Was ist Asphalt?

Bestandteile Asphalt

Asphalt besteht im Wesentlichen aus Bitumen und einer mineralischen Fraktion.

Bitumen wird aus Erdöl hergestellt. Das soll im Folgenden näher erklärt werden.

Erdöl ist ein Gemisch aus zahlreichen chemischen Verbindungen, in der Hauptsache besteht es aus Kohlenwasserstoffen. Diese Verbindungen setzen sich vorrangig aus den Atomen Kohlenstoff und Wasserstoff zusammen. Kohlenstoff ist als Kohle wohlbekannt. Wasserstoff ist in Reinform ein Gas, welches in der Atmosphäre in geringen Konzentrationen vorkommt. Viel häufiger verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser.

Weitere Atome in Erdöl sind z. B. Stickstoff und Schwefel und in geringen Mengen viele andere chemische Elemente wie z.B. Schwermetalle. Im Ergebnis besteht Erdöl somit je nach Herkunft aus ganz unterschiedlichen Kombinationen dieser Stoffe.

Erdöl wird nach der Förderung in vielen Schritten in verschiedene Fraktionen d.h. Stoffgemischen getrennt. In Raffinerien entstehen so Diesel oder Benzin deren Moleküle verhältnismäßig kurz sind d.h. sie enthalten nur wenige Atome. Ein langkettigeres Produkt aus Erdöl ist Bitumen, der o.g. Grundstoff für Asphalt. Bitumen enthält aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe und außerdem u.a. die in Erdöl vorhanden Metall-Verunreinigungen.

Der zweite wichtige Bestandteil von Asphalt sind Steine bzw. Kies in unterschiedlichen Körnungen, der sogenannte mineralische Anteil.

In vielen Fällen wird dem Asphalt zusätzlich Altasphalt bzw. Ausbauasphalt untergemischt. So kann der schadhafte alte Straßenbelag recycelt werden.

Zur Verbesserung der Produkteigenschaften werden dem Asphalt weitere Stoffe (z.B. Fasern, Farbstoffe) allerdings nur in kleinen Anteilen beigefügt.

Wesentlich für die Herstellung von Asphalt in Asphaltmischanlagen ist eine hohe Temperatur während der Herstellung, die in der Regel durch Braunkohlebrenner erzeugt wird.

Baugruppen Asphaltmischwerk

Asphaltmischwerke bestehen aus den folgenden Baugruppen:

Mineralische Fraktion:

Doseure
Trockentrommel mit Brenner
Heißabsiebung
Silos, Waage

Altasphalt:

Brecher
Aufgabeeinheit

Frischasphalt:

Bitumentank
Mischer

Gemeinsame Baugruppen:

Paralleltrommel mit Brenner
Abfüllung mit Mischgutsilo
Abgasfilter (Entstaubung)
Rückführung von Staub bzw. Füller
Braunkohlesilo

Herstellung Asphalt

Die mineralische Fraktion wird dosiert, in der Trockentrommel erwärmt und im Mischer mit Bitumen zum Frischasphalt vermengt. Der Altasphalt wird vorbehandelt, in der Paralleltrommel erhitzt und später mit dem Frischasphalt homogenisiert. Es gibt auch alternative Verfahren der Zugabe von Altasphalt (z.B. Kaltzugabe).

Die abgesaugte Abluft aus verschiedenen Prozessschritten und das Abgas aus den Brennern werden abgesaugt und im Filter entstaubt. Der Staub wird als Füller in den Mischer gegeben. Das Abgas wird über einen Schornstein abgegeben.

Aufbau Asphaltmischanlage Mineralische Fraktion Trockentrommel Mischer Bitumen Altasphalt Paralleltrommel Asphaltsilo Verladung

Systematische Darstellung einer Asphaltmischanlage

Emissionen

Die folgenden Vorgänge erzeugen potentiell luftgetragene Emissionen:

Umgang mit mineralischer Fraktion (Staub)
Abfüllung von Bitumen
Umgang mit Altasphalt (Staub)
Braunkohlebrenner (Staub, CO, NOx, Gesamt-C)
Erhitzung von Altasphalt, Vermischung mit Frischasphalt (Gesamt-C)
Umgang mit Asphalt, insbesondere Verladung (Gesamt-C)

Gemäß TA Luft Nr. 5.4.2.15 (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) müssen die staubhaltigen Abgase der Mineralstoff-Trockentrommel, der Paralleltrommel, der Transporteinrichtung für das Heißmaterial, der Heißabsiebung sowie des Mischers erfasst und entstaubt werden.

