2019.02.18, Hétfő

Alacsony hőmérséklet, magas szintű környezetvédelem – így működik a zöld aszfalt

Hegedűs Gergely

2016.02.12

A Duna Aszfalt már 2012 óta képes az úgynevezett alacsony energiatartalmú aszfalt előállítására, a környezetbarát megoldás magyarországi elterjedése azonban még várat magára. A LEA (Low Energy Asphalts) technológiájáról a cég innovációs főmérnöke, Lehel Zoltán írt részletes tanulmányt, amiből – azon túl, hogy az aszfaltozás alapjaiba is belelátunk - kiderül: az eljárással 50 százalékkal csökken az aszfaltgyártás energiafelhasználása, legalább ennyivel a szénmonoxid-kibocsájtás, ugyanakkor nő a szállításra, megmunkálásra fordítható idő.

A Duna Aszfalt már 2012 óta képes az úgynevezett alacsony energiatartalmú aszfalt előállítására, a környezetbarát megoldás magyarországi elterjedése azonban még várat magára. A LEA (Low Energy Asphalts) technológiájáról a cég innovációs főmérnöke, Lehel Zoltán írt részletes tanulmányt, amiből – azon túl, hogy az aszfaltozás alapjaiba is belelátunk - kiderül: az eljárással 50 százalékkal csökken az aszfaltgyártás energiafelhasználása, legalább ennyivel a szénmonoxid-kibocsájtás, ugyanakkor nő a szállításra, megmunkálásra fordítható idő.


A gazdaságosságról a környezetvédelemre terelődik a hangsúly

Meglévő útburkolataink helyreállítási technológiáját az útburkolat állapotának függvényében a közútkezelő határozza meg. Az alkalmazandó beavatkozás eldöntésében minden esetben szerepet játszik a gazdaságosság is. A különböző technológiák árban, várható élettartamban, elérhető forgalombiztonsági szintben, stb. jelentősen eltérnek egymástól.

Burkolat megerősítésnél és új út építésénél az építendő pályaszerkezeti rétegeket méretezni kell. Ebben az esetben a szükséges aszfaltrétegek vastagságának elsődleges szerepe van. Az e tárgyba tartozó technológiák az alábbi alapanyagokat használják:

  • kötőanyag (kőolajszármazék);
  • ásványi anyagok (homok, kavics, murva, zúzottkő, stb.);
  • töltőanyag (kőlisztek, nagyrészt mészkőliszt);
  • segédanyagok (a technológiától függő, általában kis mennyiségben szükséges speciális anyagok).

Az eljárások jellegük alapján lehetnek:

  • keverékgyártás és bedolgozás;
  • szórásos technológiák.

A keverékgyártás történhet helyileg keverőtelepen, de készülhet a bedolgozás helyszínen, azzal esetleg egy folyamatban is. A szórásos technológiák alapvetően egy kötőanyag permetezésből, majd zúzalékszórásból és hengerlésből állnak.

Az eljárások az alkalmazott gyártási és bedolgozási hőmérsékletek alapján lehetnek:

  • hideg;
  • félmeleg;
  • meleg eljárások.

Az alkalmazandó hőmérsékleteket a felhasznált kötőanyag határozza meg. Az utóbbi időben különböző adalékszerek és új gépészeti megoldások eredményeként a fenti eljárások köre jelentősen kibővült. Ezen új eljárások nem annyira a gazdaságosság, sokkal inkább a környezetvédelem egyre szigorodó elvárásait igyekeznek kielégíteni.
 

Ezek a szabványok szabályozzák a technológiákat, a karbantartást és az ellenőrzést

Az alkalmazott kötőanyagok lehetnek:

  • útépítési bitumen;
  • modifikált bitumen;
  • útépítési bitumen, modifikáló szerrel;
  • hígított bitumen;
  • speciális bitumenes kötőanyag;
  • normál bitumenemulzió;
  • modifikált bitumenemulzió.

Hideg technológiákhoz bitumenemulziót, a félmeleghez hígított bitument, ill. speciális bitumenes kötőanyagot, a meleg eljárásokhoz normál vagy modifikált bitument használnak.

