Startseite / Redaktion / Suche / Kontakt / Impressum
 

Klimaschutz

Moderner Straßenbau gegen Klimawandel

Nach Trumps Rückzug aus dem Klimaabkommen ist es für die anderen Nationen umso notwendiger, den Klimaschutz zu priorisieren. Dabei spielen der Abbau von Stickoxiden aus der Luft und die Energiegewinnung eine große Rolle. Im modernen Straßenbau könnten mit Titandioxid giftige Stickoxide zersetzt und durch Solarthermie Wärme gewonnen werden. //Hannah Weigelt und Vanessa Weinhold

Vor über 30 Jahren wurde im Ruhrgebiet zum ersten Mal in Deutschland Smog-Alarm der höchsten Stufe ausgelöst. Graue, giftige Nebelwolken lagen über dem Gebiet und versperrten den Menschen die Sicht. Smog – ein Gemisch aus Rauch (englisch: smoke) und Nebel (englisch: fog) liegt auch heute über vielen Städten wie eine gefährliche, dunkle Decke. Indien und China leiden besonders unter der Luftverschmutzung, aber auch in europäischen Städten wird immer wieder Smog-Alarm ausgerufen, denn das Gemisch führt zu Erkrankungen und zahlreichen Todesfällen.

Titandioxide als Katalysator für Stickoxide

Trotz aufwendiger Filtersysteme und Abgas-Katalysatoren, ist die Umweltbelastung nur schwer zu kontrollieren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Atmosphärenchemie in Mainz haben untersucht, dass in vielen Ländern Kleinfeuer, Landwirtschaft und Industrie die Hauptverursacher für Smog sind. In Deutschland ist es maßgeblich der Straßenverkehr. Besonders gefährlich für den Menschen sind die ausgestoßenen Stickoxide. "Vor allem an stark befahrenen Strecken besteht dringender Handlungsbedarf. Photokatalytischaktive Beschichtungen können dabei helfen, Stickoxide zu reduzieren", weiß Michael Hüben vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME in Schmallenberg. Photokatalyse ist eine durch Licht ausgelöste chemische Reaktion.

Eine mögliche Lösung zur Behebung der Schadstoffbelastung ist der Stoff Titandioxid, der als Suspension auf Oberflächen wie zum Beispiel Lärmschutzwände aufgetragen werden kann. Titandioxid, bekannt als Weißpigment in Farben und Zahnpasta, wirkt als Photokatalysator und soll die Stickoxidbelastung an stark belasteten Standorten verringern. Aktiviert durch Sonnenlicht und Sauerstoff kann das Titandioxid freigesetzte Stickoxide aus der Luft entfernen und zu ungiftigen Nitraten oxidieren. Stephan Freudenstein von der TU München hat berechnet, dass eine Betonlärmschutzwand, die drei Meter hoch und einen Kilometer lang ist, theoretisch den Schadstoffausstoß von 147-tausend Diesel-PKW pro Jahr zersetzen könnte.

Sicherheit steht über schnellen Erfolgen

Der Einsatz von Titandioxid ist in anderen Ländern verbreiteter als in Deutschland. In den USA werden bereits Dachziegel hergestellt, die mit Titandioxid beschichtet sind und in Mexiko-Stadt wurde eine Krankenhausfassade mit dem Stoff bestrichen, um die Schadstoffbelastung zu reduzieren.
In Deutschland werden in Langzeitversuchen die Auswirkungen von photokatalytischen Stoffen unter realen Bedingungen getestet, so beispielsweise an der Autobahn 4 bei Bergisch Gladbach. Denn die Luft durch einen Anstrich von Oberflächen zu reinigen, ist nicht so einfach wie es klingt. Bei einer photokatalytischen Oxidation von Stickstoff besteht die Gefahr, dass sich Stickstoffoxide bilden. Diese würden die Luftqualität erheblich verschlechtern und nicht verbessern.

