4/2023 Forschung Politik
© shutterstock/ABCD-Stock
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Bioasphalt für emissionsfreie Straßen

Fossiles Bitumen als Asphaltbindemittel soll im Straßenbau eliminiert werden. Neuartiger Biobitumen aus Algen- und Schweinegülle könnte die Straße sogar zu CO -Senke machen.

von: Norbert Regitnig-Tillian

Auch wenn mittels E-Mobilität, natürlich mit klimaneutralem Ökostrom geladen, Fahrzeuge künftig emissionsfrei über die Straßen rollen, bleibt ein Problem bestehen: die asphaltierten Fahrwege. „Es ist nicht anzunehmen, dass E-Autos oder batteriebetriebene Roller und Fahrräder in Zukunft auf unbefestigten Feldwegen fahren werden“, sagt Bernhard Hofko, Asphaltforscher an der Technischen Universität Wien.

Deshalb müssen künftig auch die asphaltierten Straßen in Richtung „Zero Emission“‘ gehen. Die Klimaziele verlangen nämlich in den nächsten Jahren, dass bei der Straßenproduktion und deren Erhalt keine Treibhausgase mehr anfallen. Also nicht nur der Verkehr soll somit emissionsfrei fahren, sondern auch die Straße selbst darf keinen CO2-Rucksack mehr haben.

In kleinen Schritten

Die Forschung nähere sich der emissionsfreien Straßenproduktion schrittweise, so Hofko. Prinzipiell setzt sich die CO2-Bilanz für eine Straßenneuproduktion aus drei Komponenten zusammen. Um Treibhausgasemissionen zu vermeiden, kann an unterschiedlichen Schrauben gedreht werden. Eine Tonne Asphalt setzt laug Hofko 50 bis 55 Kilogramm CO2-Äquivalente frei. Davon stammen ein Drittel aus der Asphalt-Rohstoffproduktion. Den verbrauchen etwa Gesteinsmühlen, die Gestein in richtiger Korngröße produzieren, oder die Anlagen zur Destillation von Bitumen aus „bitumenfähigen“ Rohölsorten.

Ein wenig mehr als ein Drittel der Treibhausgase entweicht bei der Asphaltproduktion in die Atmosphäre. Sie entstehen bei der „Heißmischung“, bei der zähflüssig erhitztes Bitumen mit dem Gestein vermischt wird. Der Rest des CO2-Rucksackes stammt aus dem Transport, sowohl beim Rohstoff- also auch Baustellentransport. Bei all den Komponenten gebe es CO2-Einsparungspotenziale. „Universitäten, aber auch Industrie und Straßen-Erhalter arbeiten intensiv daran. Da ziehen alle an einem Strang.“

Nachhaltiger Transport

Das zeigt sich beim Transport. Hier müssen die Wege kurzgehalten werden. Das heißt, mehr Regionalität in der Asphalterzeugung. Zudem müssen emissionsfreundliche Transportmittel eingesetzt werden, wie beispielsweise den Antransport von Gestein mit der Bahn. „Das wird bereits umgesetzt“, so Hofko. Zudem sollen die LKW, die Asphalt anliefern, sukzessive mit alternativen Antriebssystemen ausgestattet werden, also entweder Batterie oder Wasserstoff. In der Produktion wird wiederum darauf geachtet, dass man den Recycling-Anteil an Asphalt erhöhen kann. „Das ist der große Vorteil von Asphalt: Er kann zu 100 Prozent wieder eingesetzt werden.“ Einzig das Bitumen muss, weil es über die Jahre versprödet, mit Additiven „verjüngt“ werden, betont Hofko.

50 Prozent Altasphalt

Die Mehrfachverwendung von Altasphalt funktioniert derzeit schon bis zu einer Recyclingquote von 50 Prozent. Das konnte jetzt in einem mehrjährigen Forschungsprojekt mit Projektpartnern aus Österreich Deutschland und der Schweiz in ausführlichen Tests verifiziert und als technischer Standard empfohlen werden. Hofko, der an dem Projekt federführend beteiligt war, geht aber davon aus, dass in absehbarer Zeit 70 bis 80 Prozent Altasphalt im Straßenbau eingesetzt werden kann.

