Forschung für einen unbegrenzten Wiederverwendungskreislauf
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersucht in einem DFG-Projekt die Möglichkeiten einer nachhaltigeren und häufigeren Wiederverwendung von Asphalt mithilfe biobasierter Verjüngungsmittel. Obwohl bereits heute ein hoher Anteil des Materials im Straßenbau wiedergenutzt wird, erfordert dies eine Erhöhung des fossilen Bindemittels Bitumen. Die Wiederverwendung von Ausbauasphalt ist derzeit auf wenige Zyklen begrenzt.
Asphaltschichten müssen je nach Beanspruchung und Ausführung nach etwa 15 Jahren erneuert werden. Der dabei eingesetzte Ausbauasphalt neigt dazu, mit der Zeit hart und spröde zu werden, was zu Rissen und Schäden führen kann. Diese Tendenz verstärkt sich mit jeder Wiederverwendung. Angesichts der zunehmenden Nutzung von Ausbauasphalt im Straßenbau verschärft sich dieses Problem. 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 darauf ab, einen nahezu unbegrenzten Wiederverwendungskreislauf für Asphalt zu ermöglichen. Dabei sollen biobasierte Verjüngungsmittel, sogenannte Rejuvenatoren, anstelle von frischem Bitumen die Elastizität des Asphalts erhalten.
CO2-Bilanz und die Rolle von Frischbitumen
Bisher wird dem Altmaterial neues, frisches Bitumen zugemischt, um der Verhärtung entgegenzuwirken. Dieses fossile Bindemittel wird auf Erdölbasis gewonnen. Mit jeder erneuten Wiederverwendung des Asphalts muss dessen Anteil erhöht werden, um Viskosität und Elastizität zu gewährleisten. Der zulässige Bitumengehalt im Asphalt ist jedoch begrenzt. Zudem verschlechtert das bisherige Verfahren mit jedem Zyklus die CO2-Bilanz des Ausbauasphalts. Eine mögliche Lösung bieten biobasierte Verjüngungsmittel, beispielsweise Öle aus Kiefernharz oder Cashewkernen. Voruntersuchungen zeigten jedoch, dass deren positive Wirkung auf maximal vier Wiederverwendungszyklen beschränkt ist.
Wir möchten die Grenzen verschieben und einen Weg aufzuzeigen, wie sich Asphalt mithilfe nachhaltiger Rejuvenatoren deutlich länger wiederverwenden lässt.
Dies erklärt Sandra Weigel, Expertin für Bindemittel im Straßenbau und Leiterin des DFG-Projekts bei der BAM.
Entwicklung angepasster biobasierter Rejuvenatoren
Die Forschenden entwickeln einen speziell modifizierten biobasierten Rejuvenator, der die verjüngende Funktion von Frischbitumen übernehmen soll. Entscheidend für eine Langzeitwirkung ist die vollständige Vermischung des Rejuvenators mit dem vorhandenen Altbitumen im Asphalt, um Viskosität und Elastizität dauerhaft zu erhalten.
Bisher lässt sich dieser Vermischungsgrad nicht zuverlässig bestimmen und das Verjüngungsmittel daher nicht zielgerichtet anpassen. 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.
So Sandra Weigel. Ziel ist es, nachhaltige Rejuvenatoren gezielt auf den vorhandenen Ausbauasphalt abzustimmen, um eine häufige Wiederverwendung ohne negative Auswirkungen auf die CO2-Bilanz zu ermöglichen.