Titandioxid als Klimaschützer von Hannah Weigelt und Vanessa Weinhold

Ziel ist es, dass durch die Beschichtung mit Titandioxid Dächer, Straßen und Wände zukünftig die Luft flächendeckend reinigen. Doch wird es wirklich zu einem umfangreichen Einsatz von Titandioxid kommen? Sollte die Autoindustrie vermehrt auf schadstoffarme Fahrzeuge umrüsten, dann werden auch keine Smog schluckenden Lärmschutzwände in Deutschland gebraucht.

Wärmegewinnung durch Solarthermie

Die Straße der Zukunft soll nicht nur Feinstaub minimieren und so das Klima verbessern, sondern auch einen Beitrag zur Energiegewinnung leisten, denn die großen Straßenflächen können zur Wärmegewinnung durch Solarthermie genutzt werden.

"Solarthermie ist die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie. Auf diese Weise gewinnt man durch eine regenerative Energie warmes Brauchwasser, sprich Wasser zum Duschen und Händewaschen", erklärt Dieter Franke, Professor für nachhaltige Ingenieurswissenschaften und regenerative Energien an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Viele private Haushalte oder Firmen nutzen dachgebundene Anlagen, sogenannte Vakuumkollektor-Systeme, um den Eigenbedarf an Warmwasser zu decken. Zur Raumheizung wird die Solarwärme noch selten genutzt, weil die Wärmeproduktion durch Sonneneinstrahlung und der tatsächliche Wärmebedarf zeitlich stark voneinander abweichen können.

Straßenbelag als Heizung für Gebäude

Wird die Solarthermie im Straßennetz integriert, wäre dies eine Möglichkeit, angrenzende Gebäude zu heizen. Die Wärme des durch die Sonne erhitzten Straßenbelags kann Wasser in Rohren unter der Straßenoberfläche erwärmen. Dieses Wasser wird abgeführt und in Tanks gespeichert oder direkt zu den Häusern gepumpt. Im Haus kann das durch die Sonne erwärmte Wasser durch die Heizkörper fließen und auf diese Weise die solarthermisch gewonnene Wärme wieder abgeben.

Solarthermische Anlagen im Straßenbau würden einen großen Beitrag zur Nutzung von regenerativen Energien leisten und könnten eine attraktive Möglichkeit darstellen, die Energiekosten für Privatpersonen zu senken. Jedoch ist zu bedenken, dass in Deutschland die intensive Sonneneinstrahlung auf wenige Wochen im Jahr begrenzt ist. "Unter dem Asphalt wird das Wasser nicht ansatzweise die Temperatur erreichen, die der Asphalt hat", konkretisiert Franke. Somit ergibt sich ein Konflikt mit der Zielgröße der Solarthermie - einer hohen Wassertemperatur. Um Wasser im Haushalt nutzen zu können und damit zu heizen, ohne es technisch noch einmal zu erwärmen, muss es eine hohe Grundtemperatur von mindestens 40 Grad Celsius besitzen. "Technisch lohnt es sich nicht, dieses Wärmereservoir anzuzapfen, obwohl die Summe der Straßenfläche den Gedanken unterstützen mag", gibt Franke zu bedenken. Die geringe Wärmeentwicklung auf deutschen Straßen und der hohe technologische Aufwand, dieses Verfahren flächendeckend einzusetzen, stehen nicht im Verhältnis zueinander. Mit diesem Wissen ist es für deutsche Hauseigentümer energetisch sinnvoller, Dachflächen oder senkrechte Hauswände zur Energiegewinnung durch Solarthermie zu nutzen oder auf eine andere regenerative Energie, beispielsweise Biogas zu vertrauen.

Thinglink: Solarthermische Wärmegewinnung im Straßenbau von Hannah Weigelt und Vanessa Weinhold

Von Hannah Weigelt und Vanessa Weinhold

Facebook

Kommentieren und bewerten 

Mit folgendem Formular können Sie den Artikel kommentieren und bewerten. Mit einem * gekennzeichnete Felder müssen ausgefüllt werden.

Ihr Name*
Ihre E-Mail-Adresse*
Bewertung des Artikels*
(1 Stern = schlecht / 6 Sterne = hervorragend)
Sicherheitsabfrage*: Bitte addieren Sie 6 und 8
Ihr Kommentar*

Die Autoren

  

Hannah Weigelt & Vanessa Weinhold