Az aszfaltiparban az utóbbi években megjelentek az első generációs EN szabványok, melyek hatálybaléptetése hazánkban is kötelező. A tárgybeli európai szabványok közül a Magyarországon leginkább használatos előírásokból ún. Nemzeti Alkalmazási Dokumentumok (NAD-ok) készültek. Szakmai megegyezés alapján az EN szabványokra vonatkozó útügyi műszaki előírásokat Magyarországon az európai szabványok NAD-jainak tekintjük. Ezek közül a legfontosabb EN szabványok a következők:

Melegaszfalt keverékek:

  1. MSZ EN 13108-1:2006             Aszfaltbeton
  2. MSZ EN 13108-2:2006             Aszfaltbeton nagyon vékony rétegekhez
  3. MSZ EN 13108-3:2006             Lágyaszfalt
  4. MSZ EN 13108-4:2006             Érdesített homokaszfalt
  5. MSZ EN 13108-5:2006             Zúzalékvázas masztixaszfalt
  6. MSZ EN 13108-6:2006             Öntött aszfalt
  7. MSZ EN 13108-7:2006             Porózus aszfalt
  8. MSZ EN 13108-8:2006             Visszanyert aszfalt

Az ezekhez kapcsolódó útügyi műszaki előírások az alábbiak:

  1. ÚT 2-3.301-1:2010                 Aszfaltbeton
  2. ÚT 2-3.301-2:2010                 Aszfaltbeton nagyon vékony rétegekhez
  3. ÚT 2-3.301-5:2010                 Zúzalékvázas masztixaszfalt
  4. ÚT 2-3.301-6:2010                 Öntött aszfalt
  5. ÚT 2-3.301-8:2008                 Visszanyert aszfalt

Az útpálya szerkezeti aszfaltrétegekre az ÚT 2-3.302:2010 sz. útügyi műszaki előírás vonatkozik, míg az aszfaltburkolatok fenntartásáról az ÚT 2-2.103:2007 sz. útügyi műszaki előírás rendelkezik. Fontos megemlíteni az MSZ EN 13108-20:2006 sz. európai szabványt, mely a típusvizsgálatokat szabályozza, valamint az üzemi gyártásközi ellenőrzésről szóló MSZ EN 13108-21:2006 sz. EN szabványt. A legfontosabb európai szabványok sorát az MSZ EN 12697-es vizsgálati szabványsorozat zárja.


Hatalmas energiaigény – az alapanyagoktól az utak kivitelezéséig

A kötőanyagokat kőolajból atmoszférikus, illetve vákuum-desztillációval gyártják. Az egyes bitumenfajták paramétereit fúvatott bitumenek hozzákeverésével biztosítják. Mindezen műveletekhez jelentős hőenergiára van szükség, amelyek előállítása alapvetően szennyezi a környezetet. A bitumenemulzióhoz felhasznált emulgeátor, illetve a modifikált bitumenekhez szükséges modifikáló szerek előállítása szintén energiaigényes.

Az ásványi anyagokat vagy vízfolyásból (kavics) vagy bányából (homok, zúzottkő) termelik tetemes energia-felhasználással. Az egyes termékek előállításához törő- és osztályozó-berendezés szükséges, szintén jelentős energiaráfordítással. A töltőanyagok előállítása - elsősorban mészkőliszt - a fentiekhez hasonló energia-felhasználással jár.

A keveréses technológiáknál a keverés energiát igényel, a félmeleg és meleg eljárásokhoz pedig az alapanyagokat 70-180 oC-ra fel kell melegíteni. Melegaszfalt gyártásánál 1 to aszfalt előállításához 7-10 kg fűtőolajat, vagy azzal egyenértékű egyéb fűtőanyagot (gáz, szénpor, stb.) kell elégetni. Itt kell megemlíteni azt az új technológiát, amely az „alacsony hőmérsékletű aszfaltgyártás” nevet kapta (WMA aszfaltok). Ebben az eljárásban az alacsony keverési és bedolgozási hőmérsékletet speciális adalékszerek vagy új gépészeti megoldások, illetve e kettő kombinációja teszi lehetővé.

A helyszíni újrahasznosításos technológiáknál a meglévő burkolatot melegítik fel gáztüzelésű infrasugárzókkal kb. 130 ºC-ra, majd melegmarás és kötőanyag, illetve javítóaszfalt hozzáadásával építik vissza egy speciális géplánc segítségével. Ugyanez a technológiai folyamat hideg marás alkalmazása esetén. Szórásos technológiáknál az alkalmazandó hőmérséklet szabja meg az energiaigényt.


