Kolloquium Straßenbau in der Praxis
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expert Verlag Tübingen
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Neue Bitumen zur Reduzierung von Emissionen aus Asphalt
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Martin Vondenhof
Die Emissionen bei der Verarbeitung von Asphalt sind besonders seit Einführung von Arbeitsplatzgrenzwerten für Dämpfe und Aerosole aus Bitumen im Fokus der Industrie. Verschiedene Forschungsprogramme von Shell zu diesem Thema werden vorgestellt. Diese umfassen einerseits die Erprobung von Additiven zur direkten Reduzierung bestimmter Emissionen und andererseits die Entwicklung neuer modifizierter Bitumen, die den Asphalteinbau bei verringerter Temperatur
erlauben und auf diesem Wege Emissionen senken. Um die Verarbeitbarkeit von Asphalt bei unterschiedlichen Temperaturen im Labor beurteilen zu können wurde ein neues Prüfverfahren erfolgreich erprobt.
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80 2. Kolloquium Straßenbau - September 2021 Nachhaltigkeitsbewertung eines Bauprodukts im Straßenbau am Beispiel B2Last® der Kosteneingangsgrößen für das PMS (Pavement Management System). Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 896. DMB Bundesdruckerei GmbH & Co. KG. Bonn, 2004. [30] Zander, U.; Birbaum, J.: Aktualisierung der Kostendaten. Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 1108. Fachverlag NW. Bremen, 2014. [31] Gesprächskreis Bitumen: Expositionsbeschreibung Herstellung und Beförderung von Asphalt (2018). Online verfügbar unter: https: / / www.bgbau.de/ fileadmin/ Die_BG_BAU/ Gespr%C3%A4chskreis_ Bi-tumen/ ExpoHerstTranspAsphalt.pdf, abgerufen am: 27.05.2020. [32] Gesprächskreis Bitumen: Expositionsbeschreibung Einbau von Walzasphalt im Straßenbau (2018). Online verfügbar unter: https: / / www.bgbau.de/ file admin/ Die_BG_BAU/ Gespr%C3%A4chskreis_ Bi-tumen/ ExpoWalzasphalt.pdf, abgerufen am: 27.05.2020. [33] EAPA-EuropeanAsphaltPavementAssociation: The use of Warm Mix Asphalt - Position Paper. Brussels, Belgium, 2014. [34] FAV - Norwegian Asphalt and Road Contracting Association: Norwegian WMA project - Low Temperature Asphalt 2011 - Main Report (2012). Online verfügbar unter: https: / / www.vegvesen.no/ fag/ fokusomrader/ forskning+og+utvikling/ Avsluttede+FoU-program/ Varige+veger/ Rapporter/ _attach-ment/ 1337373? _ts=154611d3240&fast_ title=Norwegian+WMA+project+%E2%80%93+ Low+Tem-perature+Asphalt+2011, abgerufen am: 27.05.2020. 2. Kolloquium Straßenbau - September 2021 81 Neue Bitumen zur Reduzierung von Emissionen aus Asphalt Martin Vondenhof Shell Deutschland Oil GmbH, Hamburg Zusammenfassung Die Emissionen bei der Verarbeitung von Asphalt sind besonders seit Einführung von Arbeitsplatzgrenzwerten für Dämpfe und Aerosole aus Bitumen im Fokus der Industrie. Verschiedene Forschungsprogramme von Shell zu diesem Thema werden vorgestellt. Diese umfassen einerseits die Erprobung von Additiven zur direkten Reduzierung bestimm-ter Emissionen und andererseits die Entwicklung neuer modifizierter Bitumen, die den Asphalteinbau bei verringerter Temperatur erlauben und auf diesem Wege Emissionen senken. Um die Verarbeitbarkeit von Asphalt bei unterschiedli-chen Temperaturen im Labor beurteilen zu können wurde ein neues Prüfverfahren erfolgreich erprobt. 1. Emissionen aus Bitumen Bitumen ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und enthält außerdem in geringen Mengen Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und in Spuren weitere Elemente. Aufgrund seiner Herstellung aus Rohöl und den Produktionsbedingungen in den Raffinerien schwankt die genaue Zusammensetzung. Bei Erwärmung ist stets ein bitumentypischer Geruch wahrnehmbar. In einer Studie aus dem Jahr 1999 [1] wurde die deutliche Temperaturabhängigkeit des Ausmaßes der gasförmigen Emissionen (Dämpfe und Aerosole) nachgewiesen. So wurden bei Bearbeitungstemperaturen von 80 °C keine quantifizierbaren Aerosol-Emissionen nach-gewiesen, und die bei 120 bzw. 150 °C durchgeführten Emissionsversuche ergaben - außer bei einigen ver-nachlässigbaren Ausnahmen - Werte unterhalb 1 mg Aerosol/ h. In einer 2006 veröffentlichten Studie des Fraunhofer-Instituts [2] entwickelten Versuchstiere bei den höchs-ten Dampf- und Aerosolkonzentrationen entzündliche Prozesse, jedoch gab es keinen statistisch signifikanten Anstieg in der Krebsrate. Daraufhin war der Weg für einen MAK- Wert (Maximale Arbeitsplatzkonzentrati-on) frei, denn für krebserregende Stoffe gibt es solch einen Wert nicht. Dieser Wert für Dämpfe und Aerosole aus Bitumen (außer Oxidationsbitumen) wurde von der ständigen Senatskommission im Jahr 2018 auf 1,5 mg/ m³ festge-setzt. Der Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) hat da-raufhin am 19. November 2019 einen Arbeitsplatz-grenzwert (AGW) für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-rectified-Bitumen von 1,5 mg/ m³ festgelegt. Für Walz- und Gussasphalt und für den Bereich der Bitumen- und Polymerbitumenbahnen soll für den AGW eine Übergangsfrist bis zum 31.12.2024 gelten. Bis Mai 2020 ist von der BG Bau gemeinsam mit dem Baugewerbe und der Bauindustrie ein detaillierter Plan über die vorgesehenen Aktivitäten, die zur Einhaltung des Grenzwerts führen, zu erstellen. Ein erweiterter Bericht zum Sachstand erfolgt im AGS im Mai 2022. 2. Möglichkeiten der Emissionsreduzierung Zur Reduzierung der Emissionen gilt das STOP Prin-zip (Substitution - Technische Maßnahmen - Organi-satorische Maßnahmen - Persönliche Schutzausrüs-tung) in absteigender Präferenz. Die Modifikation des Bindemittels Bitumen zur Reduzierung der Emissionen ist als Substitution oder als technische Maßnahme einzuordnen 2.1 Direkte Reduzierung von Emissionen aus Bi-tumen Ein Weg zur Reduzierung von Dämpfen und Aerosolen bei ansonsten unveränderten Produktionsbedingungen für den Asphalt besteht darin, die Zusammensetzung des Bindemittels Bitumen so zu verändern, dass bei der Herstellung und beim Einbau weniger Gase emit-tiert werden. Die gegebenen Rohölsorten und Raffinerieprozesse bestimmen die chemischen Eigenschaften des Destillationsrückstands Bitumen und damit auch dessen Emissionseigenschaften. Raffinerien sind im Allgemeinen bestrebt, zur Erhöhung der Ausbeute an niedriger mo-lekularen Mineralölprodukten die Destillationstiefe zu steigern, was prinzipiell zu weniger flüchtigen Rück-ständen und damit Bitumenprodukten führt. Dieser Weg ist aber nicht problemlos fortführbar, an seinem Ende steht nicht Bitumen als Endprodukt, sondern Petrolkoks, der nicht als Bindemittel eingesetzt werden kann.
