Pyrolysekohle für Asphalt

AKTUELL:

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die zukunftsweisende Mischung mit bewährten, kalten Bitumenemulsionen (Mikrobelagsmaterial),
bis 100% Recyclingasphalt und hochwertigem Kohlenstoff aus der Biomasse-Pyrolyse.

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Fachvortrag Infrastrukturen im Kreislauf

Infrastrukturen in der Kreislaufwirtschaft? 

Es sind die Nerven und Blutbahnen unserer Gemeinden und Städte.  Ohne sie steht alles still! Wir messen und dokumentieren ihre Lage und ihren aktuellen Zustand (bei Strassenerhebungen und Einbau von Leitungs- und GEP-Daten). Damit lässt sich ihr Unterhalt jederzeit feststellen und planen. Strassen können mit modernsten Materialien ihre Lebensdauer verdoppeln. Wir entwickeln Reparaturvarianten für Asphalt und Forstwege. Dabei kommen 100% Recyclingasphalt und kalte Bitumenemulsionen sowie hochwertiger Kohlenstoff aus der Pyrolyse zum Einsatz.

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Pyrolysekohle in Asphalt als nahezu reiner Kohlenstoff

Flugaschen aus Kehrrichtverbrennungsanlagen KVA oder Kohlekraftwerken sind als Füller in Asphalt und Beton bekannt. Die Asche ist nach der Verbrennung von Siedlungsabfällen oder Kohle der Rückstand und enthält Mineralstoffe, Schwermetalle sowie teilweise Dioxine.

Beim Verkohlen von Biomasse in Pyrolyseanlagen entsteht hingegen ein praktisch reiner Kohlenstoff (bis 90%), welcher nicht nur als Füller in Asphalt oder Beton dienen kann.

Durch seine physikalischen und chemischen Eigenschaften wirkt der Kohlenstoff z. B. im Asphalt auch als eine Art Armierung und UV-Schutz.

Studien zeigen, dass Asphalt mit Pyrolysekohle (heiss wie kalt) besser auf hohe Temperaturen reagiert und mit grosser Wahrscheinlichkeit auch der Alterung des Belages entgegenwirken kann.

Aus der Pyrolyse entsteht je nach Ausgangsmaterial und Verfahren eine gröber strukturierte (links) oder eine
pulverartige Kohle (rechts). Die kleinsten Kohlepartikel liegen bei rund 50 ųm. (Vergleich: 1 mm=1000 ųm). Interessant ist auch das Pyrolyseöl: Es weist Eigenschaften auf, welche als Ersatz für Bitumen dienen können.

Der Kohlenstoff hat nach der Pyrolyse eine große Oberfläche (300 - 1200 m2/1 g). Dank dieser Oberfläche kann er andere Stoffe binden (Wasser, Bitumen, Zement, Kalk etc.) und verhilft somit einer solchen Mischung zu mehr Stabilität. Bekannte Beispiele sind Aktivkohlen für Wasserfilter und in der Human- wie Tiermedizin als Entgiftung bzw. Verdauungshilfe. Pyrolysekohle wird in der Landwirtschaft als Pflanzenkohle (Biochar) vielseitig mit Erfolg eingesetzt. Auch in der Zement- und Betonindustrie wird Pyrolysekohle vermehrt eingesetzt.

Schichtaufbaumodell mit Deck- und Tragschicht: Ungewollte Hohläume (rot) durch mangelnde Verdichtung können Wasser aufnehmen (Reifenpressung). Nebst den Frost-Tauphasen (Ausdehnung von Eis ca. 9%) kann das Wasser die Bitumenumhüllung auflösen. Das Mörtelgefüge
wird instabil - Mikrorisse entstehen.

Bei Flüsterbelägen sind diese Hohlräume gewollt und durch die Sieblinie definiert. Hier muss ein besonders haftfähiges Bitumen eine stabile Verbindung schaffen. Wieweit hier der Pyrolyse-Kohlenstoff die Matrix verbessern hilft, ist aktuell Gegenstand der Forschung.

Idealfall: Sowohl die Deck- wie Tragschicht sind gut verdichtet. Da die Höchstspannung bei einer Belastung der Oberfläche in 6-10 cm (OK Deckschicht) einwirkt, kann die flexible Deckschicht diese Belastungen nach unten weitergeben, wo sie aufgefangen werden. 

Feldtests zeigen, dass sowohl kalte Bitumenemulsionen (Anionisch und Kationisch) wie auch Heissmischgut mit 2-8% Pyrolysekohle bereits optisch einen besseren UV-Schutz bieten. Damit kann die Oxidation verlangsamt werden. Wie weit auch die Verdunstung und Strukturalterung beeinflusst werden, ist ebenfalls Gegenstand aktueller Forschung.

Kohlenmatrix als Armierung:

Ein theoretisches Korngerüst bildet eine kompakte Einheit aller Steingrössen. Die Zwischenräume werden mit Steinmehl, Asche etc. aufgefüllt.

Wasser in Hohlräumen kann sich durch den Bitumenfilm hindurch mit der Steinoberfläche verbinden. Das Mörtelgefüge wird gestört und bricht bei Belastungen und Bewegungen durch Verkehr oder Kältespannungen. Das berüchtigte Stripping löst das Mörtelgefüge auf. Mikrorisse werden zu sichtbaren Rissen und später zu Belagsablösungen und Ausbrüchen.

Pyrolysierte Kohle kann das 5-fache an Wasser ihres Eigengewicht aufnehmen. Nebst der armierenden Verbindung des Kohlenstoffs mit Bitumen bindet er somit auch Wasser und verhindert damit die Erosion und Schwächung der Bitumenhaftung am Stein sowie Frostausdehnungen.