürlich auch nach der Behandlung unter Wasser oder Luftabschluss karbonatisieren wird, wenn er nicht durch einen Sulfatüberschuss ausreichend stabilisiert wird. Damit wird die gesamte Vorbehandlung in Frage gestellt und wirkungslos.

In DE 198 27 540 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Abdeck- oder Profilierungsmaterials zur Abdeckung von Deponien oder Altlasten oder zur Herstellung von Monodeponien beschrieben, bei dem eine heizwertarme, aufbereitete und abgetrennte Fraktion aus Haus- und Gewerbeabfall mit hydraulisch reagierenden und zur Ettringitbildung befähigten Aschen sowie Wasser in einem bestimmten Mischungsverhältnis miteinander vermischt werden. Es wird eine hydraulisch reagierende und zur Ettringitbildung befähigte BFA aus kalorischen Kraftwerken des mitteldeutschen Raumes für die Mischung verwendet. Aus umfangreichen bekannten Versuchen ist bekannt, dass diese BFA in Abhängigkeit von der Bekohlung erheblichen Schwankungen bei der chemischen Zusammensetzung und damit der Reaktionsfähigkeit unterworfen sind. Da sich die Stöchimetrie der Lösungsphase aber ständig ändert und gemäß dem Verfahren nicht korrigiert werden kann, ist eine stabile Umsetzung gemäß den Ansprüchen nicht gewährleistet.

Letztlich ist aus DE-PS 196 07 081 C2 ein Verfahren zum Immobilisieren von einem oder mehreren Schadstoffen, mit dem oder mit denen ein Material (insbesondere Bauschutt oder Bodenmaterial) kontaminiert ist, bekannt, wobei das kontaminierte Material mit in Wasser kolloiddispers vorliegendem Aluminiumhydroxid und latent hydraulischem Bindemittel zu einem einen pH-Wert von 6 bis 13 aufweisenden Gemenge vermischt werden. Zum Einsatz kommen Elektrofilteraschen, denen hohe Mengen von Chlorid zugegeben werden. Als einzumischende Schadstoffe werden nahezu alle bekannten Stoffe benannt. Die Löslichkeit der Phasenbildner der Gemischbestandteile wird nicht untersucht. Die Zugabe des Aluminiumhydroxides in Mengen von 50 bis 500 Mol% vorzugsweise 200 Mol% der Summe der zuzugebenden Schadstoffe soll erreichen, dass insbesondere Kalziumaluminathydrate mit plättchenförmigen Habitus gebildet werden, die in der Lage sind, die Schadstoffe adsorptiv bzw. christallchemisch zu binden. Die zusätzliche Bildung von Kalziumaluminattrisulfathydraten vom Ettringittyp wird zwar billigend in Kauf genommen, Verfahrensschritte zur bevorzugten Bildung dieser Phasen werden jedoch nicht angegeben. Da der Nachweis einer kristallchemische Einbindung von Schwermetallen in Kalziumaluminathydratphasen bisher nicht gelungen ist, konnte eine praktische Umsetzung des Verfahrens für eine dauerhafte Immmobilisierung schwermetallhaltiger Schadstoffe auf der Grundlage der umweltrechtlichen Anforderungen nicht realisiert werden.

Eine dauerhafte Einbindung von Schadstoffen ist nur dann gegeben, wenn 3 Mechanismen zusammenwirken:

• 1. Einbindung von Schadstoffe aufbauende Kationen oder Anionen in die Kristallstruktur von sogenannten Speichermineralen.
• 2. Einbindung der Schadstoffe in den Gelporenraum einer Feststoffmatrix. Hierzu müssen die Schadstoffe nicht zwingend gelöst werden, es muss sich jedoch eine Matrix entwickeln, deren Poren nicht eluierbar sind.
• 3. Dauerhafte Stabilisierung einer Feststoffmatrix durch Dichtigkeitserhöhung, um die spezifische Oberfläche und damit die Durchströmbarkeit (Permeabilität) zu verringern.

Bei der Vielzahl der einzubindenden Materialien und in den weiten pH-Wert-Bereichen der DE 196 07 081 C2 liegt der Schwerpunkt des Mechanismus dieses Schutzrechtes auf einer physikalischen Stabilisierung (Punkt 2 und 3). Es ist bekannt, dass Al-Hydroxid in einem pH-Werte-Bereich zwischen 5 und 10 nahezu unlöslich ist (siehe HENNING, KNÖFEL – Chemie im Bauwesen) und eine Bildung von entsprechenden Aluminaten nur in sehr, sehr geringen Mengen stattfinden kann. Da die Löslichkeit ein thermodynamischer Begriff ist und nicht von der Korngröße des Materials abhängt – hiervon hängt die Reaktionsgeschwindigkeit respektive Auflösungsgeschwindigkeit ab – spielt es keine Rolle, ob das Al-Hydroxid Teilchengrößen im Mikro- oder Nanometerbereich hat. Demnach ist Mechanismus 1 – wenn dieser überhaupt hier stattfindet – von untergeordneter Bedeutung, zumal bei der Konkretisierung ein pH-Werte-Bereich zwischen 5 und 9 angegeben wird.

Die gesteuerte Ettringitbildung wird bei Zement und Flugasche beschrieben und als untauglich dargestellt. Dies ist verständlich, da verfahrensgemäß einfach Zemente und Flugaschen hydratisieren und keine spezifischen Mischungen aus verschiedenen Komponenten – darunter der Schadstoffkomponente – unter Beachtung der stofflichen Besonderheiten stattfindet.

Letztendlich wird im o. a. Patent Zement oder Kalk als Bindemittelkomponente hinzu gegeben, um in einem weiteren Schritt einen Formkörper mit bestimmten Festigkeiten und Dauerbeständigkeiten herzustellen. Damit wird ein mehrstufiger Prozess durchgeführt, der langwierig und umständlich ist.