Abgase aus dem Bereich des Mischerauslaufes, der Übergabestellen nach dem Mischer, der Transporteinrichtungen für das Mischgut sowie der Übergabestellen in die Verladesilos, die organische Stoffe (d.h. Gesamt-C) enthalten, sind zu erfassen und zu reinigen. Es reicht hier nicht, diese Abgase ungereinigt über den Schornstein abzuführen. Abgase bei der Befüllung der Bitumentanks sind zu pendeln.

Diffuse Emissionen sind zu minimieren. Die Emissionen aus dem Schornstein müssen die Grenzwerte gemäß TA Luft 5.2 einhalten. Gemäß TA Luft 5.4.2.15 gilt für den Schadstoff Kohlenmonoxid ein zusätzlicher Grenzwert. Die Grenzwerte für Stoffe der Nr. 5.2.5 Kl. I und II finden keine Anwendung. D.h. organische Stoffe mit einer besonderen Schädlichkeit werden nicht mit separaten Grenzwerten belegt. Für krebserzeugende Stoffe gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Kl. III gilt ein deutlich geringerer Grenzwert als für andere Anlagen.

Emissionsgrenzwerte gemäß TA Luft

Somit ergeben sich für Asphaltmischanlagen gemäß TA Luft die folgenden Grenzwerte.

Luftschadstoff	Grenzwert
CO	1 g/m³
Gesamtstaub (einschließlich Feinstaub)	20 mg/m³
Schwefeloxide (angegeben als Schwefeldioxid)	0,35 g/m³
Stickstoffoxide (angegeben als Stickstoffdioxid)	0,35 g/m³
Gesamt-C	50 mg/m³
Stoffe gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Kl. III	5 mg/m³

Tabelle: Luftschadstoffe mit Grenzwerten gemäß TA Luft für Asphaltmischwerke

Emissionen und Immissionen

Emissionen und Immissionen

Asphaltmischanlagen geben gemäß TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) bestimmte Luftschadstoffe ab. Die Abgabe dieser Stoffe wird Emission genannt. Die Emissionen verlassen die Anlage diffus oder über einen Schornstein und verteilen sich in der Umgebung. Dort treffen sie gemäß § 1 Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) auf die sogenannten Schutzgüter (Menschen, Tiere, Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur- und Sachgüter). Wenn Luftschadstoffe auf Schutzgüter einwirken, werden sie Immissionen genannt.

Immissionen sind in Abhängigkeit ihrer Konzentration und der Empfindlichkeit in der Atemluft unterschiedlich stark durch den Menschen wahrzunehmen. Im Fall von Asphaltmischanlagen werden insbesondere die organischen Immissionen von den Anwohnern als störend empfunden. Sie haben einen unangenehmen für Asphalt typischen Geruch. Die organischen Immissionen bestehen aus einer Vielzahl von Einzelstoffen. Darunter befinden sich auch krebserregende Stoffe.

Die anderen Immissionen (z. B. Staub, CO, NO_x) riechen weniger stark oder überhaupt nicht. Dennoch können insbesondere bei der Verbrennung von Braunkohle für die Gesundheit relevante Schwermetalle (z.B. Quecksilber) freigesetzt werden.

Minimierung der Emissionen

Emissionen sind gemäß TA Luft Nr. 5.1.3 grundsätzlich zu vermindern. Folglich muss darauf hingewirkt werden, dass Luftschadstoffe nicht entstehen oder in Einrichtungen zur Abgasreinigung von der Abluft abgetrennt und zerstört werden.

