Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bedingt durch die Siedlungsstruktur und die Nutzung von Kraftfahrzeugen sind in Wohn-, Gewerbe- und Industriegebieten viele Fl\u00e4chen befestigt. Auf vom Verkehr genutzten befestigten Fl\u00e4chen kommt es zu Verschmutzungen, z.B. durch \u00d6lverlust oder Reifenabrieb. Die von diesen Fl\u00e4chen bei Niederschlagsereignissen abflie\u00dfenden, stark verschmutzten Abw\u00e4sser gelangen in die Gew\u00e4sser, in das Grundwasser oder in die Kanalisation.
\nZiele des Vorhabens waren Entwicklung und Optimierung von Pflastersteinen, die anthropogen verursachte Verschmutzungen, wie z. B. \u00d6l auf gewerblich genutzten Fl\u00e4chen, an ihrer Oberfl\u00e4che durch Photokatalyse abbauen. Als Photokatalysator wurden neu entwickelte Titandioxidprodukte eingesetzt, die nicht nur UV-Strahlung, sondern auch Teile des sichtbaren Lichtes nutzen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Wesentlichen gibt es zwei verschiedene Untersuchungsans\u00e4tze. Zum einen muss der Nachweis \u00fcber die Wirksamkeit der einzelnen Pflastersteine erbracht werden. Zum anderen m\u00fcssen die Schadstoffeintr\u00e4ge von gepflasterten Fl\u00e4chen in den Boden untersucht werden. Im Rahmen des Projektes wurde der Schwerpunkt zun\u00e4chst auf den Nachweis der Wirkungsweise einzelner Steine gelegt, da nur diese Untersuchungen die theoretischen Grundlagen der Photokatalyse belegen k\u00f6nnen und damit eine Schadstoffbilanzierung erm\u00f6glichen.
\nIm Rahmen des Projektes wurden vom PIA an der RWTH Aachen Untersuchungen zur Wirkungsweise der Pflastersteine durchgef\u00fchrt. Die Ermittlung der photokatalytischen Aktivit\u00e4t der Pflastersteine erfolgte nach folgender Vorgehensweise:
\n\tPflastersteine kontrolliert verschmutzen
\n\tPflastersteine bewittern\/bestrahlen (Kunstlicht oder Freibewitterung)
\n\tBestimmung der verbliebenen Verschmutzungen
\n\tFrachtbilanzierung
\nNeben dem Nachweis der photokatalytischen Aktivit\u00e4t einzelner Pflastersteine muss eine Systembetrachtung erfolgen bei der das Zusammenwirken der Komponenten Pflasterstein, Fuge und Bettung hinsichtlich Schadstoffeintr\u00e4ge in den Boden untersucht wird. Im Rahmen des gef\u00f6rderten Projektes wurde ein Pr\u00fcfstand f\u00fcr Beregnungsversuche in Anlehnung an die Zulassungsgrunds\u00e4tze f\u00fcr Abwasser behandelnde Fl\u00e4chenbel\u00e4ge des DIBt entwickelt und aufgebaut.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des gef\u00f6rderten Projektes konnten folgende Resultate erzielt werden:
\n1.\tEntwicklung eines Verfahrens zum Nachweis photokatalytischer Aktivit\u00e4t von Pflastersteinen
\n2.\tNachweis der grunds\u00e4tzlichen photokatalytischen Aktivit\u00e4t
\n3.\tOptimierung der Steinkomponenten und der Steinherstellung
\n4.\tAufbau von Pr\u00fcfst\u00e4nden (Bewitterung, Beregnung)<\/p>\n
1. Es wurde ein Verfahren zum Nachweis der photokatalytischen Aktivit\u00e4t von Pflastersteinen entwickelt. Wesentliche Faktoren dieses Verfahrens sind die Schadstoffbeladung der Pflastersteine und die anschlie\u00dfende Bewitterung sowie der analytische Nachweis der Schadstoffrestbelastung im Pflasterstein nach der Bewitterung. Die bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass die Reduktion der Schadstoffe nicht nur auf die Photokatalyse zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Zur Ermittlung des photokatalytischen Anteiles wurden unbehandelte Pflastersteine als Referenz untersucht.
