Stickoxide sind auch für die Straße ungesund

Typische Asphalt-Schäden auf der Straße Quelle: TU Wien (idw)

Ein überraschendes Ergebnis der TU Wien: Stickoxide sind nicht nur ein Gesundheitsproblem, sie lassen auch Straßenasphalt schneller altern.

Bernhard Hofko mit Asphaltproben Quelle: TU Wien (idw)

Je seltener man den Straßenbelag erneuern muss, umso besser ist es für die Umwelt und die Steuerzahler. An der TU Wien arbeitet man daher an robusteren, langlebigeren Asphalt-Sorten. Bisher war allerdings nicht ganz klar, welche Bestandteile der Luft überhaupt für die Alterung des Straßenbelags hauptverantwortlich sind. „Molekularer Sauerstoff, wie er in der Atmosphäre vorkommt, hat bei Umgebungstemperaturen kaum Oxidationspotential“, weiß der Chemiker Prof. Hinrich Grothe. Experimente zeigen nun: Eine ganz wesentliche Rolle spielen die Stickoxide. Diese Erkenntnis kann man nun auch nutzen, um im Labor Asphaltproben künstlich altern zu lassen und haltbarere Asphalt-Rezepturen zu entwickeln.

Die Suche nach dem Übeltäter

„Über Stickoxide wird momentan intensiv diskutiert, weil sie für den Menschen schädlich sind und speziell von älteren Dieselfahrzeugen in größerer Menge ausgestoßen werden – doch unser Zugang zu dem Thema war eigentlich ein ganz anderer“, erklärt der Bauingenieur Prof. Bernhard Hofko vom Institut für Verkehrswissenschaften der TU Wien. „Wir wollten herausfinden, welche Bestandteile der Luft für die Alterung von Asphalt verantwortlich sind, um Asphaltproben dann im Labor gezielt diesen Substanzen auszusetzen.“

Die naheliegenden Verdächtigen waren molekularer Sauerstoff (O2), und das noch reaktivere Ozon (O3). „Tatsächlich führt Ozon zu einer Alterung des Asphalts, aber bei Weitem nicht in dem Ausmaß, wie wir es von Messungen an echten Bohrkernen aus der Straße kennen“, sagt Hofko. Somit war klar: Es muss noch einen weiteren Übeltäter geben.

Eine spezielle Methode wurde entwickelt, um die Asphaltproben unterschiedlichen Gasen auszusetzen: Unter leicht erhöhtem Druck wird Gas durch die Probe hindurchgepumpt, sodass sie in die winzigen Öffnungen des porösen Asphalts eindringt und dort chemische Reaktionen, hauptsächlich Oxidation, auslöst. „Dabei zeigt sich: Je mehr Stickoxid das Gasgemisch enthält, umso schneller altert das Material“, erklärt Daniel Steiner, der das Verfahren namens VAPro – Viennese Aging Procedure – im Rahmen seiner Dissertation entwickelt. „Durch Druckluft, die mit Ozon und Stickoxid angereichert ist, können wir die Alterung des Straßenbelags sehr realitätsnah simulieren.“

Allerdings laufen die Alterungsprozesse im Labor viel schneller ab als auf der Straße: Innerhalb von drei bis vier Tagen altert das Material so stark, dass es einer Alterung von mehreren Jahren auf der Straße entspricht. So ist es nun möglich, verschiedene Proben zu testen, ihr Langzeitverhalten vorherzusagen und haltbarere Asphaltsorten zu entwickeln.

Straßenalterung: Teuer und schlecht für die Umwelt

„Die Alterung von Asphalt führt zu einer Versprödung, vor allem die Rissanfälligkeit im Winter wird im Lauf der Zeit größer“, sagt Hofko. „Auch die Recyclingfähigkeit des Materials sinkt, wenn es zu stark gealtert ist – und genau diese Vorgänge werden durch Stickoxide beschleunigt, wie wir nun nachweisen konnten.“ Eine höhere Stickoxidkonzentration in der Luft führt dazu, dass die Lebensdauer des Asphalts sinkt und Straßen häufiger saniert werden müssen.

Quelle: Technische Universität Wien (idw)