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Straßen gehören zu den größten Materialströmen moderner Volkswirtschaften. Tonnenweise Gestein und Bitumen werden produziert, erhitzt, transportiert, eingebaut und nach Jahren wieder abgefräst. Deshalb entscheidet die Nachhaltigkeit einer Straße nicht allein bei ihrer Herstellung. Wichtig ist auch, wie viel altes Material erneut genutzt werden kann und wie lange der neue Belag anschließend hält.
Genau daran arbeiten einige der größten Infrastrukturkonzerne der Welt. CRH versucht, extrem hohe Recyclingquoten mit neuen Bindemitteln und niedrigeren Produktionstemperaturen zu verbinden. VINCI hat bereits Asphalt hergestellt, der vollständig aus wiedergewonnenem Straßenmaterial besteht. First Graphene (ISIN: AU000000FGR3) greift an einer anderen Stelle an: Graphen soll das Bindemittel so verändern, dass Asphalt mechanisch stabiler und damit potenziell leistungsfähiger wird.
CRH kombiniert 70% Altasphalt mit neuen Bindern
CRH (ISIN: IE0001827041) hat über seine Tochter Roadstone in Irland eine Asphaltmischung entwickelt, bei der 70% des Materials aus zurückgewonnenem Asphalt bestanden. Der alte Straßenbelag wurde dabei nicht einfach zerkleinert und erneut eingebaut. Ein eigens entwickelter Rejuvenator sollte die Eigenschaften des gealterten Bindemittels wiederherstellen, zusätzlich wurden zehn Prozent des Bindemittels durch Lignin aus Holzabfällen ersetzt.
Hinzu kamen Warmmischtechnik, erneuerbarer Strom und HVO-Kraftstoffe für Produktion, Transport und Einbau. Das Ergebnis war bemerkenswert: Gegenüber einem konventionellen Asphalt aus neuen Gesteinskörnungen, neuem Bitumen und fossiler Energie bezifferte CRH die CO2-Reduktion auf 94%. Gleichzeitig erreichte das Material bei den Labortests die geforderten Eigenschaften für stark belastete Straßen, unter anderem bei Steifigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Wasserempfindlichkeit.
Die Zahl zeigt allerdings auch, weshalb man den Effekt nicht allein dem Recycling zuschreiben darf. Die 94% entstanden durch das Zusammenspiel mehrerer Technologien. Entscheidend für die Asphaltindustrie ist deshalb weniger eine einzelne Wunderlösung als die Möglichkeit, Recycling, neue Binder, niedrigere Temperaturen und effizientere Fertigung miteinander zu kombinieren.
VINCI hat die komplett recycelte Straße bereits gebaut
VINCI (ISIN: FR0000125486) ging beim Recycling noch einen Schritt weiter. Bereits 2018 baute die damalige Straßentochter Eurovia gemeinsam mit VINCI Autoroutes auf einem einen Kilometer langen Abschnitt der französischen A10 eine Fahrbahn, deren Asphalt vollständig aus zurückgewonnenem Material hergestellt wurde.
Möglich wurde das durch die gemeinsam mit Marini-Ermont entwickelte mobile Asphaltanlage TRX100%. Sie kann direkt in der Nähe einer Baustelle stehen und bis zu 100% der abgefrästen Asphaltgranulate wieder in eine neue Mischung überführen. Dadurch sinkt nicht nur der Bedarf an neuem Gestein und Bitumen. Auch die Transportwege werden kürzer, weil altes Straßenmaterial nicht erst zu einer entfernten Anlage gebracht und neues Material anschließend zurücktransportiert werden muss.
Beim ursprünglichen Demonstrationsprojekt bezifferte VINCI die Verringerung der Treibhausgasemissionen auf rund 50%. Die Technologie blieb anschließend nicht auf diesen einen Kilometer Autobahn beschränkt. VINCI setzte den Ansatz später auf Straßenabschnitten in mehreren französischen Départements sowie auf der Autobahn A89 ein. Eine weitere Asphaltanlage des Konzerns in Tschechien ist ebenfalls technisch dafür ausgelegt, Mischungen aus 100% recyceltem Material herzustellen.
Eine recycelte Straße muss trotzdem lange halten
Hohe Recyclingquoten allein lösen das Problem jedoch nicht. Asphalt altert, Bitumen wird härter und ein Straßenbelag muss über Jahre Verkehrslasten, Temperaturschwankungen und Wasser standhalten. Eine Straße, deren Herstellung zwar emissionsarm ist, die aber deutlich früher saniert werden muss, kann einen Teil ihres ökologischen Vorteils über den Lebenszyklus wieder verlieren.
CRH demonstrierte diesen zweiten Hebel bei einer Sanierung der britischen A64. Dort reduzierte ein Bündel verschiedener Technologien die CO2-Emissionen des Projekts um 75%. Gleichzeitig entstand eine gleichmäßigere Oberfläche mit weniger Fugen, durch die weniger Wasser in die Fahrbahn eindringen soll. CRH erwartet deshalb eine Verlängerung der Lebensdauer um mehr als 20%.
Das verändert die wirtschaftliche Rechnung erheblich. Wenn ein Straßenbelag länger hält, werden über die Jahre weniger Gestein, Bitumen und Energie benötigt. Gleichzeitig sinken Maschinenstunden, Transporte, Baustellenzeiten und Verkehrsbehinderungen. Die Materialleistung wird damit mindestens ebenso wichtig wie die CO2-Bilanz während der eigentlichen Herstellung.
