2. Kolloquium Straßenbau - September 2021 391 CleanAir (ClAir®) Asphalt - Innovativer Straßenbelag baut Luftschadstoffe ab Dipl.-Ing. Martin Muschalla TPA GmbH, Bad Hersfeld, Deutschland Zusammenfassung Clean Air (ClAir®) Asphalt ist das Ergebnis von dreieinhalb Jahren Forschung der TPA GmbH und ihrer neun Projektpartner in Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „Nachhaltiger HighTech Asphalt: Schadstoff- und lärmmindernd mit neuer Verarbeitung und Überwachung“ (NaHiTAs). Das übergeordnete Ziel im Projekt war die Konzeption einer multifunktionalen Asphalt-Fahrbahnoberfläche, die lärmmindernde und Stickoxid reduzierende Eigenschaften aufweist. Die schadstoffmindernde Funktion von ClAir® Asphalt wird durch den Einsatz von titandioxidhaltigem Streumaterial (TiO2) aus gebrochenem, ultrahochfestem Beton (UHPC) erzeugt. Durch die Kombination aus innovativem Abstreumaterial und eigenentwickelten Asphalteinbauverfahren konnten die angestrebten Ziele zur Schadstoff- und Lärmreduktion erreicht werden. Mit dem ClAir® Asphalt-System konnte ein vielversprechender Ansatz vorgelegt werden, um der zunehmenden Problematik einer steigenden Luft- und Lärmbelastung in den deutschen Städten entgegenwirken zu können. 1. Einführung Die Straße soll neue zusätzliche Funktionen zur Luftreinigung und Lärmreduzierung erhalten. Genau diesen Lösungsansatz strebt Clean Air (ClAir®) Asphalt an. ClAir® Asphalt ist das Ergebnis von dreieinhalb Jahren Forschung (2015-2018) der TPA GmbH und ihrer neun Projektpartner in Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „Nachhaltiger HighTech Asphalt: Schadstoff- und lärmmindernd mit neuer Verarbeitung und Überwachung“ (NaHiTAs). Das Ziel des ClAir® Asphalts ist eine „Veredelung“ der Straßenoberfläche, die zur angestrebten Reduzierung der Schadstoff- und Luftbelastungen direkt am Entstehungsort führt. Damit kann ClAir® Asphalt die Aufrechterhaltung der Verkehrsinfrastruktur unterstützen, die Lebensqualität in Bereichen mit stark befahrenen Verkehrswegen nachhaltig verbessern und die Qualität der Bauausführung optimieren. 2. Lösungsansatz durch innovatives Material und neuartige Einbautechnik 2.1 Innovatives Abstreumaterial Die Grundlage des ClAir® Asphalts bildet eine synthetisch hergestellte Gesteinskörnung aus ultrahochfestem Beton (UHPC), in dem gleichmäßig über das gesamte Volumen photokatalytisch aktives Titandioxid (TiO 2 ) verteilt ist. So befinden sich TiO 2 -Partikel auch direkt an der Kornoberfläche. TiO 2 kann unter Einwirkung von UV-Strahlung die Stickoxide in der Luft abbauen. Durch die dabei ausgelösten intermolekularen Prozesse in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser werden Radikale gebildet. Die Radikale reagieren wiederum mit den Stickoxiden (Stickstoffmonoxid NO, Stickstoffdioxid NO 2 ) in der Luft und wandeln diese in unschädliche Nitrate um. Durch die natürliche Witterung (z. B. Regen) werden die Nitrate anschließend von der Fahrbahn gewaschen. Die Menge des gebildeten Nitrats liegt deutlich unterhalb der geltenden Grenzwerte, sodass keine Umweltbeeinträchtigungen auftreten. Abbildung 1: Innovatives Abstreumaterial Quelle: STRABAG AG / Foto: Timo Lutz CleanAir (ClAir®) Asphalt - Innovativer Straßenbelag baut Luftschadstoffe ab 392 2. Kolloquium Straßenbau - September 2021 2.2 Neuartige Einbautechnik Die Titandioxidschicht des Abstreumaterials ist nur in Kontakt mit UV-Strahlung aktiv. Daher muss das neu konzipierte Granulat auf der Fahrbahnoberfläche und somit direkt an der Emissionsquelle vorliegen. Für diese Anforderung hat STRABAG den fertigerintegrierten Streuer entwickelt, der eine frühzeitige und dauerhafte Einbindung des Abstreumaterials in die noch heiße Fahrbahnoberfläche ermöglicht. Durch die mengengerechte, gleichmäßige und dauerhafte Abstreuung über den fertigerintegrierten Streuer wird bei sparsamem Einsatz des kostenintensiven Granulats die größtmögliche Reaktionsfläche für die photokatalytische Wirkung erzeugt. Abbildung 2: Fertigerintegrierter Streuer Quelle: STRABAG AG / Foto: Timo Lutz Um einen unterbrechungsfreien Asphalteinbau zu gewährleisten, hat STRABAG den Innovationsbunker mit getrennten Materialkammern für Asphalt und Abstreumaterial entwickelt. Er stellt sicher, dass der fertigerintegrierte Streuer an der Rückseite des Fertigers kontinuierlich mit dem photokatalytischen Granulat befüllt wird. Der Innovationsbunker ist mit Förderschnecke und Förderband sowie mit Temperatur- und Füllstandsensoren ausgestattet. Abbildung 3: Innovationsbunker Quelle: STRABAG AG / Foto: Daniel Gerstlauer Das Zusammenspiel dieser technischen Einrichtungen ermöglichte den gleichmäßigen und kontinuierlichen Einbau der Asphalt-Deckschicht auf den Untersuchungsstrecken. Abbildung 4: ClAir® Asphalt Gesamtsystem Quelle: STRABAG AG / Foto: Christian Ahrens 3. Umsetzung in der Praxis Die erste Pilotstrecke wurde im April 2019 am Stuttgarter Neckartor umgesetzt. Seitdem wurden zehn weitere ClAir® Asphalt Projekte in verschiedenen Kommunen erfolgreich realisiert. • Stuttgart, April 2019 • Geltow, Juli 2019 • Stockach, September 2019 • Passau, September 2019 • Aachen, Oktober 2019 • Erlangen, Juli 2020 • Oberhausen, August 2020 • Dinslaken, August 2020 • Erlangen, Oktober 2020 • Köln, Oktober 2020 • Erlangen, November 2020 Abbildung 5: ClAir® Asphalt Untersuchungsstrecke Quelle: STRABAG AG / Foto: Timo Lutz