Bitumen is een nevenproduct van de oliewinning en wordt gebruikt als bindmiddel in het wegdek. Sommige onderzoekers hebben een alternatief ontwikkeld: bio-bitumen. Omdat ze zich zorgen maakten over de milieueffecten, en de beschikbaarheid als de raffinage van aardolie gaat teruglopen.
Een alternatief voor bitumen uit aardolie
Elk jaar produceert de EU ongeveer 15 miljoen ton bitumen. Het merendeel hiervan wordt gemengd met aggregaat zoals gemalen steen, zand en gravel. Daaruit ontstaat asfalt voor de wegenbouw, de kleverige bitumen bindt de steenmassa samen. Bijna 90 procent van alle verharde wegen is bedekt met asfalt en in de EU wordt elk jaar meer dan 200 miljoen ton van dit composietmateriaal gemaakt. Bivtumen is een zeer dikke vorm van aardolie. Het komt ook van nature voor, maar het materiaal dat gebruikt wordt als bindmiddel in asfalt is een nevenproduct van de olieraffinage.
In Nederland zijn er nu op wegen en fietspaden proefstroken aangelegd, bedekt met een bitumen-achtig product gemaakt van het natuurlijke bindmiddel lignine. Een stuk weg op een industrieterrein, veel gebruikt door auto’s en zware vrachtwagens; verder wat kleinere wegen en een fietspad bij Wageningen UR. Hier heeft men in drie secties steeds een ander bio-bitumen gebruikt. ‘We hebben in Nederland al acht demonstratiewegen gemaakt met dit nieuwe bindmiddel van 50% lignine en 50% bitumen,’ zegt Richard Gosselink van Wageningen Food & Biobased Research. ‘We hebben nu vier jaar ervaring en het ziet er erg goed uit.’
Tot nu toe mengsels van fossiel en groen bitumen
Lignine is essentieel voor de structuur van planten en bomen en komt vrij als afvalproduct bij industriële processen. Het Nederlandse demonstratieproject gebruikt een aantal soorten lignine, uit de papierfabricage en uit een bioraffinaderij die bio-ethanol maakt uit stro. De biobased bindstoffen werden samengesteld uit een mengsel van de verschillende lignines om de gewenste eigenschappen te krijgen. Gosselink zegt dat op de demonstratiestroken het materiaal net zulke eigenschappen lijkt te hebben als standaard bitumen, ‘maar we zien wat minder geluidsproductie.’ Toch moeten ze de wegen monitoren gedurende de normale levensduur van asfalt, 10-15 jaar. ‘Normaal gesproken is er lichte schade na 10 jaar, die onderhouden moet worden,’ zegt Gosselink. Om een aandeel groene grondstoffen van hoger dan 50% te halen moet een deel van het lignine chemisch worden bewerkt, zegt hij, maar 100% ‘groen’ bitumen is mogelijk. ‘De vraag is wel: bestaat het bindmiddel dan alleen uit lignine of moeten er ook nog andere biobased stoffen in zitten.’
Er worden ook andere biobased mogelijkheden ontwikkeld. Verleden jaar ontwikkelde een team van Aston University in Birmingham (VK) een proces waarbij het organische deel van huishoudelijk afval (voedsel, plastic, papier, textiel) wordt afgebroken tot een kleverige zwarte vloeistof die erg op bitumen lijkt. ‘Op dit moment gebruiken we een enorme hoeveelheid bitumen voor de aanleg van wegen,’ zegt Yang Yang, een expert in pyrolyse en bio-energie aan Aston University. ‘Maar dat is niet duurzaam en daarom kijken we naar andere bindmiddelen zodat we minder van het aardolieproduct hoeven te gebruiken.’ De onderzoekers maakten de bio-bitumen door het afval zonder zuurstof te verhitten op 500oC. Dit proces, pyrolyse, wordt vaak gebruikt voor het maken van houtskool en biochar en ook voor biobrandstoffen. Door de omstandigheden te veranderen, zoals temperatuur, doorlooptijd en de manier van aftappen van het product, kreeg het team een product dat op bitumen lijkt.
Bio-bitumen uit vele bronnen
Yang’s collega Yuqing Zhang wijst erop dat het gebruik van olie waarschijnlijk zal gaan dalen naarmate dat van duurzame energie stijgt. ‘We proberen het gat te dichten dat zo ontstaat, en tegelijkertijd afval te benutten om het maken van wegen groener en milieuvriendelijker te maken,’ zegt Zhang. Omdat afval hun grondstof is, verwachten ze dat hun bio-bitumen goedkoper zal worden dan traditionele bitumen. Op dit moment moet hun product nog worden gemengd met ‘fossiele’ asfaltbinders, maar door andere processen en door mengsels van diverse grondstoffen te gebruiken hopen ze een 100% biobased bitumen te kunnen maken. Highways England, het orgaan dat de snelwegen in Engeland beheert en onderhoudt, heeft al belangstelling, net als een paar grote steden in het VK.
Hugo Silva, die werkt bij het Centrum voor Land, Milieu en Bouw van de Universiteit van Minho in Portugal, heeft ook onderzoek gedaan naar bio-bitumen. Hij keek naar het gebruik van zware oliën uit pyrolyse in fabrieken van biobrandstoffen. Volgens hem kunnen we traditioneel bitumen en ook kunststoffen – zowel van fossiele als van plantaardige oorsprong – toevoegen aan de mix om de eigenschappen van bio-bitumen te verbeteren. ‘Kunststoffen kunnen de prestaties verbeteren zodat we het aandeel van groene grondstoffen kunnen verhogen,’ zegt hij. Silva denkt dat bio-bitumen milieuvriendelijker kan zijn dan de huidige bindmiddelen van asfalt, maar hij zegt ook dat de levensduur van groot belang is. Want wij zullen de milieuvoordelen bij het maken van deze bindmiddelen verliezen als het asfalt vaker moet worden vervangen en onderhouden. Maar hij is ervan overtuigd dat het kan. Net als Yang en Zhang ziet Silva een toekomst voor zich waarin bioraffinaderijen zowel biobrandstoffen maken als bio-asfaltbindmiddelen.
Oorspronkelijk gepubliceerd op de site van AllThingsBio.
Interessant? Lees dan ook:
Recycling van afgedankte autobanden
Biobeton en andere bouwmaterialen uit lokale grondstoffen
Lignine op alle fronten in opmars, zegt Ludo Diels (Vito)