Infos auf dem Poster
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Infos auf dem Poster
NO2-Reduzierung durch photokatalytisch wirkende Asphaltoberflächen Einleitung Die Stickoxidbelastung durch den Straßenverkehr bleibt weiterhin ein zentrales Problem des innerstädtischen Umwelt- und Gesundheitsschutzes: Die technischen, rechtlichen und infrastrukturellen Maßnahmen der letzten Jahre haben nur zu einer geringfügigen Verbesserung der Luftqualität in Städten geführt. Beispielsweise wurden im Jahre 2014 die Grenzwerte für den NO2 -Jahresmittelwert an 60 % aller städtischverkehrsnahen Messstationen überschritten (Quelle: Umweltbundesamt). Die Stickoxidbelastung kann offensichtlich nur durch ein Ineinandergreifen unterschiedlicher Maßnahmen bewältigt werden. Eine dieser Maßnahmen könnte die Schaffung und Vergrößerung von Baustoffflächen sein, auf denen Luftschadstoffe photokatalytisch abgebaut werden. Die Flächenvergrößerung erreicht man z. B. durch den Einsatz des photokatalytischen Abstreusplittes „AirClean®-Granulat“. Im Straßenbereich gab es bereits Versuche anderer Institutionen, photokatalysatorhaltige Suspensionen (sogenannte Slurries) auf Asphalt aufzubringen. Diese Forschungen haben bisher nicht zu einem im Alltag einsetzbaren Ergebnis geführt. Abb. 1: Einbau Granulat im Testfeld „Straßen-Canyon“ ZIM-Forschungsprojekt „Photokatalytische Asphaltoberflächen“ schaften einer natürlichen Gesteinskörnung auf und erfüllt Vorgaben der TL GesteinStB (Technische Lieferbedingungen Gesteinskörnungen im Straßenbau). Als besonders nachhaltig für den Einbau hat sich der Einsatz eines sogenannten fertigerintegrierten Einstreuers (STRABAG) erwiesen, der das Aufbringen des frischen Asphaltes und das Einstreuen des Granulates in einem Arbeitsgang erledigt. Damit ist eine effektive Einbindung des Einstreumaterials gewährleistet. Die Stickoxid-Abbauraten wurden sowohl bei Laboruntersuchungen (in Anlehnung an ISO 22197-1) als auch in Feldversuchen im Versuchsfeld „Straßen-Canyon“ im Werk Seiferts ermittelt und liegen im Bereich der bereits aus vergangenen Forschungsvorhaben ermittelten guten Leistungsfähigkeit (Abb. 3, 4 u. 7). Ausblick Eine Prüfung der Wirksamkeit im städtischen Umfeld steht noch aus. Im Herbst 2015 ist die Einrichtung einer Referenzstrecke in Sachsen-Anhalt geplant. Die Forschungen sollen im Rahmen des BMBF-Forschungsprojektes „NaHiTAs“ weitergeführt werden. Literatur Die Herangehensweise von F. C. Nüdling Betonelemente ist eine andere: In einem BMWi/ZIM-geförderten Forschungsvorhaben, das in Zusammenarbeit mit dem Institut für Verkehr der TU Darmstadt durchgeführt wurde, wurde ein photokatalytisches Beton-Granulat zum Einstreuen in die Asphaltoberfläche entwickelt (Abstreusplitt). Es handelt sich dabei um eine aus hochfesten Beton-Rohlingen gebrochene und auf ein bestimmtes Korngrößenspektrum abgesiebte Körnung. Das Granulat weist Eigen- • Abschlussbericht „Verbesserung der Luftqualität durch photokatalytische Pflastersteine“, F. C. Nüdling Betonelemente GmbH + Co. KG in Zusammenarbeit mit Fraunhofer IME, 2010 • ISO 22197-1:2007 – Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials – Part 1: Removal of nitric oxide 2) 2) AirClean®-Granulat 2/5 (2,0 kg/m AirClean-‐Granulat 2/5 (2,0 kg/m 1,2000 