Szennyezés: vannak eredmények, de van hova fejlődni

A gyártás és bedolgozás bitumen- és aszfaltgőzök levegőbe kerülésével, illetve porszennyezéssel jár. A legújabb kutatások kimutatták, hogy a bitumen- és aszfaltgőzök nem okoznak egészségkárosodást (pl. tüdőrák) az ott dolgozóknak, a porszennyezést pedig sikerült a megengedett határérték alá szorítani az aszfalt keverőtelepeken – ezzel együtt a szennyező források csökkentése az aszfaltipar fontos feladata lesz a jövőben is.

Az aszfaltbedolgozás nagy teljesítményű terítő- és tömörítő gépekkel történik, amelyek általában Diesel motorral működnek. Működésük során a közúti járművekhez hasonló mértékű zajjal és káros égéstermékek levegőbejutásával kell számolni. A talaj szennyezésétől - a hígított bitumen alkalmazását kivéve - nem kell tartani. A gyártás és bedolgozás alatt keletkező aszfalt hulladék másodlagos nyersanyagként teljes mértékben (100 %) hasznosítható az eredeti gyártási folyamatban. Ez az egyik legnagyobb előnye az aszfaltnak a többi építőanyaggal (pl.: beton) szemben környezetvédelmi szempontból.


A megoldás kulcsai: körkörösség, alacsony igénybevétel, alacsony környezeti terhelés

A környezetvédelem ideológia, filozófia és mozgalom is. Maga a fogalom egyként jelenti azt a gondolatkört, amely szerint az emberiség felelősséget visel, és persze függ is az őt körülvevő környezettől és azt a mozgalmat is, mely a különböző természeti és épített környezeti értékek megőrzéséért, annak élhetően és használhatóan tartásáért küzd. A környezetvédelem hasonlóságokat mutat a természetvédelemmel, ám míg az elsősorban az élő, természeti értékek megőrzéséért küzd, addig a környezetvédelem nagy hangsúlyt fektet az élhető, fenntartható környezet védelmére és kialakítására. A környezetvédelem az a társadalmi tevékenység, amely az emberi társadalom által saját ökológiai létfeltételeiben saját maga által okozott károsodások megelőzésére, a károk mérséklésére vagy elhárítására irányul. A környezetvédelem fontosnak tartja, hogy az emberi termelési, fogyasztási rendszer fenntartható legyen, illetve azzá váljon. A környezetvédő gondolatot és a vállalati felelősségvállalás gondolatának előtörésével számos nagyvállalat - mint a Duna Aszfalt Kft. is - tesz lépéseket a környezet megóvásának érdekében.

A környezetvédelemhez szorosan kapcsolódva a fenntartható fejlődés olyan fejlődési folyamat (földeké, városoké, üzleteké, társadalmaké, stb.), ami „kielégíti a jelen szükségleteit anélkül, hogy csökkentené a jövendő generációk képességét, hogy kielégítsék a saját szükségleteiket”. A másik tényező, amit le kellene küzdenie, a környezet elhasználódása, de ezt úgy kell véghezvinnie, hogy közben ne mondjon le a gazdasági fejlődés igényéről.

A fenntartható fejlődés „egymással összefüggő és egymást erősítő pilléreit” a következők: gazdasági fejlődés, társadalmi fejlődés és környezetvédelem. E három dolog egymásba ágyazott: a gazdaság a társadalom alrendszere, a társadalom pedig az ökoszisztéma alrendszere. Az ökológiai fenntarthatóság a döntő, mert ez határozza meg a társadalmat, s azon keresztül a gazdaságot. Ugyanakkor a három alrendszer komplex kezelése elengedhetetlen az eredményes beavatkozáshoz.

A fenntartható fejlődés szoros kapcsolatban áll a gazdasági növekedésnek azon igényével, hogy lehetővé tegye a gazdaság hosszú távú növekedését anélkül, hogy a természeti erőforrások túlhasználatának a hosszú távú fejlődés látná kárát. A Föld erőforrásai végesek.