\n2. Es konnte eine grunds\u00e4tzliche photokatalytische Aktivit\u00e4t der neuartigen Pflastersteine mit Titandioxid hinsichtlich Kohlenwasserstoffen nachgewiesen werden. So wurden z.B. im Rahmen von Freibewitterungsversuchsreihen geringere Restbelastungen mit Kohlenwasserstoffen bei behandelten Pflastersteinen, im Vergleich zu unbehandelten Pflastersteinen nachgewiesen. Die Differenzen betrugen im Winter knapp 10% und im Fr\u00fchjahr ca. 35%. Aufgrund der bisherigen Untersuchungen ist davon auszugehen, dass diese Differenzen auf den Vorgang der Photokatalyse zur\u00fcckzuf\u00fchren sind. Eine statistische Absicherung und allgemeine Quantifizierung konnte jedoch nicht erfolgen, da Probleme bei der Steinherstellung die Arbeiten verz\u00f6gerten. Es m\u00fcssen weitere Versuchsreihen nach dem entwickelten Nachweisverfahren durchgef\u00fchrt werden.
\n3. Das Titandioxid wurde bis jetzt bei der Produktion der Pflastersteine in Form einer Slurry dem Zement beigemischt. Es wurde festgestellt, dass die Slurry einer Probeproduktion nicht lagerstabil war. Titandioxidmaterial hatte sich am Boden abgesetzt. Daraufhin fanden umfangreiche Arbeiten zur Entwicklung einer neuen – lagerstabilen – Slurry statt. Es zeigten sich erneut Schwierigkeiten, bei der Vermischung des Zementes mit der Slurry fanden exotherme Reaktionen statt. Die Mischung erw\u00e4rmte sich und verh\u00e4rtete innerhalb kurzer Zeit, so dass eine Verarbeitung kaum m\u00f6glich war. In Zusammenarbeit mit einer Betonpr\u00fcf- und \u00dcberwachungsgesellschaft konnten mittlerweile erfolgversprechende Probeproduktionen durchgef\u00fchrt werden.
\n4. Es wurden Pr\u00fcfst\u00e4nde zur k\u00fcnstlichen Bewitterung und Freibewitterung von Pflastersteinen entwickelt und aufgebaut, ebenso ein Pr\u00fcfstand f\u00fcr Beregnungsversuche. Dieser erm\u00f6glicht Untersuchungen zur hydraulischen Leistungsf\u00e4higkeit und zum Schadstoffeintrag bei gepflasterten Fl\u00e4chen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bei folgenden Veranstaltungen war das PIA mit einem Vortrag, inkl. Vortragsskript, zu diesem Projekt vertreten: 42. Essener Tagung (GWA Band 217), Planen und Bauen mit Betonpflaster. Weitere Ver\u00f6ffentlichungen des PIA in: acwa aktuell Ausgabe 1, GWA Band 218. Zudem wurden die Projektinhalte dem MUNLV NRW und dem LANUV NRW vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse erscheint es sinnvoll, die Untersuchungen fortzusetzen. Es konnte eine photokatalytische Aktivit\u00e4t der neuartigen Pflastersteine hinsichtlich Kohlenwasserstoffen nachgewiesen werden, aber eine statistische Absicherung und allgemeine Quantifizierung konnte nicht erfolgen. Neben dem Nachweis der Photokatalyse ist die Ermittlung der Schadstoffeintr\u00e4ge in den Boden ein weiterer Arbeitsschritt. Die Untersuchungen sollen eine vergleichende Bilanzierung der Schadstoffeintr\u00e4ge bei Einsatz behandelter und unbehandelter Pflastersteine erm\u00f6glichen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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