NOX 1,0000 Abb. 2: FCN-Testfeld „Straßen-Canyon“ im Betonwerk Seiferts 0,8000 ppm NO 0,6000 Vergleich NO2-Werte FCN-Canyon vom 08.04.2014 Vergleich NO2-‐Werte FCN-‐Canyon vom 08.04.2014 120 0,4000 NO2 in µg/m3 NO Asphalt normal NO 2 sphalt normal 2 A 60 Abb. 5 + 6: Messung des Stickoxidabbaus nach ISO 22197-1 17:12 17:09 17:06 17:03 17:00 16:57 16:54 16:51 16:48 16:45 16:42 16:39 16:36 16:33 16:27 16:30 16:21 16:24 16:18 16:15 16:12 16:09 16:06 16:03 16:00 15:57 15:54 15:51 15:48 15:45 15:42 15:39 15:36 15:33 15:27 15:30 0,0000 15:24 80 NO2 15:21 0,2000 15:18 100 Abb. 7: Beispiel für Stickoxidabbau, gemessen nach ISO 22197-1 40 14:00 13:48 13:36 13:24 13:12 13:00 12:48 12:36 12:24 12:12 12:00 11:48 11:36 11:24 11:12 10:48 11:00 10:36 10:24 10:12 10:00 09:48 09:36 09:24 09:12 09:00 08:48 08:36 08:24 08:12 08:00 07:48 07:36 07:24 07:12 07:00 06:48 06:36 06:24 0 06:12 ® irClean-‐Granulat NO NO -Granulat 2 2AAirClean Abb. 3: Beispiel für Abbau von Stickstoffdioxid, gemessen im Testfeld „Straßen-Canyon“ (ein Tag) Vergleich NO2-‐Werte FCN-‐Canyon vom 08.04.2014 Eigenschaft Kürzel Einheit Wert 1. Korngrößenverteilung G GC90/15 2.a Kornform (Kornformkennzahl) SI SI15 2.b Kornform (Plattigkeitskennzahl) FL FL20 3. Gehalt an Feinanteilen f f3 4. Qualität der Feinanteile MB NPD 5. Trocken-Kornrohdichte 6. Wasseraufnahme 7.a Widerstand gegen Zertrümmerung SZ SZ18 7.b Widerstand gegen Zertrümmerung LA NPD 8. Widerstand gegen Polieren PSV PSV50 9. Widerstand gegen Abrieb AAV AAVNR M MDENR Mg/m³ 2,5 - 2,7 M.-% > 0,5 120 Asphalt mit AirClean®-Granulat Asphalt mit AirClean-Granulat Vergleichsmessungen im FCN-Canyon Vergleichsmessungen im FCN-Canyon Tagesmittelwerte der NO2-Konzentration im Tagesmittelwerte der NO2-Konzentration im Vergleich zu normalem Asphalt NO2 Asphalt normal 100 NO2 in µg/m3 80 60 40 Vergleich zu normalen Asphalt (= 100%) 20 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 4.14.2014 F. C. Nüdling Betonelemente GmbH + Co. KG Ruprechtstraße 24, 36037 Fulda 4.11.2014 Abb. 4: Beispiel für Abbau von Stickstoffdioxid, gemessen im Testfeld „Straßen-Canyon“ (mehrere Tage) 4.10.2014 4.9.2014 4.8.2014 4.2.2014 4.1.2014 3.31.2014 3.28.2014 3.27.2014 3.26.2014 3.25.2014 3.24.2014 3.21.2014 3.20.2014 3.19.2014 3.18.2014 3.17.2014 3.14.2014 3.13.2014 3.12.2014 3.11.2014 3.10.2014 3.7.2014 3.6.2014 3.5.2014 2.27.2014 2.26.2014 2.25.2014 0,00% 13:48 14:00 13:36 13:24 13:12 13:00 12:48 12:36 12:24 12:12 12:00 11:48 11:36 11:24 11:12 10:48 11:00 10:36 10:24 09:48 10:12 10:00 09:36 08:48 09:24 09:12 09:00 08:36 07:48 08:24 08:12 08:00 07:36 07:24 07:12 07:00 06:48 06:36 06:24 06:12 NO2 AirClean-‐Granulat 0 10. Widerstand gegen Verschleiß 11. Affinität zu bitumenhaltigen Bindemitteln % 60 % (nach 24 h) 12. Widerstand gegen Hitzebeanspruchung M.-% NPD 13. Verwitterungsbeständigkeit 14. Frost Tausalzbeständigkeit (1 % NaCl) 15. Frost-Tauwechsel-Beständigkeit SB F NPD M.-% 0,6 M.-% 0,05 Norm/TL EN 13043 Gesteinskörnungen für Asphalt / TL Gesteins-StB 04 20 Nr. NPD = No Performance determined Ein Projekt von gemeinsam mit der Gefördert durch das: aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages Abb. 8: Eigenschaften des AirClean®-Granulats (Künstliche, gebrochene Gesteinskörnung für Asphalt) www.nuedling.de