Életrendünk akkor fenntartható, ha anyagforgalma körkörös, azaz illeszkedik a természet rendjébe. A fenntarthatóság elsősorban az erőforrásainktól függ. A fizika egy alapvető állítása szerint folyamatok körfolyamatokká alakíthatóak, ha kívülről elég energiát viszünk be a rendszerbe. Körfolyamattá alakítás során a bevitt energia hulladék hővé alakul. Ezért bármilyen gyártási eljárás és az azt követő felhasználás körfolyamattá zárható, amennyiben van elég energia. Bőséges erőforrások birtokában életrendünk könnyen fenntarthatóvá tehető, gyakorlatilag függetlenül attól, mekkora bolygónk népessége.

Világunk jelenleg jóval több erőforrást használ, mint amennyit a fenntarthatóság megenged. Ebből következően a jelenlegi gazdasági rendszer csak jelentős többlet-erőforrásokkal képes működni. Ha ezek az erőforrások kimerülnek, a gazdaság komoly veszélybe kerülhet. Mivel az erőforrás-felhasználás 87%-át fosszilis energiahordozók képviselik, ezek fogyása rejti a legnagyobb kockázatot. A legújabb bizonyítékok alapján a könnyen kitermelhető fosszilis energiahordozókat már kitermeltük. Az adott erőforrások csökkenésére sokak szerint a technológiai fejlődés jelenthet megoldást, ám a növekedés fenntartása zárt rendszerben, mint amilyen a Föld is mindenképpen problémákat okozhat.

A növekvő népesség növekvő anyagi jóléte csak úgy képzelhető el, ha a környezeti erőforrások egyre kisebb igénybe vételével folyik a termékek előállítása. Egyes cégek, mint a Duna Aszfalt Kft. is erőfeszítéseket tesznek arra, hogy termékeik előállítása során, a termék életideje során vagy az után minél kisebb környezeti terhelést okozzanak.


A szénlábnyom, mint lehetséges szempont a közbeszerzéseknél

A környezeti terhelés, vagyis az emberi tevékenység környezetre gyakorolt hatásának egyik mértéke a szénlábnyom. Segítségével mérhetővé válik, hogy mennyiben járulunk hozzá a globális felmelegedéshez. A szénlábnyom egy termék vagy szolgáltatás teljes élettartama során keletkező szén-dioxid és más üvegházhatású gázok mennyisége. Annak a szén-dioxid mennyiségnek a tömege kilogrammban vagy tonnában, amennyi ugyanakkora globális felmelegedést okoz, mint az eljárás során keletkezett üvegház gázok összesen. A szénlábnyom egy másik megközelítésben egy egyén tevékenységéhez kapcsolódó szén-dioxid kibocsátás mennyisége egy év alatt. Ez a definíció az egyén felelősségét hangsúlyozza.

Az a tény, hogy az energiafelhasználás és az ún. szénlábnyom egyre nagyobb fontossággal bír, növeli a meleg aszfalt és egyéb alacsonyabb energiaszükségletű technológiák szélesebb körű felhasználására irányuló érdeklődést. Ha az alacsony energia- és alacsony szénigényű technológiák némi előnyt kapnának a közbeszerzési folyamatban, ez alkalmas lenne arra, hogy ösztönözzék ezek használatát.


LEA: teljesen szabványos és kiemelkedően energiatakarékos

A LEA eljárással gyártott alacsony energiatartalmú (alacsony hőmérsékletű) aszfaltok gyártása 80 és 130 °C között történik, az aszfalt típus összetételének megfelelően, betartva a meleg aszfaltgyártásra, és beépítésre vonatkozó speciális előírásokat, és követelményeket.

A LEA eljárással gyártott aszfaltok összetétele és műszaki jellemzői megegyeznek az ÚT 2-3.301-1 Útügyi Műszaki Előírás szerinti útépítési bitumen kötőanyagú, AC-típusú meleg aszfaltok összetételeivel, és jellemzőivel, az AC-típusú meleg aszfaltok szemeloszlására előírt követelmények érvényesek a LEA típusú keverékekre is.

A világszabadalommal védett LEA eljárással történő aszfaltgyártás jelentős, akár 50 % energia megtakarítást tesz lehetővé, és párhuzamosan 50-60 %-kal csökken a szénmonoxid kibocsátás, amely jelentősen hozzájárul az üvegházhatás csökkenéséhez. Az eljárás lehetőséget biztosít a felmart aszfalt különböző, LEA típusú aszfaltkeverékekben történő újrahasznosítására is.

