Straßen aus Asphalt mit recyceltem Kunststoff können länger halten

Forscher der Pennsylvania State University (Penn State) haben herausgefunden, dass Asphalt, dem recycelter Kunststoff beigemischt ist, als Straßenbelag länger hält als herkömmlicher Asphalt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass der haltbarere Belag über die Nutzungsdauer enthaltende Kunststoffpartikel als Mikroplastik weniger stark freigibt.

Die Forscher der Penn State versetzten Asphalt mit Polyethylen mit geringer Dichte (Low-density Polyethylene – LDPE), indem sie Kunststoff mit Gesteinskörnung, wiederverwertetes Asphaltmaterial (Ausbauasphalt) zusammen mit einem Bindemittel zum Zusammenhalt des Materials mischten. Die grundlegende Idee dahinter ist, Kunststoffe im großen Stil wiederzuverwenden und von Mülldeponien fernzuhalten. Außerdem könne der Kunststoff die Eigenschaften des Asphalts verbessern, wie die Wissenschaftler in der Studie „Microplastics release from recycled plastic modified asphalt: Detection, characterization, and environmental implications“ schreiben, die im Journal of Cleaner Production erschienen ist.

Belastungstests

Im Labor führten die Forscher zwei Tests mit dem neuen Asphalt im Labor durch, um festzustellen, wie haltbar er bei einer andauernden Verkehrsbelastung ist. Ausprobiert haben die Forscher auch, inwieweit die Witterung dem Material zusetzt und ob die Plastikpartikel über die Nutzungsdauer als gesundheitsschädliches Mikroplastik wieder freigegeben werden. In dem „Hamburg Wheel Tracking Test“ rollen Stahlräder über Asphaltproben, die in heißem Wasser liegen. Damit soll eine Verkehrsbelastung zusammen mit Hitze und Feuchtigkeit nachgeahmt werden. In dem „Moisture-Induced Stress Tester“ wurde der Asphalt hoher Hitze, Feuchtigkeit und immer wieder hydrostatischem Wasserdruck ausgesetzt. Nach den Tests sammelten die Wissenschaftler die durch die Einwirkungen freigesetzten Partikel ein und untersuchten sie auf ihren Kunststoffgehalt.

Das dabei angewendete Untersuchungsverfahren ist aufwendig. Zunächst erstellten die Forscher aus den chemischen Signaturen der ursprünglichen Asphaltbestandteile eine Referenzbibliothek. Die Größe der Partikel des Abriebs vermaßen sie mithilfe von Infrarot-Bildgebungsverfahren und verglichen die Partikel mit den chemischen Referenzmaterialien. Das Team konnte so Partikel identifizieren, die dem im urspünglichen Asphalt enthaltenen LDPE ähnelten. Um die Proben miteinander vergleichen zu können, setzten die Wissenschaftler die Gesamtfläche der identifizierten, LDPE-ähnlichen Partikel ins Verhältnis zum Gewicht des untersuchten Asphalts.

Die Forscher der Penn State fanden heraus, dass der mit recyceltem Kunststoff versetzte Asphalt besser hielt und insgesamt weniger Abrieb erzeugte als gleicher Asphalt ohne LDPE. Die Wissenschaftler schließen aus dieser Eigenschaft, das auch grundsätzlich nur wenig Mikroplastik unter Belastung abgegeben wird. Die Forscher sehen allerdings die Notwendigkeit, eine Feldstudie mit Belastungstests unter realen Bedingungen durchzuführen, um genaue Aussagen treffen zu können. Ausschließen, dass doch mehr LDPE-Kunststoff in Form von Mikroplastik freigesetzt wird, können die Forscher deshalb bisher nicht.