Der perfekte Recycling-Belag

Wenn Strassen gefräst werden, fällt viel alter Asphalt von hoher Qualität an. Ziel eines Projekts von Empa, ETH Zürich und Industriepartnern ist, diesen vollständig wieder zu verwenden.

Baustellen sind ein Ärgernis für Automobilisten. Mit einem idealen Asphalt muss der Belag seltener erneuert werden. Bild: Getty Images / iStockphoto

Baustellen sind ein Ärgernis für Automobilisten. Mit einem idealen Asphalt muss der Belag seltener erneuert werden. Bild: Getty Images / iStockphoto

Feedback

Tragen Sie mit Hinweisen zu diesem Artikel bei oder melden Sie uns Fehler.

Ob auf dem Weg in die Ferien oder zur Arbeit, für viele Autofahrer sind sie ein Ärgernis: Die Baustellen, die in der Sommersaison kreuz und quer durch die Schweiz Hochkonjunktur haben. Allein für die A1 listet das Bundesamt für Strassen (Astra) derzeit 13 wichtige Sanierungs- und Erweiterungsprojekte auf. Bei diesen Baumassnahmen fällt meist viel alter Asphalt an, in dem zwei wertvolle und endliche Ressourcen stecken: Das aus Erdöl gewonnene Bitumen als Bindemittel und hoch qualitatives Gestein in unterschiedlicher Körnung, das im Asphalt die Stützfunktion erfüllt.

Teils wird der abgefräste Asphalt als unterste Schicht eines neuen Belags verwendet. Aber selbst dann geht das Bitumen verloren. Viel besser wäre es, den gesamten alten Asphalt einer Verjüngungskur zu unterziehen und neu zu verlegen. Von zentraler Bedeutung ist hierbei jedoch die Frage: Erfüllt Recycling-Asphalt alle nötigen Qualitätskriterien? Falls nicht, müssten die Strassen zum Ärger der Automobilisten noch häufiger aufgerissen und erneuert werden, sollte dort künftig Recycling-Asphalt verlegt werden.

Wie ein Forschungsprojekt zeigt, ist Asphalt aus nahezu hundert Prozent recycliertem Material durchaus eine Option – zumindest für nicht allzu stark befahrene Strassen. «Das Resultat unserer Studie ist sehr vielversprechend», sagt Martins Zaumanis, Asphaltforscher von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa). «Der von uns entwickelte Recycling-Asphalt ist sogar besser als ein herkömmlicher Belag.» Lily Poulikakos von der Empa-Abteilung Strassenbau/Abdichtungen leitet das Projekt. Beteiligt sind weiter die ETH Zürich, der Hersteller von Asphalt-Mischanlagen Ammann aus Langenthal BE und der ­Asphaltproduzent BHZ aus ­Zürich. Das Bundesamt für Umwelt unterstützte das Vorhaben finanziell.

«Unser Recycling-Asphalt ist besser als ein herkömmlicher Belag.»Martins Zaumanis, Asphaltforscher der Empa

«Asphalt ist ein komplexes Material, das vielen Anforderungen genügen muss», sagt Zaumanis. So muss der Belag dem zunehmenden Verkehrsaufkommen sowie den immer schwereren Lastwagen standhalten, und das bei Hitze, Kälte und Regen. Zaumanis zeigt ein Stück Recycling-Asphalt, das in den Labors der Empa harte Prüfungen durchlaufen hat, etwa den «semi circular bend test». Dabei wird ein halbmondförmiges Stück Asphalt in einer Apparatur belastet, bis sich ein Riss bildet. Bei einem anderen Test wird eine Probe rund eine Million mal belastet, um zu sehen, wie sich sogenannte Ermüdungsrisse bilden.

Zahlreiche Faktoren bestimmen die Qualität und Beschaffenheit des Strassenbelags: Die Menge und Art des Bitumens, Form und Grösse des verwendeten Gesteins, der Anteil an Luftporen, der Einsatz von Zusatzstoffen wie Polymeren oder die Beimengung von Recyclingasphalt. «Das Ziel der Asphaltforschung ist es, Strassenbeläge zu entwickeln, die den jeweiligen Belastungen möglichst lange standhalten», sagt Zaumanis.

Schnellerer Weg zum Asphalt nach Mass

Doch die Entwicklung neuer Beläge ist aufwendig. Ausgangspunkt für einen Strassenbelag mit gewünschten Eigenschaften ist in der Regel ein bekanntes Rezept, in dem das Verhältnis der verschiedenen Komponenten wie Bitumen, Gestein und Sand vorgegeben ist. Der fertige Asphalt wird dann künstlich gealtert und auf die gewünschten Eigenschaften getestet, etwa auf die Bildung von Rissen durch Belastung und Kälte und auf die Bildung von Spurrinnen. Entspricht der Belag nicht den Anforderungen, wird das Rezept leicht modifiziert und der resultierende Asphalt wieder künstlich gealtert und getestet – ein langwieriger Prozess. Zudem ist oft nicht klar, welche Zutat variiert werden sollte, um dem Belag die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.