A LEA eljárással gyártott aszfaltkeverékek alkalmazási területe megegyezik az ÚT 2-3.301-1 Útügyi Műszaki Előírásban meghatározott alkalmazási területtel. A LEA eljárással gyártott AC-típusú aszfaltkeverékek minőségi követelményei, műszaki paraméterei, és vizsgálati módszerei azonosak az ÚT 2-3.301-1 Útügyi Műszaki Előírásban szereplő aszfaltbeton (AC) keverékekre előírtakkal. Az aszfaltkeverékek gyártási feltételei is azonosak az ÚT 2-3.301-1 Útépítési Aszfaltkeverékek. Aszfaltbeton (AC) Útügyi Műszaki Előírás 6. pontjában előírt feltételekkel.


Hogyan működik a LEA?

A LEA technológia szerinti aszfaltgyártás történhet megfelelő kiegészítő berendezésekkel felszerelt szakaszos, illetve folyamatos keverőgéppel.

A LEA gyártási folyamatban a minőségbiztosítás érdekében négy paramétert kell folyamatosan kontrollálni:

  1. a hideg, finom frakció (vagy felmart aszfalt) nedvességtartalmát,
  2. a meleg, durva frakció hőmérsékletét,
  3. a kész aszfaltkeverék hőmérsékletét a gyártáskor,
  4. az additív anyag átfolyási mennyiségét.

A LEA eljárással gyártott aszfaltkeverékek beépítése az ÚT 2-3.302 Út-pályaszerkezeti aszfaltrétegek Építési feltételek és minőségi követelmények Útügyi Műszaki Előírás 2.2 pontjának feltételei szerint történik néhány kiegészítéssel:

  • az aszfaltkeverék alacsonyabb hőmérsékleten gyártható, és beépíthető,
  • nem tapad a szállító jármű platójához,
  • nedves időjárásban is beépíthető,
  • az előírt burkolati hézagtartalom követelmény a meleg aszfaltokhoz képest valamivel nagyobb finiser előtömörítéssel, és henger-járatszámmal biztosítható,
  • 60 °C-on még jól tömöríthető.
     

Így csökkenti a környezetterhelést

A világszabadalommal védett LEA eljárással történő aszfaltgyártás jelentős, akár 50 % energiamegtakarítást tesz lehetővé.

A keverék összetételére és mechanikai tulajdonságaira a meleg aszfaltokra vonatkozó szabványok érvényesek.

A meleg és félmeleg aszfalt gyártási hőmérsékletének csökkenése a károsanyag-kibocsátás jelentős csökkenéséhez vezet. A csökkentett üzemanyag- és energiafelhasználás következtében csökken a szén-lábnyom, valamint az üvegház-hatásért felelős gázok kibocsátása. Az alacsonyabb keverési és burkolási hőmérséklet segít csökkenteni a füstöt, a gázkibocsátást, a szagot, és jelentősen csökkenti azt az elillanó gázmennyiséget, amelynek a későbbiekben a munkások ki lennének téve a munkakörnyezetben.

A recycling rendszerrel ellátott aszfalt keverőgépek a mart aszfalt újrahasznosítása miatt is épültek, továbbá a környezetbarát (a gyártáskor 50% energia, és 60% káros anyag kibocsátás takarítható meg) Low Energy Asphalt (LEA) - alacsony hőmérsékletű aszfalt - készítésekor is mart aszfalt visszaadagolás lehetséges a keverékbe.

Az aszfalt pályaszerkezeti rétegekből különböző módszerekkel visszanyert aszfalt az új aszfaltkeverék gyártásához az alábbi mennyiségekben adagolható vissza:

  • legfeljebb 10 tömegszázalék mennyiségben az ezen előírás szerint valamennyi keveréktípus gyártásához,
  • 10 tömegszázalék adagolási mennyiséget meghaladóan legfeljebb 20 tömegszázalék mennyiségig az ezen előírás szerinti normál (N) igénybevételi kategóriába építhető valamennyi keveréktípus gyártásához, illetve fokozott (F) igénybevételi kategória esetén kötő- és alaprétegbe építhető keveréktípusok gyártásához,
  • 20 tömegszázalékot meghaladó adagolási mennyiségben kizárólag az ezen előírás szerinti normál (N) igénybevételi kategóriába építhető alapréteg típusok gyártásához.


