bitumen Vom Erdöl bis zur Baustelle Bitumen in unserer Welt MAGAZIN DER ARBEITSGEMEINSCHAFT DER BITUMEN-INDUSTRIE E.V. mai 2011

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1 bitumen i MAGAZIN DER ARBEITSGEMEINSCHAFT DER BITUMEN-INDUSTRIE E.V. mai 2011 Bitumen in unserer Welt Vom Erdöl bis zur Baustelle NYNAS

2 02 l Editorial 03 l Titelthema Bitumen hat einen langen Weg hinter sich Wissenswertes über den Werkstoff Was ist Bitumen eigentlich? Liebe Leserinnen und Leser, Bitumen ist ein unverzichtbares Produkt für die Bauwirtschaft. Ob als Bindemittel für Asphalt oder Bitumenbahnen für Dach und Abdichtung der vielseitige Werkstoff ist einzigartig in seinen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten. Trotz der vielfältigen Verwendungszwecke und Anwendungsgebiete ist der Öffentlichkeit aber häufig nicht bekannt, was Bitumen genau ist oder wie es hergestellt wird. Mario Jentzsch, Vorstandsmitglied der ARBIT e. V. Wir möchten daher in dieser Veröffentlichung den Weg des Bitumens nachzeichnen: von seiner Entstehungsgeschichte bis zu seiner Verwendung. Dieser Blick zurück eröffnet faszinierende Einblicke in einen natürlichen Werkstoff, der seit vielen tausend Jahren bekannt ist und genutzt wird. Wussten Sie beispielweise, dass bereits vor Christus in Mesopotamien Bitumen beim Bau von Gebäuden, Wasserkanälen und Straßen zum Einsatz kam? Natürliche Bitumenvorkommen machten es möglich. Mittlerweile wird Bitumen in großem Maßstab industriell in Raffinerien hergestellt seine Grundlage ist jedoch wie vor tausenden Jahren gleich: der Naturstoff Erdöl. Erfahren Sie mehr über den Ursprung, die Förderung und die Verarbeitung von Erdöl sowie das Destillationsprodukt Bitumen (Seiten 3-5). Verfolgen sie den Baustoff auf seinem Weg von der Raffinerie bis zu seinem Einsatzort (Seiten 6-7). Und erfahren Sie, was das ganz Besondere am Werkstoff Bitumen ist. Eine interessante Lektüre und viel Vergnügen auf den folgenden Seiten wünscht Ihnen Ihr Mario Jentzsch, Vorstandsmitglied der ARBIT e. V. Bitumen ist ein Naturprodukt. Es ist sogar das älteste bekannte Mineralölprodukt. In der Natur kommt es als Bestandteil von Asphalt und Asphaltgesteinen vor. Das lösliche Material hat sich in Sedimenten in langen geologischen Zeiträumen gebildet. Heute wird Bitumen hauptsächlich raffinerietechnisch hergestellt. >> Total

3 04 l Titelthema >> 05 l Titelthema Die Basis für Bitumen ist Erdöl. Das Öl ist natürlichen Erschließung und Förderung das Rohöl zum Sieden gebracht und unter atmosphäri- Ursprungs es entsteht bei Umwandlungsprozessen Wird eine Erdöllagerstätte entdeckt, sorgen Bohrungen und schem Druck destilliert. Flüssigkeiten mit einem niedrigen organischen Materials. Verantwortlich für die Bildung entsprechende Bohranlagen für den Zugang zur Quelle Siedepunkt wie Benzin, Diesel und leichtes Heizöl verdamp- von Erdöl sind abgestorbene Algen und Mikroorganis- on- oder off-shore, d.h. auf dem Land oder auf dem Meer. fen und kondensieren. In einer zweiten Stufe, der Vakuum- men wie Plankton. Sie sinken auf den Meeresgrund und Die eigentliche Förderung erfolgt in verschiedenen Schrit- Destillation, werden Öle unter vermindertem Druck vom Esso Deutschland GmbH lagern sich vermehrt in Vertiefungen ab. Diese Senken und Mulden werden im Laufe der Zeit von Sand, Ton und weiteren Erdschichten überlagert. Sauerstoffarmut verhindert die vollständige Zersetzung der Biomasse, während Bakterien die Schicht in Faulschlamm umwandeln. Druckvolle Entstehung Durch nachfolgende Sedimentschichten verfestigt sich dieser Planktonschlick und wird zu festem Muttergestein. Bei einer Temperatur von 65 bis 120 C und dem ten: Zu Beginn gelangt das Öl noch durch den natürlich vorhandenen Druck oder einfaches Pumpen an die Oberfläche. Diese Phase bezeichnet man als Primärförderung. Da der natürliche Druck nach einiger