Das hohe Verkehrsaufkommen in Deutschland beansprucht die Straßen stark, mit dem Erfolg, dass sie regelmäßig erneuert werden müssen. Nach Angaben von Mitarbeitenden der Fraunhofer-Gesellschaft fallen in Deutschland jedes Jahr etwa 3,3 Millionen Tonnen teerhaltiger Straßenaufbruch an, und nur 300.000 Tonnen davon werden in die Niederlande transportiert, um dort aufbereitet zu werden. Denn dort gibt es die bislang einzige Recycling-Anlage für Asphalt in Europa. Der größte Teil des Straßenaufbruchs landet auf Deponien. Entsprechend groß sind die Rohstoffverluste, und auch die Kosten für die Entsorgung schlagen kräftig zu buche. Nach Schätzungen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler liegen sie in Deutschland bei jährlich 223 Millionen Euro.
Noch gravierender sind aber die Schäden für die Umwelt. Denn sowohl die Asphalt-Transporte als auch die thermische Behandlung der Bruchstücke führen zu hohen CO2-Emissionen. Weitere Klimagase gelangen in die Atmosphäre, weil das Material für die neue Asphaltschicht produziert werden muss. Forschende der Frauhofer-Gesellschaft wollen das über das Verbund-Projekt „Inno-Teer“ ändern. Mehrere Institute arbeiten dafür zusammen (IBP, IML, IOSB und UMSICHT).
Teer wird bei hohen Temperaturen und großem CO2-Ausstoß verbrannt
Der Weg des teerhaltigen Asphalts sieht derzeit folgendermaßen aus: Die Materialbrocken werden mit einer Temperatur zwischen 850 und 1.000 Grad Celsius erhitzt, damit der Teeranteil verbrennt. Die Steine unterschiedlicher Korngröße, aus denen der Asphalt im Wesentlichen besteht, vertragen diese extreme Hitze jedoch nicht besonders gut. Sie nehmen vielfach Schaden, zumindest ist das nicht auszuschließen. Deswegen dürfen sie im Straßenbau nicht weiterverwendet werden. Das Risiko, das ihre Druckfestigkeit abgenommen hat, wäre zu groß. Sie gehen also als Rohstoff verloren.
Genau das möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ändern. Ziel von InnoTeer ist ein mehrstufiges Verfahren, mit dem teerhaltiger Straßenaufbruch so aufbereitet werden kann, dass die Rohstoffe größtenteils erhalten bleiben. Gestartet ist es im April dieses Jahres und hat eine Laufzeit von drei Jahren. „Die Deponierung soll am Ende nahezu vollständig vermieden werden“, sagt Projektleiter Dr. Alexander Hofmann von Fraunhofer UMSICHT. Eine ganze Reihe von Ansätzen steht dafür bereits.
Teer wird beim Recycling über spektroskopische Verfahren herausgefiltert
Es beginnt mit einer Methode zur optischen Erkennung von Teer (Fraunhofer IOSB). Über spezielle spektroskopische Verfahren soll es möglich werden, den Teer herauszufiltern. „Eine besondere Herausforderung liegt dabei in der Unterscheidung des teerhaltigen Materials von schwarzer Mineralik und Bitumen“, sagt Georg Maier vom Fraunhofer IOSB. Das Verfahren muss in Echtzeit funktionieren und wird in ein optisches Schüttgutsortiersystem integriert. Teerfreie Anteile können auf diese Weise aussortiert und dem Materialkreislauf zugeführt werden.
Zurück bleiben die teerhaltigen Asphalt-Brocken. Bei ihnen soll der Teer nicht mehr verbrannt werden, was erhebliche Mengen an CO2 freisetzt. Stattdessen ist eine Pyrolyse unter Sauerstoffabschluss geplant – bei deutlich niedrigeren Temperaturen. So sei es möglich, den Teer zu zersetzen, ohne die Gesteinskörnung zu beschädigen. Dieses Prinzip hätte noch einen positiven Nebeneffekt: Dabei entstünde ein Synthesegas, das als Energiequelle dienen könnte.
Materialien sollen erneut für Asphalt zum Einsatz kommen
Sand, Kalkstein und Kohlenstoff stünden nach diesen Verfahren zur Verfügung. „Am Fraunhofer IBP entwickeln wir Möglichkeiten, diese Mischung in Bauprodukten einzusetzen, etwa erneut in Asphalt einzuarbeiten“, sagt Volker Thome, Abteilungsleiter am Fraunhofer IBP.
Interessante Ansätze reichen allerdings nicht aus. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen parallel eine Methode entwickeln, um die Ökobilanz ihrer Entwicklungen genau bestimmen zu können. Zuständig ist dafür das Fraunhofer IML. Sie wollen die Materialströme bewerten, in Abhängigkeit von potenziellen Standorten und der Anzahl der Anlagen sowie der eingesetzten Transportmittel. „Wir schätzen, dass wir mit nur einer Anlage in Deutschland allein den Logistikaufwand um etwa 40% reduzieren könnten, mit vier Anlagen um weitere 30%“, sagt Ralf Erdmann vom Fraunhofer IML.
Wenn das Projekt nach drei Jahren beendet ist, wollen die Forschenden einen fertigen Prototyp haben – eine Anlage, die 300 Kilogramm teerhaltigen Straßenaufbruch pro Stunde aufbereiten kann. Sie soll so skalierbar sein, dass sie für die kommerzielle Nutzung 20 Tonnen pro Stunde verarbeiten kann.
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