Wie sich Asphalt häufiger wiederverwenden lässt
Das erforscht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem DFG-Projekt.
Asphalt wird bereits zu einem hohem Prozentsatz erneut im Straßenbau genutzt. Allerdings muss dabei stets der Anteil des fossilen Bindemittels Bitumen erhöht werden, und die Wiederverwendung des sogenannten Ausbauasphalts ist aktuell nur in wenigen Zyklen möglich. Die Asphaltschichten auf Straßen und Autobahnen müssen je nach Beanspruchung und Ausführung nach rund 15 Jahren erneuert werden. Ausbauasphalt wird mit der Zeit hart und spröde. Das kann zu Rissen und anderen Schäden in der Fahrbahndecke führen. Mit jeder erneuten Verwendung verstärkt sich diese Tendenz.
Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt „Postcarbone Straße“, an dem neben der BAM die Ruhr-Universität Bochum und die Technische Universität Berlin beteiligt sind, zielt auf einen möglichst unbegrenzten Wiederverwendungskreislauf von Asphalt. Dabei sollen statt frischem Bitumen biobasierte „Verjüngungsmittel“ – sogenannte „Rejuvenatoren“ – helfen, den Asphalt elastisch zu halten.
Die „verjüngende“ Funktion von Frischbitumen übernehmen
Bislang wird dem Altmaterial, um der unerwünschten Verhärtung entgegenzuwirken, neues, „frisches“ Bitumen zugemischt. Das fossile Bindemittel wird auf Erdölbasis gewonnen. Allerdings muss dessen Anteil bei jeder erneuten Wiederverwendung des Asphalts erhöht werden, um dessen Viskosität und Elastizität zu gewährleisten. Der zulässige Bitumengehalt im Asphalt ist aber begrenzt. Ein weiterer Nachteil: Das bisherige Verfahren verschlechtert mit jedem neuen Zyklus die CO2-Bilanz von Ausbauasphalt.
Eine Lösung können hier biobasierte Verjüngungsmittel sein, zum Beispiel Öle, die aus Kiefernharz oder Cashewkernen gewonnen werden. Untersuchungen in einem Vorprojekt haben jedoch gezeigt, dass deren positive Wirkung auf maximal vier Wiederverwendungszyklen begrenzt ist. „Wir möchten die Grenzen verschieben und einen Weg aufzuzeigen, wie sich Asphalt mithilfe nachhaltiger Rejuvenatoren deutlich länger wiederverwenden lässt“, beschreibt Sandra Weigel, Expertin für Bindemittel im Straßenbau, die für die BAM das DFG-Projekt leitet.
Dazu entwickeln die Wissenschaftler modellhaft einen speziell modifizierten, biobasierten „Rejuvenator“, der die verjüngende Funktion von Frischbitumen übernehmen kann. Entscheidend für die Langzeitwirkung ist, wie sich das Material mit dem vorhandenen Altbitumen im Asphalt vermischt. Nur bei einer möglichst vollständigen Vermischung bleiben Viskosität und Elastizität dauerhaft erhalten.
„Bisher lässt sich dieser Vermischungsgrad nicht zuverlässig bestimmen und das Verjüngungsmittel daher nicht zielgerichtet anpassen“, sagt Sandra Weigel. „Wir nutzen die Infrarotspektroskopie und erstmals auch Infrarot-Lichtleiter, mit denen wir sozusagen in die Mischung hineinschauen können und ein besonders genaues chemisches Verständnis des Materials gewinnen.“ Die Wissenschaftler wollen damit einen Weg aufzeigen, wie sich nachhaltige Rejuvenatoren gezielt auf einen vorhandenen Ausbauasphalt abstimmen lassen, damit dieser möglichst oft und ohne Nachteile bei der CO2-Bilanz zum Einsatz kommen kann.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 12/2024, Seite 30, Foto: BAM)