Zeit sukzessive nachlässt, wird in einer zweiten Phase, der Sekundärförderung, Wasser oder Gas in die Lagerstätte gepresst und damit zusätzliches Öl gefördert. Bei der Tertiärförderung werden schließlich Substanzen wie Dampf, Chemikalien oder Mikroben injiziert, um die Nutzungsrate nochmals zu erhöhen. Stoffgemisch abdestilliert. Die dabei verdampfenden Stoffe kommen beispielsweise bei der Herstellung von Schmierölen zum Einsatz. Zurück bleibt wenn die technische Anlage es ermöglicht und wenn das richtige Rohöl eingesetzt wird Bitumen, genauer gesagt: Destillationsbitumen. Bitumenarten Destillationsbitumen ist der Ausgangsstoff für die Weiterverarbeitung und Modifikation. Die verschiedenen Bitumenarten werden nach Herstellungsweise oder ihren An- BP Europa SE Druck von rund 150 bis 300 bar, was einer Tiefe von Spezielle Eigenschaften wendungsgebieten unterschieden: Durch Pipelines gelangt das Öl von den Förderstätten zu den Raffinerien. etwa bis Metern entspricht, entmischen Man unterscheidet die Erdöle nach verschiedenen Spezi- sich die Kohlenwasserstoffe aus dem Wasser des Plank- fika: entsprechend der Dichte in leicht und schwer, nach Destillationsbitumen tonschlicks. Infolge ihrer geringeren Dichte als Wasser niedrigem und hohem Schwefelgehalt und nach ihrer che- Destillationsbitumen wird in mehreren Stufen unter ver- BP Europa SE Esso Deutschland GmbH wandern sie durch die Gesteinsschichten nach oben. In Speichergesteinen sammeln sie sich als Erdöl und Erdgas an. Gerät das Erdöl unter undurchlässige Gesteinsschichten, wird ein weiteres Vordringen verhindert und es reichert sich dort an. Erdöl findet sich daher häufig verteilt in Sandstein und klüftigem Kalkstein, teilweise aber auch in Ölschiefern und in Ölsanden. Aufspüren fossiler Energieträger Um an Ölvorkommen bzw. rentable Erdöllagerstätten zu gelangen, werden verschiedene technische Maßnahmen eingesetzt. Gravimetrische oder geomagnetische Messungen stehen am Anfang jeder Erdöl- und Erdgaserkundung. Sie dienen zur Auffindung von Sedimentbecken. Ist ein aussichtsreiches Gebiet ausgemacht, kommt die Reflexionsseismik zum Einsatz, um genaue Schichtgrenzen im Erdinneren zu bestimmen. Bei diesem Verfahren wird in der Regel die Vibrationsmethode angewandt. Die durch große Vibratoren erzeugten seismischen Wellen breiten sich aus und die reflektierenden Signale werden empfangen und ausgewertet. Die resultierenden Schichtenprofile geben Auskunft über potenzielle Lagerstätten und dienen als Ausgangspunkt für erste Erkundungsbohrungen. mischen Zusammensetzung in napthenbasische oder paraffinbasische Öle. Auch Ihrer Herkunft nach werden die flüssigen Energieträger unterschieden und eingeordnet. Diese Klassifikationen sind relevant für die Bitumenherstellung, weil nur bestimmte Sorten für die Bitumenproduktion geeignet sind. Dort werden vorwiegend schwere Erdöle eingesetzt, zum Beispiel aus Südamerika, Russland und dem Mittleren Osten. Vom Erdöl zum Rohöl Die Begriffe Rohöl und Erdöl werden häufig synonym benutzt. Gleichwohl bedeutet Rohöl das stabilisierte, d.h. von leichten Gasen befreite Erdöl. Außerdem sind im Rohöl unerwünschte Anteile wie Wasser, Salz und Sand aus dem geförderten Erdöl bereits entfernt. So ist es für den Transport und für die Weiterverarbeitung in Raffinerien geeignet. Aufbereitung und Bitumenherstellung Per Schiff oder durch Pipelines gelangt das Rohöl von den Ölfeldern zum Verschiffungshafen oder zur Raffinerie. Dort wird es nach dem Prinzip der fraktionierten Destillation in zwei- oder mehrstufigen Anlagen verarbeitet, um die einzelnen Bestandteile voneinander zu trennen. Zuerst wird mindertem Druck bei Temperaturen von 350 bis 380 C gewonnen. Der Härtegrad lässt sich durch Änderung der Destillationsbedingungen (Vakuum, Temperatur) beeinflussen. Die weichen und mittelharten Sorten finden hauptsächlich im