Video: Plastikmüll soll Asphalt ersetzen

Erfolgreiches Crowdfunding: Pellets aus Abfall ersetzen Asphalt. Video: Tamedia/Vizzr

Wie man schneller zum «idealen» Asphalt kommen kann, beschrieben Zaumanis und weitere Empa-Forscher kürzlich in der Fachzeitschrift «Materials and Design». Die Autoren haben die Resultate von rund 200 Publikationen zusammengefasst und eine Tabelle kreiert, in der Fachleute die möglichen Folgen einer veränderten Asphaltmischung ablesen können. Konkret listet die Tabelle die Auswirkungen von 17 verschiedenen Parametern auf, etwa die Wirkungen von verschiedenen Bitumen- und Sandarten auf sechs Qualitätskriterien von Asphalt. In den letzten Monaten haben die Forscher von Empa und ETH die Tabelle verwendet, um dem Recycling-Asphalt die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. «Dank der Tabelle sehen wir viel schneller, an welcher Stellschraube wir drehen müssen», sagt Zaumanis.

Ein Beispiel: Angenommen, man hat einen Asphalt, in dem sich Spurrinnen bilden. Man könnte ein härteres Bitumen verwenden, zeigt die Tabelle, aber das würde die Rissbildung durch Frost erhöhen und die Verarbeitung erschweren. Auf Fahrwegen, die in grössere Höhen hinaufführen, etwa für die Gotthardautobahn oder für Passstrassen, wäre das keine gute Idee. Stattdessen, so zeigt die Tabelle, wäre für eine stark dem Frost ausgesetzte Strecke, die Gefahr läuft, Spurrinnen zu bilden, die Zugabe von mit Kunststoffen modifiziertem Bitumen die richtige Lösung. Denn der so modifizierte Asphalt ist nicht nur resistent gegen Spurrinnen, sondern auch gegen Frost. Allerdings hat das auch einen Preis: einen höheren Arbeitsaufwand. Der Asphalt lässt sich schwieriger verarbeiten.

Regenerierendes Öl verjüngt das Bitumen

Möchte man zur Schonung der Ressourcen Recycling-Asphalt verwenden, gerät man jedoch in eine Zwickmühle: Zwar vergrössert sich durch einen höheren Anteil Recycling-Asphalt der Widerstand gegenüber Spurrinnen. Auch wird der Belag dank Recycling-Asphalt steifer. Aber die Rissbildung unter schweren Lasten könnte sich erhöhen wie auch die Anfälligkeit für Frost. «Wir mussten daher die perfekte Balance finden, damit der Recycling-Asphalt die Anforderungen gut genug erfüllt», sagt Martins Zaumanis.

Grafik vergrössern

Dies haben die Forscher von Empa und ETH erreicht, indem sie dem alten Bitumen ein regenerierendes Öl beifügten. «Damit lässt sich das Bitumen langfristig verjüngen», sagt Zaumanis. Das Öl macht den Belag zwar weicher und erhöht ein wenig die Bildung von Spurrinnen. Die Rissbildung wird jedoch reduziert. Trotz Zugabe des Öls besteht der Belag zu mehr als 99 Prozent aus Recycling-Asphalt. Dieser hat alle Tests mit Bravour bestanden: Biegetests zur Bildung von Rissen und das simulierte Befahren mit Autoreifen. Zaumanis zeigt die entsprechenden «Folterinstrumente» in den Empa-Labors. Bei einem sehr realitätsnahen Test mit einem Verkehrssimulator schnitt der Recycling-Asphalt sogar besser ab als das klassische Pendant. Allerdings gibt es Einschränkungen für den Einsatz: «Wir haben den Recycling-Asphalt für die Verwendung auf wenig befahrenen Strassen optimiert», sagt Zaumanis. «Für stark befahrene Strassen gelten andere Anforderungen.»

Ein wichtiger Teil des Projekts war die Auswirkungen des Recycling-Asphalts auf die Umwelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Recycling-Beläge keinen negativen Einfluss auf die Umwelt haben. Der nächste Schritt wäre es, einen realen Strassenabschnitt mit dem Recycling-Asphalt zu versehen. «Das streben wir in einem Folgeprojekt an», sagt Zaumanis. Wenn der Praxistest ebenfalls erfolgreich verläuft, wäre es Aufgabe des Astra, den Recycling-Asphalt für die Praxis zuzulassen. Dann sollte auch gewährleistet sein, dass der «Ökobelag» nicht häufiger erneuert werden muss als herkömmlicher Asphalt – und somit keine ärgerlichen Staus erzeugt.

Erstellt: 16.08.2018, 18:24 Uhr

Artikel zum Thema

Recyclingforschung zahlt sich aus – in vielen Bereichen

Kommentar Sind Stoffkreisläufe nicht geschlossen, wachsen die Abfallberge. Zum Beispiel aus Asphalt. Mehr...

Dieses Verfahren soll das Recycling revolutionieren

Ein niederländisches Unternehmen erfindet den PET-Kreislauf neu. Taugt es auch für die Schweiz? Ein Experte klärt auf. Mehr...

Wohnen in Abfall- und Recycling-Material

Video Im Forschungsgebäude Nest in Dübendorf leben ab heute zwei Studenten. Vor dem Regen schützt sie rezykliertes Kupfer, vor der Kälte Pilz-Myzel, und die Teppichböden sind geleast. Mehr...

Die Redaktion auf Twitter

Stets informiert und aktuell. Folgen Sie uns auf dem Kurznachrichtendienst.

Kommentare

Newsletter

Der ideale Start in den Tag

Sie wollen täglich die besten Beiträge aus der Redaktion?
Dann abonnieren Sie jetzt unseren Newsletter «Der Morgen».

Die Welt in Bildern

Ganz schön angeknipst: Ein Mitglied des Bingo Zirkus Theater steht anlässlich des 44. internationalen Zirkusfestivals in Monte Carlo auf der Bühne. (16. Januar 2020)
(Bild: Daniel Cole ) Mehr...