Bye-bye, Bitumen?

In der Berner Gemeinde Köniz rollen Fahrzeuge seit Frühling 2024 auf einem Strassenabschnitt über einen Belag, der Biobitumen aus Cashew­nuss­scha­len­extrakt enthält. Was exotisch klingt, ist unterdessen keine Besonderheit mehr. Weltweit forschen Wissenschaftler an Bitumenalternativen aus Pflanzen­ölen, Baumharzen oder Algen. «Der Fokus der internationalen Forschung liegt momentan vor allem auf Lignin und Tallöldestillaten, beides Abfall­produkte aus der Holz- beziehungsweise Papierindustrie», sagt Johannes Büchner, Leiter des Bitumenkompetenzzentrums in Braunschweig. Während die Tall­ölprodukte flüssig und klebrig sind, ist Lignin ein festes Pulver. Können sie dereinst Bitumen vollumfänglich ersetzen?

Begrenzt verfügbare Ressource
Bitumen ist weltweit das wichtigste Bindemittel im Strassenbau, da es mit unzähligen Vorzügen punktet, etwa Elastizität und Toleranz gegenüber Temperaturunterschieden. Es gibt aber auch eine Kehrseite: Bitumen verursacht bei der Herstellung hohe CO₂-Emissionen und ist als fossile Ressource nur begrenzt verfügbar. Das Interesse an alter­nativen Bindemitteln aus nach­wach­sen­den Rohstoffen ist darum gross.

Gross sind auch die Erwartungen an mögliche Ersatzprodukte: Ihre Bezeichnung als Biobitumen und Berechnungen zu ihrer Ökobilanz suggerieren, dass sie nachhaltig sind. «Die Schlussfolgerung, dass Biomaterial automatisch öko­logisch vorteilhafter ist, ist definitiv falsch», sagt Prof. Michael P. Wistuba, der an der Technischen Universität Braunschweig das Institut für Strassen­wesen leitet. So ist nicht geregelt, wie hoch der Anteil an biologischem Material sein muss. «Heute kann ein Bio­produkt 99 Prozent fossile Rohstoffe enthalten», nennt Michael P. Wistuba ein Beispiel. C14-Analysen, die im Rahmen des Forschungsprojekts NOBIT (siehe Box) durchgeführt wurden, zeigten dann auch, dass ein als Biobindemittel beworbenes Produkt nur wenige Prozent nachwachsende Rohstoffe enthalten kann und der Rest aus Erdöl stammt.

Gute Werte bei Tallölpech
Auch die Berechnungsmethode für die CO₂-Belastung von Bindemitteln aus biologischen Rohstoffen ist nicht genormt. Johannes Büchner erklärt die Problematik anhand des Extrakts aus Cashewnussschalen: «Die Herstellung und der Transport des Öls benötigen viel Energie. Diese Emissionen werden dann verrechnet mit dem Kohlenstoff, den die Pflanzen im Lauf ihres Lebens absorbiert haben. Allerdings ist sich die Wissenschaft nicht einig, welche Werte tatsächlich in die Ökobilanz einfliessen sollen.» Heisst also: Ein Bioprodukt, das der Hersteller als CO₂-negativ deklariert, ist es aus wissenschaftlicher Sicht nicht unbedingt. «Gemäss unseren Analysen ist Tallölpech das einzige untersuchte Produkt mit einer besseren ökologischen Ge­samt­bilanz als Bitumen», sagt Johannes Büchner. Weil der Impact von biologischen Bindemitteln auf die CO₂-Bilanz eher klein ist, sei die Entwicklung eines 100-prozentigen Ersatzstoffes momentan nicht das Ziel, sagen die beiden Wissenschaftler unisono.

Recycling bietet Chancen
Den grössten Hebel für die CO₂-Reduktion sehen sie im Recycling von Asphalt. Altes Bindemittel ist zwar beschädigt, zeigt aber noch sehr dominante Bitumeneigenschaften. «Die primäre Frage ist darum, wie man das vorhandene Bitumen möglichst ohne Frischbitumen verjüngen kann», sagt Michael P. Wistuba. Genau hier setzt das NOBIT-Projekt an: Die Regeneration des Alt­bitumens soll über biologische Additive erfolgen. In einem ersten Schritt haben die Forschenden am Markt erhältliche biologische Additive analysiert und anhand ihrer mechanischen und chemischen Eigenschaften kategorisiert. Danach wurden Asphaltrezepturen ent­wickelt, die eines oder zwei dieser Additive enthalten. Die geringe Dosierung gleicht aus, dass sie ökologisch weniger vorteilhaft sind als Bitumen. So haben die im Labor entwickelten Bioasphalte aus Recyclingmaterial, also Mischungen aus Altasphalt mit Altbitumen, kombiniert mit biologischen Additiven, insgesamt eine bessere CO₂-Bilanz als herkömmliche Asphalte. Anschliessend wurden die Ge­brauchs­eigen­schaften getestet: Die Bioasphalte sind gleichwertig zu den Asphalten mit fossilem Bitumen – bei Recyclingquoten von 60 bis 100 Prozent. «Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass nachhaltige Asphaltrezepturen möglich sind, wenn wir das bitumenhaltige Asphaltgranulat mit biologischen Additiven kombinieren. Das hat grosses Potenzial», bilanziert Johannes Büchner.

Vom Praxistest zum Leitfaden
Als Nächstes folgt der Praxistest auf zwei Probestrecken in Braunschweig. 2028 soll dann ein Leitfaden für die Industrie vorliegen, der das Prozedere zur richtigen Dosierung der biologischen Additive aufzeigt. «Wir legen offen, wie man mit den am Markt erhältlichen Pro­dukten eine Mischung hinbekommt, die man auf der Strasse prozesssicher einbauen kann», erklärt Michael P. Wistuba.

Fahren wir also bald auf Asphaltbelägen, deren Herstellung deutlich weniger CO₂-Emissionen erzeugt? «Ja – und zwar innerhalb von zehn Jahren», ist Michael P. Wistuba überzeugt, denn die CO₂-Reduktion sei ein erklärtes Ziel der Asphaltbranche. Dabei setzt sie nicht nur auf grösstmögliche Recycling­quoten und Bitumenverjüngung mit biologischen Additiven, sondern auch auf eine Temperaturabsenkung in den Mischanlagen. In Deutschland müssen Asphalte ab 2027 temperaturreduziert hergestellt werden. «Diese Massnahme sorgt dafür, dass auf nennenswerten Strassenabschnitten Belag mit deutlich weniger CO₂-Emissionen verbaut wird», sagt Michael P. Wistuba. Und wann gibt es Asphalt ganz ohne Bitumen? Aus seiner Sicht braucht es vorerst gar keinen vollständigen Ersatz des fossilen Bindemittels, denn: «Wir nutzen weiterhin Erdölprodukte, aber die, die sowieso schon auf unseren Strassen liegen.»

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