Straßenbau Verwendung und werden daher häufig Straßenbaubitumen genannt. Hochvakuumbitumen und Hartbitumen Diese Bitumenarten werden durch die Weiterverarbeitung von Destillationsbitumen hergestellt. Sie besitzen eine harte bis springharte Konsistenz. Hochvakuumbitumen und Hartbitumen kommen bei der Herstellung von Gussasphalt, für Estriche im Hoch- und Industriebau und bei der Produktion von Lacken, Gummiwaren und Isoliermaterial zum Einsatz. Oxidationsbitumen Zur Herstellung von Oxidationsbitumen wird in speziellen Reaktoren bei Temperaturen zwischen 230 und 290 C Luft in das Destillationsbitumen geblasen. Das Resultat: Oxidationsbitumen ist besonders beständig bei Kälte und Wärme. Es wird daher bevorzugt zur Herstellung von Dachund Dichtungsbahnen, Klebemassen und zur Isolierung von Rohrleitungen eingesetzt. Polymermodifiziertes Bitumen Durch die Zugabe von ausgewählten Kunststoffen, sogenannten Polymeren, entsteht polymermodifiziertes Bitumen. Seine erweiterten thermoviskosen und elastoviskosen Eigenschaften machen es besonders belastbar. Die primären Anwendungsgebiete sind sehr beanspruchte Verkehrsflächen auf Straßen und Flughäfen, Industrieflächen sowie die Herstellung von witterungsbeständigen und hochwertigen Dach- und Dichtungsbahnen. Umweltfreundlich und unbedenklich Allen Bitumensorten ist gemeinsam, dass sie kein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen. Denn Bitumen ist weder krebserregend noch zählt es zu kennzeichnungspflichtigen Stoffen gemäß der Gefahrstoffverordnung. Es ist biologisch unschädlich und wird selbst bei Bauten der Trinkwasserversorgung verwendet. Übrigens: Bitumen ist kein Teer. In der Öffentlichkeit wird Bitumen häufig noch damit verwechselt. Teere sind hingegen völlig andere Produkte, die aus Braunkohle und Steinkohle erzeugt werden. Sie sind gesundheitsschädlich und dürfen seit einigen Jahrzenten nicht mehr in Deutschland als Baustoffe verwendet werden.

4 06 l Titelthema 07 l Titelthema 05 l Titelthema Vom Bitumen zur Baustelle Bitumenerzeugung Destillation (atmosphärisch) Destillation (Vakuum) Vom Bitumen zum Asphalt [1] [2] [3] >> Weiterverarbeitung des Destillationsbitumens Oxidationsbitumen Ein Großteil des Bitumens wird als Bindemittel für die Asphaltherstellung genutzt. Rund 80 Prozent des gesamten industriell produzierten Bitumens findet dort Verwendung. Asphalt ist eine Mischung aus Gesteinskörnungen und Bitumen. Das Bindemittel umhüllt und verklebt die Gesteine und hält sie zusammen. Auf diese Weise erhält beispielsweise der Straßenbelag seine erforderliche Festigkeit und Beständigkeit. kunst- und Ausstellungshalle der Bundesrepublik Deutschland GmbH optigrün Asphaltherstellung Asphalteinbau Bitumenprodukt Straßenbauasphalt Haupteinsatzgebiet des bitumenhaltigen Asphalts ist der Straßenbau. Die Produktion von Straßenbauasphalt geschieht in Asphaltmischanlagen. Ein flächendeckendes Netz von Asphaltmischwerken über ganz Deutschland garantiert die sichere und schnelle Versorgung mit dem Baustoff. In wärmegedämmten Straßentankwagen oder Bahnkesselwagen wird das heißflüssige Bitumen von den Raffinerien dorthin transportiert. In beheizten Lagertanks wird es zwischengelagert, bis es mit der getrockneten Gesteinskörnung in Mischern zusammengefügt wird. Die Zusammensetzung des Mischguts kann entsprechend des Verwendungszwecks und des Einsatzgebiets angepasst werden sowohl bei der Art und dem Anteil des Bitumens wie auch der jeweiligen Gesteinskörnung. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten: vom Splittmastixasphalt, über Gussasphalt bis hin zum Offenporigen Asphalt. Direkt vom Mischer oder nach einer Zwischenlagerung in Mischgutsilos wird der frisch produzierte Asphalt in geschlossenen Thermofahrzeugen oder auf abgedeckten LKW-Ladeflächen zur Einbaustelle transportiert. Vom Bitumen zum Dach Neben dem Straßenbau findet Bitumen insbesondere in der Dach- und Dichtungsbahnen-Industrie Verwendung. Die wichtigsten Einsatzgebiete von Bitumenbahnen sind die Abdichtung von Flachdächern, Gebäuden und Fundamenten gegen das Eindringen von Wasser sowie die Bodenabdichtung von Deponien, Deichen und Speicherbecken. Auch im Garten- und Landschaftsbau werden Bitumenbahnen genutzt, beispielsweise beim Teichbau oder auf Gründächern denn der Naturstoff Bitumen ist im Wasser praktisch unlöslich. Dachabdichtung in der Praxis Bitumen- und Polymerbitumen-Dach- und Dichtungsbahnen eignen sich besonders gut für flache und flachgeneigte Dächer, die zu den am stärksten beanspruchten Teilen des Hauses zählen. Beim Einbau werden die Bahnen auf der massiven Dach-Unterkonstruktion, die aus Beton, Stahl oder Holz bestehen kann, entweder voll- oder teilflächig aufge- schweißt, mechanisch befestigt oder lose verlegt und verklebt. Die hervorragenden Materialeigenschaften des Werkstoffs schützen das Dach vor UV-Strahlung, Windsogkräften sowie starkem Niederschlag und Hagelstürmen. Bitumen auf höchstem Niveau Für besondere Qualitätsansprüche wurden hochwertige Polymerbitumenbahnen entwickelt, zum Beispiel mit Trägereinlagen aus Glas- und Polyestervlies. Die modernen und innovativen Lösungen mit Polymerbitumen erlauben eine besonders sichere und dauerhafte Abdichtung für anspruchsvolle Dachsysteme. So lassen sich auch Dächer unterschiedlicher Konstruktionsart und Neigung zuverlässig abdichten. Durch eine verbesserte Wärmestandfestigkeit und Kälteflexibilität halten Polymerbitumenbahnen größten thermischen oder mechanischen Belastungen, wie sie etwa bei Bewegungen und Setzungen des Bauwerks entstehen, rissfrei stand. [1] Zur Abdichtung eines Flachdachs werden die Bitumenbahnen mehrschichtig verlegt. Dazu werden die einzelnen Lagen zum Beispiel vollflächig miteinander verschweißt. [2] Widerstandsfähig und belastbar sind Abdichtungen aus Bitumen die ideale Grundlage für eine Dachnutzung, beispielsweise als zusätzliche Museumsfläche wie hier bei der Kunst- und Ausstellungshalle der Bundesrepublik Deutschland in Bonn. [3] Dank wurzelfester Bitumenbahnen können Flachdächer problemlos als Gründächer genutzt werden. Die Pflanzen auf dem Dach binden Staub und Abgase und tragen so zur Verbesserung des Mikroklimas bei.

5 08 l Dialog Schülerwettbewerb 2011 Traumstraßen Schulweg aus Kinderaugen Nach dem großen Erfolg im letzten Jahr, ruft die ARBIT jetzt zur Teilnahme an ihrem zweiten Schülerwettbewerb auf. Dieses Jahr können sich alle Hamburger Grundschulen bei der ARBIT mit ihrer Vorstellung einer Traumstraße bewerben. Das Motto 2011: Wie wünsche ich mir meinen Schulweg?. Von bunten Basteleien aus Pappe bis hin zu gemalten Bildern auf großen Papierbahnen der Fantasie und Kreativität sind beim Umsetzen des Mottos erneut keine Grenzen gesetzt. Einzige Vorgabe: elektronische Medien sollen nicht an der Verlosung teilnehmen. Es ist also wieder mal ganze Handarbeit gefragt. Für die drei kreativsten Einsendungen gibt es Spielgeräte für den Schulhof, die Turnhalle oder Bücher-Gutscheine für die Schülerbibliothek zu gewinnen. Mitmachen lohnt sich also auf jeden Fall, denn der Wettbewerb kann auch als spannendes Schulprojekt oder außergewöhnliche Stunde im Kunstunterricht dienen. Mit dem Schülerwettbewerb möchte die ARBIT einen Beitrag dazu leisten, die Öffentlichkeit über das Thema Straßenbau zu informieren. Der spielerische Umgang mit dem Schulweg soll die Kreativität der Kinder fördern und sie gleichzeitig für die Themen Straße und Straßenverkehr sensibilisieren. Schülerwettbewerb 2011 an Grundschulen in Hamburg. Verlängerter Anmeldeschluss ist der , Einsendeschluss der Weitere Informationen erhalten Sie beim Informationsbüro bitumen! Kontakt: Informationsbüro bitumen! ARBIT Steindamm 55, Hamburg Tel.: Fax: info@arbit.de Redaktion: bitumen@koob-pr.com