Verkehrswegebau Neue Rezeptur für die Asphaltherstellung bei niedrigeren Temperaturen

Wie sich die Dampf- und Aerosol-Freisetzung bei der Asphaltproduktion deutlich reduzieren lassen würde, haben Bochumer Forschende gezeigt. Georg Bus entwickelte am Lehrstuhl für Verkehrswegebau der Ruhr-Universität Bochum eine neue Rezeptur für die Asphalt-Herstellung, die bei 20 bis 30 Grad Celsius niedrigeren Temperaturen funktioniert als herkömmliche Verfahren. Das könnte helfen, einen neuen Grenzwert einzuhalten, den der Ausschuss für Gefahrstoffe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin für die Dampf- und Aerosol-Freisetzung festgelegt hat; Ende 2024 läuft die Übergangsfrist dafür aus. „Mit dem Verfahren ließe sich außerdem jede Menge Energie sparen“, so Bus. Über die Ergebnisse berichtet das Wissenschaftsmagazin Rubin der Ruhr-Universität.

Asphalt besteht aus Sand, Gesteinsmehl und Schotter, die durch ein Bindemittel – das Bitumen – zusammengehalten werden. „Bitumen ist nur bei hohen gut Temperaturen verarbeitbar“, erklärt Georg Bus. „Bei Raumtemperatur verhält es sich wie hartes Gummi, aber bei 150 bis 180 Grad Celsius wird es flüssig und kann die Gesteinskörner gut umhüllen.“ Allerdings bringen die hohen Temperaturen im Produktionsprozess Nachteile mit sich. Sie verschlingen viel Energie, und zudem werden Aerosole freigesetzt, die potenziell gesundheitsschädlich sind.

Geringere Temperaturen dank Schaum

Georg Bus’ Rezeptur setzt auf Schaumbitumen, mit dem Asphalt bei 20 bis 30 Grad Celsius niedrigeren Temperaturen hergestellt werden kann als herkömmlicher Heißasphalt. Gibt man zwei bis vier Prozent Wasser unter Druck zum heißen Bitumen hinzu, entsteht schlagartig Wasserdampf, der dafür sorgt, dass sich das Bitumen um ein Vielfaches ausdehnt. „Es schäumt wie Seife“, veranschaulicht Georg Bus. „Durch das größere Volumen ist das Bitumen dann leichter verarbeitbar.“

In den USA oder den Niederlanden ist das Verfahren bereits etabliert. Allerdings lassen sich die positiven Erfahrungen anderer Länder nicht einfach übertragen, da der Asphalt in Deutschland mit anderen Gesteinskörnungen und anderen Bindemitteln hergestellt wird. Das Bochumer Team besorgte sich daher tonnenweise Gestein und hunderte Kilogramm Bitumen, um verschiedene Rezepturen zu testen. 1.000 Kilogramm Asphalt stellten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler her. Ein Gehalt von 2,7 bis 3 Prozent Wasser im Bitumen erwies sich für die Herstellung verschiedener Asphalte mit Schaumbitumen als optimal.

Näher am Grenzwert

Den Ausstoß von Dämpfen und Aerosolen maß das Projektteam an unterschiedlichen Arbeitsplätzen im Straßenbau. „Relativ viele Dämpfe bekommt der Fertigerfahrer ab, der die Maschine bedient, mit der der Asphalt auf die Straße aufgebracht wird“, erklärt Georg Bus. „Hier haben wir die größte Reduktion feststellen können.“ Mit herkömmlichem Heißasphalt betrug der Dampf- und Aerosol-Wert 6,9 Milligramm pro Kubikmeter beim Fertigerfahrer; mit dem neuen Warmasphalt reduzierte er sich auf durchschnittlich 2,3 Milligramm pro Kubikmeter. „Das liegt zwar immer noch über dem geforderten Grenzwert von 1,5 Milligramm pro Kubikmeter“, so Bus, „aber wir haben den Wert immerhin schon mehr als halbiert.“