Biochar
Neue Generation von mit Biokohle modifizierten, durchlässigen Straßenbelagsmaterialien
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Im Vergleich zu undurchlässigen Belägen erleichtern durchlässige oder poröse Beläge die Versickerung und Infiltration von Regenwasser. Sie eignen sich daher besonders für Hongkong und Städte in Deutschland, wo Leben und Eigentum von Zeit zu Zeit von Überschwemmungen und Regenwasser bedroht werden. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer neuen Generation von durchlässigem Pflastermaterial (PPM) unter Verwendung von Biokohle als Modifikator. Biokohle ist ein kohlenstoffreicher, fester Rückstand, der durch die Pyrolyse von Biomasse gewonnen wird. Als Sorptionsmittel zur Entfernung organischer und anorganischer Schadstoffe aus Regenwasser ist die Biokohle weithin erforscht und bekannt. Durch den Einsatz verschiedener physikalischer und chemischer Behandlungsmethoden zur Veränderung der Oberfläche und des Anteils sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen kann modifizierte Biokohle unterschiedliche Leistungen bei der Entfernung von Schwermetallen und anderen Schadstoffen aufweisen. Im Bereich des Straßenbaus haben einige neuere Studien gezeigt, dass Biokohle in Asphaltbelägen als grünes Additiv eingesetzt werden kann, um die rheologischen Eigenschaften, also das Verformungs- und Fließverhalten des Asphaltbinders zu verbessern. Darüber hinaus haben einige Sondierungsstudien gezeigt, dass die Schadstoffemissionen wie flüchtige organische Verbindungen (VOC) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die bei der Herstellung von Asphaltmischungen entstehen, von der in die Asphaltmischung eingebrachten Biokohle wirksam absorbiert werden können.
Aufgrund ihrer einzigartigen chemischen Zusammensetzung und ihrer porösen Struktur kann Biokohle dazu beitragen, die mechanische Leistung von durchlässigen Belagsmaterialien zu verbessern. Außerdem kann Biokohle dem Pflaster eine Filterfunktion verleihen, um sowohl organische als auch anorganische Schadstoffe aus dem Regenwasser zu entfernen. So können auch Schadstoffemissionen während der PPM-Konstruktion absorbiert werden. Die optimale Zusammensetzung des mit Biokohle modifizierten durchlässigen Belagsmaterials (BMPPM) wird durch umfassende Labortests ermittelt. Im Fokus der Testreihe stehen dabei Versuche zur mechanischen Leistung, zur hydraulischen Leistung (einschließlich Tests zur Auslaugung und zu anderen Schadstoffen) und zur Emissionsabsorptionsleistung der BMPPM-Mischung.
Nach Abschluss des Projekts wird der Filtrations- und Absorptionsmechanismus des Biokohle-modifizierten Belagsmaterials definiert und der Prototyp des dauerhaften BMPPM mit Filtrationsfunktion und geringen Bauemissionen entwickelt. Der Erfolg dieses Projekts wird nicht nur die Nachhaltigkeit des Straßensystems verbessern, sondern auch zu einem nachhaltigeren Regenwassermanagementsystem beitragen.
Auftraggeber
Deutschen Akademischen Austauschdienst e.V. (DAAD)
Kooperation
Polytechnische Universität Hong Kong
Bearbeiter
Junior-Prof. Dr.-Ing. Pengfei Liu