De asfaltindustrie zoekt naar duurzame alternatieven voor uit aardolie gemaakte bitumen. Lignine, een plantaardige lijmstof, lijkt hoge ogen te gooien.
Jaarlijks wordt er in Nederland naar schatting tien miljoen ton asfalt geproduceerd en verwerkt op de weg. Vier tot vijf procent van het asfalt bestaat uit bitumen. Dat houdt het zogenoemde mineraal aggregaat waaruit asfalt voor het grootste deel bestaat eigenlijk bij elkaar. Jaarlijks is hier zo’n 400.000 ton bitumen voor nodig. Het bitumen, een mengsel van verschillende koolwaterstoffen, wordt uit aardolie gewonnen. Het is daardoor een belasting voor het milieu. Er is behoefte aan een milieuvriendelijk alternatief.
Dat is nog niet zo eenvoudig, omdat asfalt enorme belasting moeten kunnen weerstaan en de huidige duurzame eigenschappen dus niet verloren mogen gaan. De laatste jaren wordt er bijvoorbeeld geëxperimenteerd met cellulose uit afvalwater ter verbetering van het asfaltmengsel. Ook worden er zogenoemde ‘asfaltverjongers’ gebruikt op basis van plantaardige olie om de levensduur van het oude asfalt te verlengen.
Lignine lijkt als bindmiddel de hoogste ogen te gooien. Het is een natuurlijke lijmstof die zorgt voor de stevigheid in allerlei planten en bomen. Ook is het een belangrijke component bij resistentie tegen microbiële afbraak. Met name de bindende en visco-elastische eigenschappen maken lignine geschikt voor toepassing in bitumen.
Interessante toepassingen
Lignine is in ruime mate voorradig. Het is een natuurlijke component van stro en kent allerlei interessante toepassingen, variërend van hoogwaardige applicaties als vanille en bioaromaten (voor de chemische industrie) tot additief in brandstoffen.
Lignine komt onder meer vrij in processen van papierproductie en bij de productie van bioethanol. Deze reststroom kan volgens experts nog veel beter worden benut dan nu het geval is. Er is zelfs voldoende lignine beschikbaar om al het bitumen in asfalt op termijn te kunnen vervangen.
Aan Wageningen University & Research worden al geruime tijden proeven gedaan met lignine in asfalt. Onlangs is in Wageningen een fietspad aangelegd, ingedeeld in drie gemarkeerde proefvlakken, waarin verschillende duurzame ligninesamenstellingen zijn opgenomen. Wetenschappers van de groep Food & Biobased Research ontdekten in hun onderzoek naar de eigenschappen van lignine als binder in biomassa bij toeval dat de stof zich als een biopolymeer gedraagt en een aromatische structuur heeft die overeenkomsten vertoont met bitumen.
Twee jaar geleden werd het eerste proefvlak bioasfalt uit lignine aangelegd op een honderd meter lang proefvak in het Zeeuwse Sas van Gent. Daar kwamen vervolgens nog twee wegvakken bij.
Eén daarvan werd voorzien van lagetemperatuurasfalt, een nieuw soort asfalt dat bij een relatief lage temperatuur (95 graden Celsius) wordt geproduceerd. Een andere vak werd voorzien van lagetemperatuurasfalt met lignine. Een vak met het gangbare hogetemperatuurasfalt, dat wordt verwerkt bij een temperatuur van 150 graden Celsius, dient als referentie. Het proeftracé ligt op een rechte weg zonder stoplichten, zodat de omstandigheden op alle vakken gelijk zijn. Er is vooral gekeken naar hoe de deklaag zich ‘gedraagt’ onder verschillende weersomstandigheden. Dat gaat ook in Wageningen gebeuren met het pas aangelegde fietspad. Het bioasfalt dat daarvoor is gebruikt, bevat evenveel lignine als bitumen.
Nauwelijks krimp of zwelling
De grootste uitdaging op dit moment is het productieproces van lignine. De grondstof is nog relatief duur. Bijkomend voordeel is wel weer dat dit type asfalt bij 130 graden in plaats van 150 graden Celsius kan worden verwerkt. Het asfaltdek krimpt of zwelt in regen en zon verder nauwelijks, waardoor het minder onderhoud vergt.
Bitumenvrij asfalt is voorlopig nog iets voor de toekomst, zegt senior onderzoeker Richard Gosseling van Wageningen University & Research. ‘Een hogere vervangingsgraad leidt op dit moment nog tot afname van de benodigde eigenschappen. De lignine zal moeten worden gemodificeerd om het traditionele bitumen in zijn geheel te kunnen vervangen. Daardoor wordt het ook weer duurder.’
Dat lignine een rol gaat spelen bij de productie van asfalt lijkt wel zeker. Diverse overheden en bedrijven hebben reeds aangegeven zeer geïnteresseerd te zijn in deze ontwikkeling.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: