Das Projekt NaHiTAs – Nachhaltiger HighTech-Asphalt: Schadstoff- und lärmmindernd mit neuer Verarbeitung und Überwachung verfolgt als übergeordnetes Ziel die Konzeption einer multifunktionalen, praktisch umsetzbaren Asphaltfahrbahnoberfläche, die zusätzlich zu den Standardanforderungen stickoxid- und lärmmindernde Eigenschaften aufweist. Die Konzeption dieser Asphaltfahrbahnoberfläche wurde im Rahmen des Projekts sowohl material- als auch maschinentechnisch begleitet, sodass eine Realisierung in der Praxis gewährleistet werden kann. Darüber hinaus wurde im NaHiTAs-Projekt der gesamte Einbauprozess optimiert, was durch die Erarbeitung von Automatisierungs- und Qualitätsüberwachsungsmodulen erreicht wurde. Grundsätzlich lassen sich nach diesem Konzept in kurzer Zeit und vergleichsweise kostengünstig große Flächen mit einer luftreinigenden Funktionalität versehen, was ein großer Vorteil gegenüber bisher eingesetzten stickoxidreduzierenden Materialien, z.B. Pflastersteinen, ist.

Im Rahmen dieses Kolloquiums steht die Stickoxidreduzierung der konzipierten Fahrbahn im Fokus, die über photokatalytische Eigenschaften des Asphalts erreicht wird. Für einen photokatalytischen Stickoxidabbau muss ein Photokatalysator, z.B. Titandioxid (TiO₂), in das Material eingebracht werden, der durch UV-Strahlung in einen energetisch veränderten Zustand versetzt wird. Durch diese Anregung ist das TiO₂ über eine Radikalbildung in der Lage, Stickoxide in Nitrate umzuwandeln.

Nach dem NaHiTAs-Konzept wird das TiO₂ in ein synthetisches Granulat eingearbeitet, das nach dem Einbau der Deckschicht auf den noch heißen Asphalt abgestreut wird. Bei diesem Granulat handelt es sich um einen gebrochenen ultrahochfesten Beton (UHPC), in dem das TiO₂ gleichmäßig verteilt ist. Auf diese Weise wird ein Funktionsverlust infolge eines mechanischen Abriebs verhindert, während zudem keine negativen Auswirkungen auf die Alterung des Bitumens festgestellt wurden. Das grundlegende Konzept sowie das Prinzip der Photokatalyse sind in Abbildung 1 nochmals grafisch dargestellt.

Abbildung 1: NaHiTAs-Konzept mit schematischer Darstellung der Photokatalyse

Zur Bewertung des erreichbaren Abbaupotentials wurden im Rahmen des Projekts verschiedene Teststrecken verwirklicht. Grundsätzlich ist die messtechnische Erfassung von Stickoxidkonzentrationen in der Praxis jedoch problematisch, da diese durch eine Vielzahl von Faktoren, wie z.B. die meteorologischen Bedingungen, beeinflusst wird. Aus diesem Grund sollte die Abschätzung des Abbaupotentials nach dem NaHiTAs-Konzept mithilfe einer photokatalytischen Modellierung erfolgen, mit der bei vorliegenden Kenntnissen über das Abbauverhalten des Materials und in Abhängigkeit der Randbebauung und der meteorologischen Bedingungen eine Aussage über den zu erwartenden Stickoxidabbau möglich wird. Zur Validierung des erarbeiteten Modells wurden umfangreiche Untersuchungen an einer Teststrecke durchgeführt, wofür der vereinfachte Nachbau zweier Straßenschluchten zur Verfügung stand (vgl. Abbildung 2). In diesen zwei Straßenschluchten wurde die Asphaltfahrbahnoberfläche nach dem NaHiTAs-Konzept einem gewöhnlichen Asphalt gegenübergestellt und durch umfassende Messungen bewertet, die neben der Messung der Stickoxidkonzentration auch die Windrichtung und -geschwindigkeit, UV-Intensität, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Ozonkonzentration einschlossen. Nach diesen Untersuchungen liegt mit dem NaHiTAs-Konzept ein vielversprechender Ansatz vor, um der zunehmenden Problematik einer ansteigenden Stickoxidkonzentration in den Städten entgegenwirken zu können.

Abbildung 2: Straßencanyon für Messstrecke zur Validierung der photokatalytischen Modellierung

In Bezug auf das TiO₂ herrscht derzeit eine Debatte über die Auswirkungen auf den Menschen, wobei einer potentiellen Gesundheitsgefährdung durch das NaHiTAs-Konzept anhand von theoretischen Überlegungen eine geringe Wahrscheinlichkeit zugesagt werden kann. Für eine Gefährdung des Menschen müssten durch die mechanische Belastung des Verkehrs lungengängige Partikel anfallen, diese müssten TiO₂ enthalten und zudem in die Atemwege des Menschen eindringen. Die Konzentration des TiO₂ im UHPC-Granulat liegt jedoch lediglich bei ca. 1 M.-%, während für die Bildung von lungengängigen Partikeln zudem sehr starke Scherbeanspruchungen und eine Verhinderung einer Agglomeration vorliegen müssen. Der Bildung solcher Partikel wird daher eine geringe Wahrscheinlichkeit nachgesagt.

Für weitere Informationen zum Projekt NaHiTAs sei an dieser Stelle auf die Schlussberichte der einzelnen Partner verwiesen, die in der Technischen Informationsbibliothek Hannover (TIB Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften und Universitätsbibliothek) veröffentlicht werden.

Die Kurzfassung dieses Vortrages ist als PDF verfügbar.