ReUseB91: Entwicklung einer Technologie zur Wiederverwendung von Bahnschwellen
Durch die Wiederverwendung gebrauchter Betonbahnschwellen können CO₂-Emissionen um über 80 % reduziert und Ressourcen geschont werden. Innovative Prüfverfahren ermöglichen eine sichere und wirtschaftliche Kreislaufwirtschaft im Bahnbau.
Steckbrief
- Beteiligte Departemente Architektur, Holz und Bau
- Institut(e) Institut für Baustoffe und biobasierte Materialien IBBM
- Forschungseinheit(en) Fachgruppe Werkstoffe und Ökobilanzierung FGWO
- Förderorganisation Innosuisse
- Laufzeit (geplant) 01.02.2026 - 28.02.2029
- Projektleitung Dr. Anita Katheras
- Projektmitarbeitende Leonhard Seidl
- Partner Vigier Rail AG
- Schlüsselwörter Kreislaufwirtschaft, Wiederverwendung von Betonbahnschwellen, CO₂-Reduktion, Life Cycle Assessment LCA, Bahninfrastruktur
Ausgangslage
Die Schweizer Bahninfrastruktur umfasst rund 13 Millionen Schwellen, darunter rund 4,4 Millionen Betonschwellen des Typs B91, die seit 1991 im Schweizer Normalspurnetz eingesetzt werden und heute das Standardprodukt von Vigier Rail darstellen. Die ältesten dieser Schwellen erreichen in den kommenden Jahren ihre projektierte Nutzungsdauer von rund 40 Jahren. Erfahrungen zeigen jedoch, dass zahlreiche B91-Schwellen für weitere Nutzungsphasen geeignet sein könnten. Aktuell werden Betonbahnschwellen beim Gleisrückbau meist zerkleinert und als Betongranulat rezykliert. Das Recycling schont zwar Rohstoffe, die energie- und CO₂-intensiven Herstellungsprozesse für neue Schwellen bleiben jedoch erforderlich. Eine Wiederverwendung könnte Ressourcen und Herstellungsenergie länger nutzen. Vor dem Hintergrund der Klimaziele der SBB und der angestrebten Reduktion der Scope 3 Emissionen gewinnt die Verlängerung der Nutzungsdauer bestehender Infrastrukturkomponenten an Bedeutung. Die Wiederverwendung von Betonschwellen bietet hierfür grosses Potenzial: Gegenüber einer Neuproduktion, selbst wenn diese mit recyceltem Betongranulat erfolgt, lassen sich die CO₂-Emissionen um über 80 % reduzieren und natürliche Ressourcen schonen. Bisher fehlen jedoch zuverlässige und wirtschaftlich tragfähige Verfahren für Bewertung, Restlebensdauerabschätzung und Aufbereitung gebrauchter Schwellen. Das Projekt entwickelt dafür innovative Methoden und schafft Grundlagen für eine sichere Wiederverwendung.
Vorgehen
Das Projekt entwickelt eine Technologie zur sicheren und wirtschaftlich tragfähigen Wiederverwendung gebrauchter Betonbahnschwellen. Zunächst werden bestehende Anforderungen und Schadensbilder systematisch analysiert und in einem Kriterienkatalog für die Beurteilung von Altschwellen zusammengeführt. Anschliessend werden umfangreiche Untersuchungen an ausgebauten Schwellen durchgeführt. Dabei werden visuelle Bewertungen, zerstörungsfreie Prüfungen, mechanische Untersuchungen sowie verfügbare Nutzungs- und Belastungsdaten miteinander verknüpft. Auf dieser Grundlage werden innovative Methoden zur Zustandsbewertung entwickelt. Dazu gehören eine KI-gestützte Bildanalyse zur automatisierten Erkennung von Schäden, ein standardisiertes Qualitätsprotokoll sowie ein probabilistisches Entscheidungsmodell zur Abschätzung der Restlebensdauer. Parallel werden Verfahren zur Aufbereitung der Schwellen entwickelt, darunter Reinigung, Ersatz von Kunststoffdübeln, nachträgliche Besohlung sowie RFID-basierte Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit. Die entwickelten Methoden werden in einem Praxistest unter realen Bedingungen validiert. Ergänzend werden die ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen mittels Lebenszyklusanalyse und Wirtschaftlichkeitsbewertung untersucht. Dadurch wird eine fundierte Grundlage für die industrielle Umsetzung einer ressourcenschonenden und wirtschaftlich tragfähigen Kreislauflösung im Bahninfrastrukturbau geschaffen.
Ergebnisse
Der Erfolg des Projekts wird daran gemessen, dass die Wiederverwendung von Betonbahnschwellen technisch, ökologisch und wirtschaftlich nachgewiesen werden kann. Eine zentrale Voraussetzung ist der Nachweis mittels Dauerhaftigkeitsprüfungen, dass ausgebaute Schwellen keine kritischen Schädigungen aufweisen und grundsätzlich für weitere Nutzungsphasen geeignet sind. Zudem werden Werkzeuge bereitgestellt, die eine zuverlässige und objektive Bewertung gebrauchter Schwellen ermöglichen. Dazu gehören Verfahren zur automatisierten Schadenerkennung, standardisierte Qualitätskriterien sowie Modelle zur Abschätzung der Restlebensdauer. Die angestrebten Lösungen sollen eine hohe Zuverlässigkeit, Praxistauglichkeit und Effizienz erreichen. Weiter wird erwartet, dass die technische Machbarkeit der Aufbereitung nachgewiesen und ein wirtschaftlicher Vorteil gegenüber der Neuproduktion aufgezeigt werden kann. Ergänzend quantifiziert eine Lebenszyklusanalyse die ökologischen Auswirkungen der Wiederverwendung und schafft Transparenz über die erzielbaren Ressourceneinsparungen und CO₂-Reduktionen. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts liegt vor, wenn die entwickelten Verfahren unter Praxisbedingungen validiert sind und eine Grundlage für die industrielle Umsetzung der Schwellenwiederverwendung geschaffen wurde.
Ausblick
Das Projekt schafft die Grundlage für eine Kreislaufwirtschaft bei Betonbahnschwellen und eröffnet neue Perspektiven für eine ressourcenschonende Bahninfrastruktur. Bei erfolgreicher Umsetzung können die entwickelten Verfahren auf weitere Schwellentypen sowie Bahnnetze in der Schweiz und im Ausland übertragen werden. Darüber hinaus bieten die entwickelten Methoden Potenzial für weitere Anwendungen. Zerstörungsfreie Prüfverfahren und KI-gestützte Zustandsbewertungen könnten künftig auch für die Bewertung von Schwellen im eingebauten Zustand oder für andere Betonbauteile genutzt werden. Das Vorhaben hat zudem Modellcharakter für die Bauwirtschaft. Mit Vigier Rail als Hersteller und den SBB als Hauptkunden bestehen günstige Voraussetzungen, um eine funktionierende Kreislaufwirtschaft praktisch umzusetzen. Die im Projekt durchgeführte Lebenszyklusanalyse quantifiziert dabei die Umweltwirkungen der Wiederverwendung und zeigt auf, welchen Beitrag zirkuläre Lösungen zur Erreichung der CO₂-Reduktionsziele leisten können. Gelingt die Umsetzung, können die gewonnenen Erkenntnisse und Methoden als Vorlage für weitere Bauprodukte und zirkuläre Wertschöpfungsketten dienen. Die Ergebnisse unterstützen damit nicht nur die Dekarbonisierung des Bahnsektors, sondern leisten auch einen Beitrag zur Transformation der Bauwirtschaft hin zu einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft.