In Asphaltmischanlagen entstehen Emissionen beim Umgang mit den Einsatzstoffen (Gestein, erhitzter Asphalt) und durch Verbrennung von Braunkohle. Im Wesentlichen entstehen typischerweise im Prozess die Luftschadstoffe Staub, CO, NO_x, organische Stoffe, Schwefel und einige Schwermetalle. Diese werden z.T. erfasst und in Abgasreinigungsanlagen behandelt.

Staub wird in einer Entstaubung von der Abluft getrennt. Organische Stoffe werden zumindest zum Teil in den Brennern abgebaut.

Freisetzung von Luftschadstoffen

Dennoch werden in Abhängigkeit vom Grad der Erfassung der Emissionen und von der Qualität der Abluftreinigung Luftschadstoffe freigesetzt:

Als diffuse Emissionen aus Bereichen, die nicht ausreichend gekapselt sind oder in denen die Abluft nicht umfassend abgesaugt wird.
Über den Schornstein, wenn die Luftschadstoffe trotz einer Abgasreinigung nicht zerstört oder ohne Abgasreinigung abgeführt werden.

In bestehenden Asphaltmischanlagen entweichen aus verschiedenen Bereichen diffuse Emissionen (insbesondere Staub, organische Stoffe) in die Umgebung. Außerdem werden in der Regel nicht alle Luftschadstoffe in Abgasreinigungsanlagen behandelt. Staub aus den erfassten Luftströmen und der Verbrennung wird in einer Entstaubung abgetrennt. Organische Stoffe aus Bereichen, die abgesaugt werden, können als Verbrennungsluft in den Brennern abgebaut werden. Organische Luftschadstoffe aus der Befüllung der Bitumensilos werden in die Tankwagen zurückgeführt und werden somit nicht freigesetzt. Die verbleibenden Emissionen (z. B. nicht abgesaugte, diffuse Emissionen, Luftschadstoffe aus der Verbrennung von Braunkohle) werden nicht abgebaut, sondern über den Schornstein abgeführt und wirken nach Verdünnung mit der Umgebungsluft als Immissionen auf die Anwohner ein.

Emissionsminderung gemäß TA Luft

Im Rahmen der Anlagenplanung bzw. des Genehmigungsverfahrens ist insbesondere darauf zu achten, dass die Luftschadstoffe möglichst vollständig abgesaugt, einer geeigneten Abgasreinigung zugeführt oder zumindest über den Schornstein abgegeben und somit verdünnt werden. Die Absaugung ist im Fall von Staub und organischen Stoffen in einem Absaugungskonzept unter Angabe der Volumenteilströme und der Absaugleistung des Abluftgebläses zu dokumentieren. Es ist insbesondere zu prüfen, ob die gemäß TA Luft Nr. 5.4.2.15 geforderte Erfassung und Behandlung von Staub und organischen Stoffen umfassend sichergestellt ist.

Novellierung der TA Luft

Es ist geplant die bestehende TA Luft aus dem Jahr 2002 zu überarbeiten. Die ersten Entwürfe wurden Mitte 2015 veröffentlicht. Die überarbeitete TA Luft soll 2017 in Kraft treten.

Im Entwurf vom 29.05.2015 wurden unter Nr. 5.4.2.15 der TA Luft auch die folgenden Veränderungen für Asphaltmischanlagen aufgenommen:

feinkörniges mineralisches Material ist überdacht zu lagern,
Temperaturen des Mischgutes sind aufzuzeichnen,
der Grenzwert für Staubemissionen wird von 20 mg/m³ auf 10 mg/m³ gesenkt,
der verbindliche Grenzwert für CO wird gesenkt,
während organische Luftschadstoffe nach TA Luft 2002 an bestimmten Stellen des Prozesses erfasst und einer Abgasreinigungsanlage zugeführt werden müssen, wird als Novellierung vorgeschlagen, dass diese Stoffe zukünftig nur noch dem Prozess zuzuführen sind und nicht mehr in jedem Fall behandelt werden müssen. D.h. organische Stoffe können zukünftig ohne Reinigung über den Schornstein abgegeben werden.
weitere Änderungen, die sich aber voraussichtlich nicht wesentlich auf die Emissionen auswirken.

