Asphalt ist weltweit der wichtigste Baustoff für Straßen. In Deutschland bestehen etwa 95 Prozent aller Fahrbahndecken aus diesem Material – einem Gemisch aus Gesteinskörnungen und dem schwarzen Erdölderivat Bitumen. Wissenschaftler*innen von TU Braunschweig, TU Wien und der Ostschweizer Fachhochschule wollen in einem Forschungsprojekt einen Bioasphalt entwickeln. Bei diesem ersetzen nachhaltige biologische Bindemittel das herkömmliche fossile Bitumen. Damit könnte der Kohlendioxid-Ausstoß bei der Herstellung des Asphalts deutlich reduziert und der Straßenbau insgesamt klimafreundlicher werden.
Am Ende ihrer Nutzungsdauer nach planmäßig 30 Jahren werden Asphaltstraßen erneuert. Der alte ausgebaute Asphalt als Abfallmaterial kann dabei nach entsprechender Aufbereitung wiederverwendet werden. In Deutschland arbeitet die Asphaltbranche bereits mit einem Kreislaufsystem, bei dem 80 Prozent aller anfallenden Ausbauasphalte weiter genutzt werden. Bei der Wiederverwendung ist allerdings immer ein gewisser Anteil an Frischbitumen notwendig, um eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit des Asphaltbelags zu gewährleisten.
Bitumen im Straßenbau – vollständig abhängig von der Erdölindustrie
Bitumen ist der Klebstoff, der die Gesteinskörner im Asphalt zusammenhält. Es ist ein schwarzes Erdölderivat, das an Raffinerien bei der Erdölverarbeitung anfällt. Damit ist der Asphaltstraßenbausektor derzeit vollständig von der Nutzung fossiler Brennstoffe abhängig. In Europa werden pro Jahr zehn Millionen Tonnen Bitumen für den Bau und die Instandhaltung von Asphaltbelägen verbraucht.
„Für die Herstellung einer Tonne Bitumen werden rund 1.000 Liter Wasser und 15.000 kWh Energie benötigt – das entspricht etwa dem durchschnittlichen jährlichen Energieverbrauch eines Haushalts in der EU“, sagt Professor Michael Wistuba, Leiter des Instituts für Straßenwesen der TU Braunschweig und Koordinator des Projekts.
Darüber hinaus werden bei der Herstellung einer Tonne Bitumen 712 Kilogramm Kohlendioxid in die Luft abgegeben, was zu einem jährlichen Ausstoß von fast elf Millionen Tonnen Klimagas bei der Bitumenherstellung in Europa führt.
Recycelter Asphalt mit biologischen Bindemitteln
Im Forschungsprojekt NOBIT (No Bitumen), das von der VolkswagenStiftung unterstützt wird, wollen die Wissenschaftler*innen ein Technologiekonzept für einen sogenannten Bioasphalt entwickeln. Dieser nachhaltigere Baustoff soll nahezu vollständig aus aufbereitetem Ausbauasphalt bestehen, ergänzt durch biologische Bindemittel.
Projektleiter Johannes Büchner: „Das Projekt verfolgt im Grunde genommen zwei Ziele: die maximale Erhöhung der Recyclinganteile im Asphalt sowie der Ersatz des bisher benötigten fossilen Bitumens durch nachhaltige Ressourcen.“
Aus internationaler Forschung sind bereits einige vielversprechende Rohstoffe für Biobindemittel bekannt, zum Beispiel Lignine, Harze und Pflanzenöle, die alle aus Industrieabfällen recycelt werden.
An dem Projekt arbeiten interdisziplinär das Institut für Straßenwesen der TU Braunschweig, das Institut für Materialchemie der TU Wien und das Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik der Ostschweizer Fachhochschule. Neben der Untersuchung materialtechnologischer Fragestellungen werden die Forschenden auch eine Nachhaltigkeits- und Wirtschaftlichkeitsbewertung des neuartigen Technologiekonzepts zur Überprüfung der ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen vornehmen. Am Ende des Projekts soll der neuentwickelte Bioasphalt in einer großtechnischen Mischanlage produziert und im Straßenbau auf zwei Testabschnitten validiert werden.