Pflanzenmolekül im Straßenbau 27.03.2015, 09:51 Uhr

Lignin statt Bitumen: Asphalt soll grüner werden

Niederländische Forscher wollen Asphalt umweltfreundlicher herstellen. Vor allem das bislang eingesetzte Bindemittel Bitumen ist ihnen ein Dorn im Auge. Schließlich wird das Gemisch aus endlichem Erdöl gewonnen und ist wenig ökologisch verträglich. Ihre Alternative: das Pflanzenmolekül Lignin.

Schwefelbefreites Lignin soll Asphalt noch stabiler machen als er es mit dem bislang eingesetzten Öl-Produkt Bitumen ist.

Schwefelbefreites Lignin soll Asphalt noch stabiler machen als er es mit dem bislang eingesetzten Öl-Produkt Bitumen ist.

Foto: Patrick Seeger/dpa

Als Bitumen oder auch Erdpech wird ein Gemisch aus organischen Stoffen bezeichnet, das im Straßenbau bislang unverzichtbar ist. Nicht zuletzt wegen seiner klebrigen und abdichtenden Eigenschaften findet Bitumen Anwendung in der Asphaltherstellung – als Bindemittel. Der Nachteil: Die Substanz wird aus dem fossilen und damit endlichen Rohstoff Erdöl gewonnen. Zudem ist Bitumen wenig umweltverträglich.

Die Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) hat deshalb untersucht, wie sich der Bitumen-Anteil im Asphalt zumindest reduzieren lässt. Eine mögliche Alternative ist die Verwendung des Pflanzenmoleküls Lignin: jene Substanz, die Holz seine Druck- und Bruchfestigkeit verleiht. Ingenieur.de berichtete bereits über Methoden zur Gewinnung von Lignin.

Eine Herausforderung: Der Schwefelanteil muss reduziert werden

Wie Bitumen verfügt auch das ökologisch verträglichere Lignin über eine hohe Klebewirkung und abdichtende Eigenschaften. Doch obwohl es unter anderem bei der Herstellung von Papier als Abfallprodukt entsteht, ist es bislang kompliziert, das Molekül auf wirtschaftliche Weise industriell nutzbar zu machen. Ein Problem: Da Lignin dem Bitumen beziehungsweise dem Öl bereits auf molekularer Ebene zugegeben werden muss, sind vorher umfangreiche Tests notwendig. Allein deshalb, um das am Ende effizienteste Mischungsverhältnis zu ermitteln.

Lignin statt Bitumen: Ein Baum besteht im trockenen Zustand zu einem Drittel aus dem Molekül Lignin – neben der Cellulose ist dies die häufigste organische Verbindung der Erde.

Lignin statt Bitumen: Ein Baum besteht im trockenen Zustand zu einem Drittel aus dem Molekül Lignin – neben der Cellulose ist dies die häufigste organische Verbindung der Erde.

Quelle: Lukas Schulze/dpa

Eine weitere Hürde: Beim bisherigen Ligninabbau entsteht ein schwefelhaltiges Endprodukt. Der hohe Schwefelanteil schränkt die Einsatzmöglichkeiten des Biomoleküls allerdings ein, das aufgrund seiner selten vorkommenden molekularen Ringstrukturen eigentlich eine Menge Potenzial bietet.

Superlignin eignet sich auch zum Abdichten von Hausdächern

TNO-Forschern gelang die Entschwefelung des Lignins eher durch Zufall. Team-Mitglied Ted Slaghek erläutert, dass im niederländischen Zeist Wissenschaftler zeit Jahrzehnten Trocknungsprozesse mit Heißdampf durchführen und untersuchen. Zum Beispiel wurden so bereits Pommes Frites gebacken, Mehlwürmer getrocknet oder auch Kakao geröstet. „Irgendwann haben wir dann Stroh mit diesem Heißdampf behandelt“, erzählt Slaghek. Doch anstatt dafür pure Schwefelsäure zu nutzen, verdünnten die Wissenschaftler den Schwefelanteil auf magere 0,5 Prozent.

„Wir waren erstaunt, wie gut das funktioniert“, berichtet Slaghek. Das so gewonnene Lignin bezeichnen die Forscher als Superlignin. Es ist hochmolekular, wurde nur sehr sanft behandelt und riecht nicht nach Schwefel. Ein solches schwefelbefreites Lignin lässt sich laut den Forschern nicht nur vorzüglich im Straßenasphalt einsetzen, sondern auch für Dachabdichtungen, die bislang mit Bitumen vorgenommen werden.

Noch bis in die 70er-Jahre hinein wurde bei der Asphaltherstellung für die Verklebung der Gesteinskörner nicht Bitumen verwendet, sondern Teer. Zumindest für öffentliche Auftraggeber ist dieser wegen seiner krebserregenden Wirkung aber mittlerweile verboten. 

Von Jan-Martin Altgeld

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