Somit werden im Entwurf der TA Luft zwei wichtige Änderungen vorgeschlagen. Zum einen soll der Staubgrenzwert verschärft werden. Zum anderen entfällt die Pflicht, organische Luftschadstoffe in einer Abgasreinigungsanlage zu behandeln.

Da gerade die organischen Luftschadstoffe für die Geruchsbelästigung aus Asphaltmischanlagen verantwortlich sind und ein Teil von ihnen krebserregend ist, führt der Entwurf für die Anwohner zu einer Verschlechterung.

Emissionen aus der Lagerung bzw. Verbrennung von Braunkohlestaub (Schwefel, Schwermetalle wie z. B. Quecksilber) sind weiterhin nicht besonders berücksichtigt worden.

Asphaltmischanlagen mit Euro 6?

Äpfel und Birnen

Am 20.11.2015 stand es in der Walsroder Zeitung: Das von der Firma Ahrens Transport & Handel GmbH & Co. KG in Bomlitz geplante Asphaltmischwerk soll laut Ahrens-Geschäftsführer Karsten Klein so umweltschonend sein, dass es sogar der „Euro-6-Norm“ entsprechen würde. Diese Behauptung konnte damals schwerlich adhoc entkräftet werden auch wenn sich der Eindruck aufdrängte, dass hier Äpfel mit Birnen verglichen wurden. Ob der Vergleich wenigstens prinzipiell einer Überprüfung standhält, soll an dieser Stelle untersucht werden.

Euro-6-Norm

Als erstes stellen wir dar, was sich hinter der Euro-6-Norm verbirgt. Sie steht für saubere Autos und ist dort der Stand der Technik in der Abgasreinigung. Das bedeutet, dass in Europa neu zugelassene Autos seit 2015 die Anforderungen dieser Abgasnorm entsprechen müssen. In mehreren Stufen wurden in Europa seit 1970 Grenzwerte für bestimmte Luftschadstoffe im Abgas von Otto- bzw. Dieselmotoren festgelegt. Heute sind demnach die Emissionen eines Ottomotor für die folgenden Stoffe begrenzt:

Kohlenmonoxid (CO)
Stickoxide (NO_x)
Kohlenwasserstoffe (HC)
Nichtmethankohlenwasserstoffe (NMHC)
Feinstaub (PM) bzw. Partikelanzahl (PN)

Für Dieselmotoren gemäß Euro-6 bestehen ebenfalls Grenzwerte für die genannten Schadstoffe mit Ausnahme der NMHC. Diese Werte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

	Luftschadstoff	Grenzwert
Ottomotor	CO	1000 mg/km
	NOx	60 mg/km
	HC	100 mg/km
	NMHC	68 mg/km
	PM	4,5 mg/km
	PN	6 · 10¹²1/km
Dieselmotor	CO	500 mg/km
	NOx+HC	170 mg/km
	NOx	80 mg/km
	PM	4,5 mg/km
	PN	1/km

Tabelle 1: Luftschadstoffe und Grenzwerte Euro 6 Abgasnorm für Otto- und Dieselmotor

Emissionen aus Asphaltmischanlagen

Als nächstes soll untersucht werden, für welche Luftschadstoffe Grenzwerte für die Emissionen aus einer Asphaltmischanlage festgelegt sind. Im Wesentlichen entstehen typischerweise im Prozess die Luftschadstoffe Staub, CO, NO_x, organische Stoffe, Schwefel und einige Schwermetalle.

Maßgeblich für Grenzwerte ist die Technische Anleitung Luft aus dem Jahr 2002. Die Emissionen aus dem Schornstein müssen die Grenzwerte gemäß TA Luft 5.2 einhalten. Gemäß TA Luft 5.4.2.15 gilt für den Schadstoff Kohlenmonoxid ein zusätzlicher Grenzwert. Die Grenzwerte für Stoffe der Nr. 5.2.5 Kl. I und II finden keine Anwendung. D.h. organische Stoffe mit einer besonderen Schädlichkeit werden nicht mit separaten Grenzwerten belegt. Für krebserzeugende Stoffe gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Kl. III gilt ein deutlich geringerer Grenzwert als für andere Anlagen.

