Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) erforscht in einem DFG-Projekt, wie sich durch biobasierte Verjüngungsmittel Asphalt häufiger und gleichzeitig nachhaltiger wiederverwenden lässt. Bereits heute wird ein hoher Prozentsatz des Materials 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. Bereits heute kommt dabei eine hohe Quote an Ausbauasphalt zum Einsatz. Dieser wiederverwendete Asphalt wird jedoch 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. Da gleichzeitig beim Straßenbau inzwischen vermehrt Ausbauasphalt genutzt wird, verschärft die an sich erwünschte hohe Wiederverwendungsquote das Problem in Zukunft.
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.
Frischbitumen verschlechtert die CO2-Bilanz
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, z.B. 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“, so Sandra Weigel, Expertin für Bindemittel im Straßenbau, die für die BAM das DFG-Projekt leitet.
Speziell angepasste biobasierte Rejuvenatoren sollen Asphalt jung halten
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“, so 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.
Quelle: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