Gyártási és kivitelezési előnyök a LEA által

A meleg aszfalt használatának számos előnye van, nemcsak maga a keverék tekintetében, hanem a kivitelezési eljárás során is.

A gyártási folyamatnál:

  • Az alacsonyabb aszfalt-hőmérséklet azt eredményezi, hogy a bitumen/ kötőanyag kevésbé keményedik meg.
  • A meleg aszfalt gyártási eljárása csökkenti a porkibocsátás mértékét, mert az adalékanyagokat alacsonyabb hőmérsékletre melegíti fel.
  • A meleg aszfalt teljesen kompatibilis a RAP felhasználásával.

A kivitelezésnél a meleg aszfalt használata javítja az aszfalt kezelési tulajdonságait és kényelmesebb munkakörnyezetet teremt a dolgozók, valamint a munkaterület környezetében levők számára.

  • A meleg aszfalt alacsonyabb hőmérsékleten éri el ugyanazt a tömörítettségi fokot, amit a forró aszfalt magasabb hőmérsékleten.
  • Másrészt, ha meleg aszfaltot gyártunk forró aszfalt hőmérsékleten, az jóval hosszabb időtartamot tesz lehetővé a szállításra és tömörítésre. Így jóval nagyobb távolságra lévő munkaterületeket tud ellátni ugyanaz az üzem ugyanolyan szintű megmunkálhatósággal, vagy hosszabb lesz a megmunkálhatóság időtartama. Vagy magasabb fokú tömörítettséget érhetünk el ugyanazon a (forró aszfalt) hőmérsékleten. Ez tovább bővítheti a munkavégzés idejét, lehetővé téve az útburkolási munkák kivitelezését hidegebb hónapokban és/vagy éjszaka is.
  • A meleg aszfalt nagyon jól alkalmazható mély kátyúk javítása esetén, ahol korlátozott forgalom melletti munkaterületen kell dolgozni. Mivel a meleg aszfalt alacsonyabb hőmérsékletének eléréséhez kevesebb fűtésre van szükség, gyorsabban lehűl a környezeti hőmérsékletre. Ezért a munkaterület hamarabb megnyitható a forgalom számára.
  • Az alacsonyabb keverési is burkolási hőmérséklet csökkenti a füst- és szagkibocsátást és kellemesebb munkafeltételeket teremt a dolgozók számára. A füstkibocsátás mintegy 50%-kal alacsonyabb lesz minden 10 fokos hőmérséklet-csökkenéssel.
  • A füst- és szagkibocsátás csökkenése következtében kevesebb kényelmetlenséget kell elszenvedniük a munkaterület közelében lévőknek.


Ennyivel olcsóbb és ennyivel több kell hozzá

Költségcsökkenést eredményezhetnek:

  • A meleg aszfalt alacsonyabb gyártási hőmérséklete miatt kevesebb üzemanyagra van szükség az adalékanyagok szárításához és felmelegítéséhez.
  • Az alacsonyabb gyártási hőmérséklet miatt kisebb mértékű a keverő berendezés elhasználódása.

Költségnövekedést eredményezhet:

  • A keverő berendezés átalakításához (ha szükséges) felhasznált befektetés és az ebből származó értékcsökkenés.
  • Az adalékanyagok költsége (ha használnak adalékanyagokat).
  • Az eljárás licence-költségei.

Az előzőekben leírtak alapján megállapítható, hogy a LEA (Low Energy Asphalt) - Alacsony energiatartalmú aszfalt a meleg aszfalttal egyenértékű termék, amely akár 50%kal alacsonyabb energia felhasználással készül, ami a versenyképességet jelentősen növeli.

Továbbá komoly pályázati lehetőséget jelenthet az energia megtakarítás, és a széndioxid kibocsátás jelentős csökkentése, és az ezáltal elérhető környezetvédelmi előnyök.


Lehel Zoltán

Innovációs főmérnök
Duna Aszfalt Kft.

 

Galéria

útépítésDuna Aszfalt Kft.Low Energy AsphaltsWMA aszfaltok