Konkret ergeben sich die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Grenzwerte.

Luftschadstoff	Grenzwert
CO (bei Brennstoff Braunkohlestaub)	1 g/m³
Gesamtstaub (einschließlich Feinstaub)	20 mg/m³
Schwefeloxide (angegeben als Schwefeldioxid)	0,35 g/m³
Stickstoffoxide (angegeben als Stickstoffdioxid)	0,35 g/m³
Gesamt-C	50 mg/m³
Stoffe gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Kl. III	5 mg/m³

Tabelle 2: Luftschadstoffe mit Grenzwerten gemäß TA Luft für Asphaltmischwerke

Grenzwerte TA Luft/Euro-6

Somit sind die Grenzwerte nach TA Luft als Konzentrationen festgelegt. In der Euro-6 werden diese Vorgaben in g/km definiert. Beide Werte sind nicht direkt vergleichbar.

Im Folgenden soll daher errechnet werden, wie viele Autos die gleiche Menge an Luftschadstoffe erzeugen wie ein Asphaltmischwerk. Dazu muss ein konkretes Beispiel gewählt werden.

Maximal genehmigte Emissionsmassenströme am Beispiel der Asphaltmischanlage in Stadthagen

Aus den Grenzwerten nach TA Luft kann ein Emissionsmassenstrom, also die stündliche Masse an Luftschadstoffen, errechnet werden, wenn der Abgasvolumenstrom bekannt ist.

Im vorliegenden Fall wird dazu der Wert der Asphaltmischanlage der Firma Ahrens in Stadthagen in Höhe von 49.500 Nm³/h (tr. bei 17 Vol.% Sauerstoff) angesetzt.

Es ergeben sich die folgenden Schadstoffmengen.

Luftschadstoff	Emissionsmassenstrom in kg/h
CO	49,5
Gesamtstaub (einschließlich Feinstaub)	0,99
Schwefeloxide (angegeben als Schwefeldioxid)	17,3
Stickstoffoxide (angegeben als Stickstoffdioxid)	17,3
Gesamt-C	2,5
Stoffe gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Kl. III	0,25

Tabelle 3: Emissionsmassenströme für die angegebenen Luftschadstoffe bei einem Abgasvolumenstrom in Höhe von 49.500 Nm³/h bei Ausschöpfung der TA Luft-Grenzwerte für Asphaltmischanlagen

Vergleich Euro-6-Norm und Asphaltmischanlage in Stadthagen

Ein Vergleich der Emissionen gemäß TA Luft und Euro-6 ist möglich, wenn angenommen wird, dass die Euro-6-Autos mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fahren. In diesem Fall entstehen pro Auto die in der folgenden Tabelle aufgeführten stündlichen Schadstoffmengen. Aufgeführt sind nur Luftschadstoffe, die sowohl gemäß TA Luft als auch nach Euro-6 mit einem Emissionsgrenzwert belegt sind. Zusätzlich wird errechnet, wie viele Autos in Summe den gleichen Emissionsmassenstrom wie die gewählte Asphaltmischanlage erzeugen.

Luftschadstoff nach TA Luft	Emissionsmassenstrom in kg/h Asphaltmischanlage in Stadthagen	Emissionsmassenstrom Euro-6 in kg/h Ottomotor bei 100 km/h	Emissionsmassenstrom Euro-6 in kg/h Dieselmotor bei 100 km/h	Anzahl Autos (Otto/Diesel), die einer Asphaltmischanlage entsprechen
CO	49,5	0,1	0,05	495/990
Gesamtstaub (einschließlich Feinstaub)	0,99	0,00045¹	0,00045¹	2200/2200
Stickstoffoxide (angegeben als Stickstoffdioxid)	17,3	0,006¹	0,008¹	2883/2162
Gesamt-C	2,5	0,01¹	–	250/-

1: Die Definitionen von Staub, Stickoxiden und Gesamt-C nach TA Luft und Euro-6 sind nicht deckungsgleich.