First Graphene greift beim Bindemittel an
First Graphene verfolgt mit PureGRAPH MB-EVA Bitumen einen Ansatz, der genau auf diese Materialeigenschaften zielt. Dabei handelt es sich um ein graphenhaltiges Ethylen-Vinylacetat-Masterbatch, das speziell für Bitumen- und Asphaltsysteme entwickelt wurde.
Nach Angaben des Unternehmens soll das Material mechanische Eigenschaften und Stabilität der Mischung verbessern. Besonders interessant ist dabei die Art der Verarbeitung. PureGRAPH MB-EVA wird als Pellet geliefert und kann mit konventioneller Produktionstechnik in Asphaltsysteme eingearbeitet werden. Nach den technischen Produktdaten lässt sich das Masterbatch auch direkt in Bitumentanks dosieren, um einen graphenverstärkten polymermodifizierten Binder herzustellen. Eine spezielle Hochscher-Mischanlage ist dafür laut First Graphene nicht zwingend erforderlich.
Für eine Industrie mit riesigen Produktionsmengen ist dieser Punkt entscheidend. Ein neues Additiv muss nicht nur technisch funktionieren. Es sollte sich möglichst ohne grundlegenden Umbau bestehender Asphaltwerke in etablierte Prozesse integrieren lassen, denn zusätzliche Maschinen und komplexere Produktionsschritte können einen Materialvorteil wirtschaftlich schnell zunichtemachen.
Graphen soll nicht den Asphalt ersetzen
PureGRAPH ersetzt dabei weder die Gesteinskörnung noch einen großen Teil des Bitumens. Das Graphen wird als funktionaler Bestandteil des Binder- beziehungsweise Polymersystems eingesetzt. Die Plättchen sollen innerhalb dieser Matrix Eigenschaften beeinflussen, obwohl ihr Anteil am gesamten Straßenmaterial vergleichsweise klein bleibt.
Gerade darin unterscheidet sich First Graphenes Ansatz von den Recyclingstrategien von CRH und VINCI. CRH arbeitet daran, immer größere Mengen bestehenden Straßenmaterials wieder nutzbar zu machen. VINCI hat gezeigt, dass technisch sogar eine vollständig recycelte Asphaltmischung möglich ist. First Graphene versucht dagegen, die Eigenschaften des Bindemittels selbst zu verbessern.
Diese Strategien stehen nicht zwangsläufig im Wettbewerb. Mit steigenden Recyclinganteilen wird die Kontrolle der Materialeigenschaften sogar anspruchsvoller, weil gealtertes Bitumen in die neue Mischung zurückkehrt. Rejuvenatoren, Polymere und andere funktionale Additive können deshalb wichtiger werden, wenn hohe Recyclingquoten und lange Lebensdauer gleichzeitig erreicht werden sollen.
Die nächste Generation Asphalt braucht mehr als eine gute Laborzahl
Für First Graphene bleibt allerdings ein wichtiger kommerzieller Nachweis aus. Das Unternehmen bietet PureGRAPH MB-EVA Bitumen als Produkt an, hat bislang jedoch keinen großen öffentlich bekannten Straßenbauvertrag vorgelegt, anhand dessen sich die Lebensdauer einer graphenverstärkten Fahrbahn über mehrere Jahre und unter realer Verkehrsbelastung quantifizieren ließe.
Genau diese Daten würden für den nächsten Schritt entscheidend. Straßenbauer wollen wissen, wie sich eine Rezeptur bei Frost, Sommerhitze, Schwerlastverkehr und wiederholter Belastung verhält. Ebenso wichtig ist die Frage, ob der zusätzliche Materialpreis durch weniger Schäden, längere Sanierungsintervalle oder andere Vorteile kompensiert wird.
CRH und VINCI zeigen bereits, wie stark sich die Asphaltindustrie verändert. 70% Recycling sind bei anspruchsvollen Mischungen erreichbar, vollständig recycelter Asphalt wurde bereits auf realen Straßen eingebaut und CO2-Reduktionen von mehr als 90% sind durch die Kombination verschiedener Technologien möglich.
First Graphene setzt eine weitere Variable in diese Gleichung ein: die Materialleistung des Bindemittels. Die interessanteste Straße der Zukunft wäre deshalb möglicherweise nicht jene mit dem höchsten Recyclinganteil oder dem spektakulärsten neuen Zusatzstoff. Es wäre eine Straße, die größtenteils aus ihrer Vorgängerin entsteht, weniger Energie bei der Herstellung benötigt und anschließend länger liegen bleiben kann, bevor die nächste Baustelle beginnt.
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Quellen:
https://www.crh.com/our-sustainability/decarbonization/
https://www.crh.com/news-and-insights/innovation/new-highway-project-delivers-record-carbon-emissions-reduction/
https://www.vinci.com/en/newsroom/press-releases/eurovia-collaboration-vinci-autoroutes-achieves-worlds-first-fully-recycled
https://www.vinci.com/en/actions-and-missions/our-actions/optimising-resources
https://www.vinci.com/en/newsroom/news/new-generation-asphalt-plant-czech-republic
https://firstgraphene.net/wp-content/uploads/2021/10/PureGRAPH-MB-EVA-Bitumen-datasheet_v1-01.pdf
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