„Damit sinkt der Anteil der Rohstoffe an den Emissionen.“ Zudem wird daran gearbeitet, dass auch das die Temperatur des Mischguts, das mit 150 bis 180 Grad zur Baustelle kommt, in Zukunft durch den Einsatz neuer Additive um mindestens 30 Grad gesenkt werden kann.

Schweinegülle und Algen

Aber „Zero-Emission“? Das gibt es noch nicht. Ein Blick in die Grundlagenforschung zeige aber, dass der erdölbasierte Bitumen Schritt für Schritt durch biogene Alternativen aus nachwachsenden Rohstoffen abgelöst werde. „Biobitumen könnte aus Holzabfällen produziert werden, aber auch aus anderen Abfällen aus der Landwirtschaft, etwa Schweinegülle.“ Versuche zeigen, dass daraus mittels des chemischen Verfahrens der Pyrolyse („schnelles Erhitzen“) Biobitumen gewonnen werden kann.

Eine andere Möglichkeit wäre die Produktion von Bindemitteln mittels Algen beziehungsweise mit speziellen Mikroorganismen („engineered organism“). „Daran arbeiten derzeit mehrere internationale Gruppen“. Die Vision: Die Mikroorganismen könnten aus der Straße eine CO2-Senke machen. „Algen, aber auch andere spezifische Mikroorganismen verstoffwechseln ihre Nahrungsquellen in einer Nährlösung, wobei komplexe Kohlenwasserstoffe entstehen. Daraus entstehen Treibstoffe, aber auch bitumenartige Produkte.“

180.000 Tonnen Biobitumen

Die Mengen, die dafür produziert werden müssten, seien überschaubar, meint Hofko. Derzeit werden in Österreich jährlich 500.000 Tonnen Bitumen verbraucht. Kann man zuerst 50 und später 70 Prozent durch Recycling ersetzten, so bleiben rund 180.000 Tonnen an Bitumen übrig, den man dann durch biogene Quellen erzeugen müsste. Ganz wichtig, so Hofko: „Es muss Biobitumen aus Restoffen erzeugt werden. Sie dürfen nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen.“ Hofko schätzt, dass Biobitumen und Straßen als CO2-Senken in den nächsten 25 bis 30 Jahren Realität sein könnten.

Eines sei aber wichtig, um die Relation zu sehen, so Hofko: Rechnet man eine Straße über ihre gesamte Lebenszeit von 30 Jahren plus der gesamten Erhaltungsmaßnahmen (zirka alle 10 Jahre die Deckschicht ersetzen) und vergleicht die CO2-Bilanz mit dem Verkehr, der derzeit darüber rollt, dann hat der Anteil der Infrastruktur bei höherrangigen Straßen einen Anteil von 0,4 Prozent der Gesamtemissionen und bei niederrangigen Straßen etwa vier Prozent. In 30 Jahren sollen die Gesamtemissionen eine Null ergeben.

Klimaneutraler Beton

Wie Beton klimaneutral werden soll

Beton ist der Baustoff Nummer eins. Klimaneutral ist er aber nicht. Es ist das Bindemittel Zement, das Schwierigkeiten bei seiner Dekarbonisierung bereitet. Der Grund: Für die Zementproduktion muss Kalkstein bei hohen Temperaturen zu Klinker gebrannt werden. Bei diesem thermischen Prozess setzt Kalkstein raue Menge an CO frei. Bei einer Tonne Zement sind es rund 500 Kilogramm aufwärts. Zwar liegt der Zementanteil im Beton nur bei zirka 10 bis 12 Prozent. Weil Beton aber als Baustoff dermaßen verbreitet ist, ist die Zementindustrie für fünf Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich.

Zum Vergleich: Der globale Flugverkehr setzt insgesamt 3,1 Prozent an Treibhausgasen frei. In Österreich liegt der CO2-Anteil des Zements an den Gesamtemissionen bei 3,3 Prozent, weil man bereits CO2-reduzierende Technologie bei der Zementproduktion einsetzt, sagt Sebastian Spaun vom Verband der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ). „An weiteren CO2-Einsparungen arbeiten wir.“ 2022 hat die Zementindustrie zudem einen Fahrplan in Richtung „Zero Emission“ vorgestellt. Spaun: „Bis 2050 wollen wir Zement klimaneutral produzieren – mittels CO2-Speicherung und -weiterverwendung.“ 


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