Tabelle 3: Emissionsmassenströme für die angegebenen Luftschadstoffe bei einem Abgasvolumenstrom in Höhe von 49.500 Nm³/h bei Ausschöpfung der TA Luft-Grenzwerte für Asphaltmischanlagen

Untersuchungsergebnis

Somit setzt eine Asphaltmischanlage, wie sie in Stadthagen betrieben wird, je nach Luftschadstoff und Motorart stündlich so große Mengen an Luftschadstoffen ab, wie rund 250 – 3.000 Autos bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h. Diese Werte stehen allerdings unter Vorbehalt, als dass die Definitionen von bestimmten Luftschadstoffen in TA Luft bzw. Abgasnorm Euro-6 nicht deckungsgleich sind. Die Größenordnung des errechneten Ergebnisses wird davon allerdings nicht in Frage gestellt.

Wird pro Stunde nur die halbe Fahrstrecke angesetzt (50 km) so ergibt sich die doppelte Anzahl von Autos (500 – 6.000). Werden in einer Stunde je Auto nur 5 km gefahren, so erzeugen zwischen 5.000 und rund 60.000 Autos stündlich vergleichbare Emissionen wie ein Asphaltmischwerk.

Luftschadstoff nach TA Luft	Anzahl Autos Fahrstrecke 100 km (Otto/Diesel) entsprechend Asphaltmischwerk	Anzahl Autos Fahrstrecke 5 km (Otto/Diesel) entsprechend Asphaltmischwerk
CO	495/990	9.900/19.800
Gesamtstaub (einschließlich Feinstaub)	2.200/2.200	44.000/44.000
Stickstoffoxide (angegeben als Stickstoffdioxid)	2.883/2.162	57.660/43.240
Gesamt-C	250/-	5.000/-

Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Abgasnorm Euro-6 nicht unmittelbar mit den Vorgaben der TA Luft vergleichbar ist. Es werden in der Euro-6 nur Emissionen pro gefahrenen Kilometer als Grenzwerte definiert. Ein Vergleich zur TA Luft ist nur auf Basis von Emissionskonzentrationen möglich.

Auch für Autos können mit Hilfe des Abgasvolumenstromes Schadstoffkonzentrationen errechnet werden. Der Abgasvolumenstrom hängt vom Treibstoffverbrauch und der Treibstoffart ab. Bei einem Verbrauch von 10 l Benzin entstehen aufgerundet 100 m³ Abgas. Es ist also als grobe Abschätzung ein Faktor von 10 anzusetzen. Somit entstehen bei 100 km/h mit einem Verbrauch von 10 l Benzin pro Stunde ein Abgasvolumenstrom von 100 m³/h.

Gleichzeitig dürfen nach Euro-6 bi zu 1 g CO pro km emittiert werden. Das sind in diesem Fall 100 g in einer Stunde. Daraus ergibt sich eine Konzentration von 100 g/100 m³ also 1 g/m³. Folglich endspricht Euro-6 in diesem Fall nahezu vollständig der TA Luft. Für die Stickoxide ergibt sich für Euro-6 Motoren mit 0,6 g/m³ ein Wert, der oberhalb der TA Luft liegt. Die Emissionskonzentration für Staub aus Motoren liegen etwas unterhalb der TA Luft Grenzwerte für Gesamtstaub.

Gemessen an den Emissionskonzentrationen sind die Grenzwerte für Euro-6 Motoren tatsächlich in der gleichen Größenordnung wie die Grenzwerte der TA Luft für Asphaltmischwerke.

Dennoch sollten Asphaltmischwerke nicht mit Automotoren verglichen werden. Entscheidend für die Auswirkungen der Luftschadstoffe ist die Höhe der Immissionen, also die Konzentration im Umfeld der Menschen. Da sowohl die Abführung der Abgase und auch die Entfernung zu Wohngebieten sehr unterschiedlich ist, muss in jedem Einzelfall abgewogen werden.

Wissenswertes

In dieser Rubrik finden interessierte Bürger und Bürgerinitiativen Analysen und Erläuterungen eines, durch die Bürgerinitiative beauftragten, unabhängigen Sachverständigen.