Was ist Bitumen, wo kommt es her, wo wird es eingesetzt?

Bitumen ist ein viskoelastisches Gemisch aus verschiedenen organischen Stoffen, das in Naturasphalt vorkommt, hauptsächlich aber bei der Aufbereitung von Erdöl gewonnen wird. Es besteht überwiegend aus Kohlen- und Wasserstoff, die anderen Bestandteile wie Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff und Metalle spielen keine große Rolle. Die chemische Zusammensetzung von industriell hergestelltem Bitumen variiert immer etwas – je nach verwendetem Erdöl und den Eigenschaften, die gewünscht sind. Oxidiertes Bitumen zum Beispiel, das als Dichtungsmittel verwendet wird, entsteht durch Zugabe von Fluxölen und Hochdruckluft.

Bitumen ist dunkel bis tiefschwarz und verändert bei Erwärmung seine Konsistenz – von hart über zähflüssig und klebrig bis dünnflüssig, wenn die Temperaturen zwischen 150 und 200 Grad Celsius erreichen. Bei Temperaturen über 200 Grad Celsius verliert Bitumen seine plastischen Eigenschaften. Bitumen ist widerstandsfähig gegenüber Wasser, Luft und Chemikalien und wird deshalb hauptsächlich als Abdichtungsmaterial verwendet.

Teer und Bitumen sind äußerlich nur schwer voneinander zu unterscheiden. Bitumen ist meistens tiefschwarz gefärbt und geruchlos, Teer eher bräunlich-schwarz mit leicht süßlichem Geruch. Wird Teer verarbeitet, ist der Geruch allerdings nicht mehr unbedingt wahrnehmbar.

Den ausschlaggebenden Unterschied machen die Gewinnung und Zusammensetzung von Bitumen und Teer: Während Bitumen in der Regel aus Erdöl gewonnen wird, ist Teer ein Nebenprodukt, das bei der Umwandlung von Steinkohle in Koks entsteht.

Teerhaltige Produkte waren bis in die 1980er-Jahre beim Bauen weit verbreitet – in Klebern, Imprägnierungen, Abdichtungen und teerhaltiger Dachpappe. Inzwischen gilt Teer als krebserregend. Wenn Sie bei einer Renovierung oder Sanierung auf Materialien stoßen, bei denen unklar ist, ob sie teerhaltig sind, sollten Sie deshalb unbedingt eine Fachfrau oder einen Fachmann zuraten ziehen. Diese wissen auch, wie teerhaltige Materialien zu entsorgen sind.

Natürliches Bitumen kommt im Porenraum einiger Sedimentgesteine wie Kupferschiefer oder Schwarztonsteinen vor, außerdem ist Bitumen in Naturasphalt enthalten. Naturasphalt findet man unter anderem in sogenannten Asphaltseen in Südamerika und der Karibik. Diese Seen haben teilweise einen Bitumengehalt von bis zu 95 Prozent. Der größte natürliche Asphaltsee ist der Pitch Lake auf der Karibikinsel Trinidad.

In Deutschland liegt die bedeutendste Naturasphaltlagerstätte im südlichen Niedersachsen, im Kreis Holzminden. Hier enthalten die Asphaltgesteine in etwa 80 Metern Tiefe ungefähr vier Prozent Bitumen.

Hauptsächlich wird Bitumen jedoch nicht aus Sedimentgesteinen oder Asphaltseen, sondern aus Erdöl gewonnen – überwiegend raffinerie-technisch durch Destillation des Rohöls.

Bitumen wird in erster Linie raffinerie-technisch durch Destillation von rohem Erdöl (Rohöl) gewonnen. Bei der fraktionierten Destillation gibt es zwei Stufen:

1. Das Rohöl wird erwärmt und danach unter atmosphärischem Druck destilliert (atmosphärische Destillation). Dabei verdampfen und kondensieren leichte Bestandteile.
2. Aus dem Rückstand der ersten Stufe werden bei 350 bis 380 Grad Celsius unter niedrigerem Druck weitere Bestandteile wie Öle abdestilliert (Vakuum-Destillation). Zurück bleibt Destillationsbitumen. Die Zusammensetzung des verwendeten Rohöls und die Verarbeitungsschritte bestimmen die Qualität des Bitumens.

Destillationsbitumen, das eher weich bis mittelhart ist und vor allem im Straßenbau zum Einsatz kommt, kann zu anderen Bitumenarten mit anderen Eigenschaften weiterverarbeitet werden:

• Hochvakuumbitumen entsteht, wenn Destillationsbitumen unter Vakuum weiterverarbeitet, beziehungsweise -destilliert wird. Hochvakuumbitumen wird zum Beispiel zur Herstellung von Baumaterialien wie Lack, Estrich, Gussasphalt und Isoliermaterial verwendet.
• Oxidationsbitumen entsteht, wenn bei etwa 250 Grad Celsius Luft in Destillationsbitumen eingeblasen wird. Je nach Blaszeit, Temperatur und Qualität des Destillationsbitumens als Ausgangsprodukt, können durch dieses Verfahren die Wärme- und Kältebeständigkeit des Bitumens verbessert werden. Oxidationsbitumen wird deshalb beispielsweise zur Produktion von Dach- und Dichtungsbahnen, Rohrleitungsisolierungen und Klebern genutzt.
• Polymermodifiziertes Bitumen entsteht, wenn Destillationsbitumen durch Polymere veredelt wird. Dabei wird das elastoviskose und thermoviskose Verhalten des Bitumens dahingehend verändert, dass das Material zum Beispiel weniger schnell ermüdet, die elastische Rückstellung nach Entlastung größer ist und es besser an Gesteinskörnungen haftet. Polymermodifiziertes Bitumen wird zur Herstellung besonders beanspruchter Verkehrsflächen und hochwertiger Dichtungs- sowie Dachbahnen verwendet.

Seit 2001 sind Dämpfe und Aerosole, die bei der Heißverarbeitung von Bitumen entstehen, in der Liste der maximalen Arbeitsplatzkonzentration für Gefahrstoffe (MAK-Liste) in Kategorie 2 und damit als krebserzeugend für den Menschen eingestuft. Die MAK-Liste wird jährlich von der Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe (MAK-Kommission) veröffentlicht.

Festes Bitumen hingegen gilt als ungefährlich, da davon keine schädlichen Emissionen ausgehen sollten, die über die Haut in den Körper gelangen können.

Bitumen wird hauptsächlich beim Bau von Straßen und Gebäuden verwendet und kommt zum Beispiel vor in:

• Dach- und Dichtungsbahnen,
• Bautenschutzmitteln wie Grundier- und Imprägniermitteln,
• Isolieranstrichen,
• Asphaltestrichen (Gussasphaltestrich) und
• Beschichtungen von Bauplatten wie Papier- und Weichfaserplatten.

Bitumen beziehungsweise Material, das Bitumen enthält, wird je nach Form und Anwendungsgebiet sehr unterschiedlich verarbeitet. Wichtig zu wissen ist, dass es teilweise bestimmte Normen bei der Verarbeitung zu beachten gibt; bei Bitumen-Dickbeschichtungen muss zum Beispiel unter anderem die DIN 18195 (Bauwerksabdichtung) berücksichtigt werden. Neben den Normen sind auch die Herstellerangaben des verwendeten Produktes zu befolgen, um Bauschäden zu vermeiden.