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Recyclingplastik kann Asphalt haltbarer machen und die Partikelabgabe reduzieren
Recycelter Kunststoff im Asphalt könnte Straßenbeläge widerstandsfähiger machen, wirft aber Fragen zur Freisetzung von Mikroplastik auf. Ein Labortest zeigt nun, dass entsprechend veränderter Asphalt Belastungen besser standhielt als eine herkömmliche Mischung. Nach Hitze- und Feuchtebelastung fiel zudem ein Messwert für plastikähnliche Partikel um 56,5 Prozent niedriger aus. Wie viel echtes Mikroplastik dabei entstand, bleibt allerdings unklar.
University Park (U.S.A.). Straßenbeläge müssen über Jahre dem Verkehr, hohen Temperaturen und Nässe standhalten. Um Asphalt widerstandsfähiger zu machen und Kunststoffabfälle weiterzuverwenden, wird ihm mitunter recyceltes Plastik zugesetzt. Ob solche Mischungen während ihrer Nutzung besonders viel Mikroplastik freisetzen, ist bisher aber nicht ausreichend geklärt.
Beim Verschleiß von Fahrbahnen können kleine Partikel entstehen und durch Regenwasser in angrenzende Böden oder Gewässer gelangen. Hinzu kommen andere Belastungen des Straßenverkehrs, beispielsweise Partikel aus Reifenabrieb. Entscheidend ist deshalb nicht allein die Haltbarkeit eines neuartigen Belags, sondern auch, was bei seiner Abnutzung freigesetzt wird.
Forscher der Penn State Altoona um Prof. Dr. Shihui Shen haben nun untersucht, wie sich mit Recyclingkunststoff versetzter Asphalt unter simulierten Straßenbedingungen verhält. Sie verglichen eine herkömmliche Asphaltmischung mit einer Variante, der recyceltes Polyethylen geringer Dichte (LDPE) beigemischt worden war. Dieser Kunststoff wird unter anderem für Folien verwendet.
Für den Vergleich nutzte das Team zwei Laborverfahren. Bei einem Versuch rollten Stahlräder wiederholt über Asphaltproben, die in heißes Wasser eingetaucht waren. Im zweiten Test wirkten erhöhte Temperaturen, Feuchtigkeit und wechselnder Wasserdruck auf die Proben ein. So ließen sich verschiedene Formen der mechanischen und witterungsbedingten Schädigung kontrolliert nachstellen.
„Zusammen bilden diese Tests wichtige Aspekte von Fahrbahnschäden unter kontrollierten Laborbedingungen nach. Anschließend sammelten wir die freigesetzten Partikel und untersuchten sie auf einen möglichen Kunststoffanteil“, erklärt Zhen Liu von der Chinese University of Hong Kong (CUHK).
Um die Teilchen zu untersuchen, ermittelten die Wissenschaftler zunächst die chemischen Infrarotsignaturen der Ausgangsmaterialien. Danach analysierten sie die gesammelten Partikel mit einem Infrarot-Bildgebungsverfahren und suchten nach Signaturen, die denen von LDPE ähneln. Als Vergleichsgröße bestimmten sie die erfasste Gesamtfläche dieser Teilchen im Verhältnis zur Masse der getesteten Asphaltprobe.
In den Laborversuchen blieb der mit Recyclingplastik versetzte Asphalt insgesamt besser zusammenhängend als die unveränderte Mischung. Zugleich ergab die Auswertung nach kombinierter Hitze- und Feuchtebelastung einen um 56,5 Prozent niedrigeren Wert für die auf die Probenmasse bezogene Fläche vermeintlich LDPE-ähnlicher Partikel. Diese Zahl beschreibt einen vorläufigen Messindikator, keine direkt bestimmte Mikroplastikmasse.
Der Befund deutet darauf hin, dass eine bessere Widerstandsfähigkeit des Straßenbelags seine Partikelfreisetzung begrenzen könnte. Die Untersuchung liefert zugleich ein Verfahren, das die Ausgangsmaterialien und die beim Verschleiß auftretenden Teilchen chemisch miteinander vergleicht. Gerade bei Asphalt ist eine solche Zuordnung schwierig.
„Fahrbahnabrieb ist keine einfache Umweltprobe. Die Verbindung der Untersuchung des Ausgangsmaterials mit Infrarotbildern einzelner Partikel erlaubt es uns, das ursprüngliche Belagsmaterial mit der Identität, Häufigkeit und den physikalischen Eigenschaften der unter simulierten Nutzungsbedingungen freigesetzten Teilchen zu verknüpfen“, erklärt Odette Mina vom Institute of Energy and the Environment (IEE).