Wiederverwendung von Asphalt: Auf dem Weg zur postcarbonen Straße
Status quo beim Ausbauasphalt: Frischbitumen verschlechtert CO2-Bilanz
Asphaltschichten auf Straßen und Autobahnen müssen, je nach Beanspruchung und Ausführung, alle 15 Jahren erneuert werden. Dabei kommt inzwischen eine hohe Quote an Ausbauasphalt zum Einsatz. Dieser wiederverwendete Asphalt wird jedoch mit der Zeit hart und spröde, was zu Rissen und anderen Schäden in der Fahrbahndecke führen kann. Mit jeder erneuten Verwendung verstärkt sich diese Tendenz.
Um der unerwünschten Verhärtung entgegenzuwirken, wird bislang dem Altmaterial neues bzw. "frisches" Bitumen zugemischt. Der Anteil des fossilen Bindemittels auf Erdölbasis muss bei jeder erneuten Wiederverwendung des Asphalts erhöht werden, um dessen Viskosität und Elastizität zu gewährleisten. Der zulässige Bitumengehalt im Asphalt ist gleichzeitig begrenzt. Das bisherige Verfahren verschlechtert trotz Recyclings mit jedem neuen Zyklus die CO2-Bilanz von Ausbauasphalt.
Biobasierte Verjüngungsmittel sollen Asphalt elastisch halten
Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt "Postcarbone Straße", an dem neben der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (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.
Zu diesen Mitteln zählen Öle, die aus Kiefernharz oder Cashewkernen gewonnen werden. Untersuchungen in einem Vorprojekt haben gezeigt, dass deren positive Wirkung auf maximal vier Wiederverwendungszyklen begrenzt ist. "Wir möchten die Grenzen verschieben und einen Weg aufzeigen, 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.
Neue Erkenntnisse dank Infrarotspektroskopie und Lichtleitertechnik
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." Zur Bestimmung der Vermischungsgrade ist die Erarbeitung von zwei neuartigen Methodenansätzen auf Basis der Infrarotspektroskopie vorgesehen.
Für eine vereinfachte Konzeptionierung von Asphaltmischungen mit mehrfach wiederverwendeten Ausbauasphalten sollen zudem Prognosemodelle für verschiedene Asphaltkennwerte basierend auf Bindemittel- bzw. Mastixkennwerten erarbeitet werden.
Generell sollen die Ergebnisse dieses Projekts einen grundsätzlichen Weg aufzeigen, ob und wie eine mehrfache bzw. endlose Wiederverwendung von Asphalt umgesetzt werden kann, was für nahezu alle Akteure des Straßenbausektors relevant ist.
