Fortschritte bei der PAK-Analytik in Asphalt

Teer, das für Asphalt im Straßen- und Autobahnbau verwendet wird, besteht aus einer komplexen Mischung von Verbindungen, die zum Großteil giftig sind. Fortschritte bei analytischen Verfahren erlauben nun die akkurate Bestimmung der Menge dieser Verbindungen, um diese sicher wiederverwenden oder entsorgen zu können.

Bei PAKs (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) handelt es sich um Mischungen von organischen Verbindungen, die verschmolzene aromatische Ringe enthalten. Diese allgegenwärtigen Schadstoffe haben eine geringe Löslichkeit und eine hohe Toxizität und können biologisch nur sehr langsam abgebaut werden. Einige dieser Stoffe sind als Krebserreger bekannt. In Rohöl sind hohe PAK-Konzentrationen enthalten, weshalb diese Substanzen auch in Kohleteer zu finden sind, der für Asphalt verwendet wird. Auch Phenole, eine weitere Gruppe von organischen Verbindungen in Asphalt, sind giftig. Der akkurate Nachweis der Konzentrationen dieser Verbindungen in Asphalt ist von besonderer Bedeutung, wenn man sich der Toxizität dieser Stoffe und deren möglicher Wiederverwendung widmen will.

Für PAKs wurden deshalb eine Methode, die die High Performance Liquid Chromatography (HPLC) nutzt, sowie ein Diodenarray-Detektor entwickelt. Anfänglich wird die Asphaltprobe in einer Soxhlet-Extraktion mit einem Lösungsmittel erhitzt, um die PAKs zu entziehen. Nachdem dies geschehen ist, wird das Lösungsmittel in die HPLC-Säule eingespritzt. Unter spezifischen Bedingungen konnten 16 PAKs erfolgreich identifiziert werden. Das Verfahren ergab erfreuliche Rückgewinnungswerte zwischen 81 und 99 Prozent. Bei der entwickelten Methode handelt es sich damit um ein effizientes qualitatives Verfahren, das die Bestimmung von 16 PAKs in Asphalt ermöglicht.

Für die Quantifizierung allerdings hat sich eine andere Technik, die Gaschromatographie/Massenspektroskopie (GC/MS) als genauer erwiesen. Dieses Verfahren erbrachte aber Ergebnisse, die 50 Prozent unter den mit HPLC gewonnenen Ergebnissen lagen. Da die MS einen selektiveren Nachweis erlaubt und das GC/MS-System eine bessere Auflösung bietet, wurde die PAK-Quantifizierung für die verbleibende Dauer des Projekts unter Verwendung von GC/MS durchgeführt.

Für die quantitative Bestimmung von Phenolen wurde außerdem eine HPLC-Methode mit Soxhlet-Vorbehandlung entwickelt. Die Asphaltprobe wurde mit einem Lösungsmittel entzogen, der Auszug wurde in einer alkalinen Phase gereinigt, dann neutralisiert und in die HPLC-Säule eingespritzt. 10 Phenole konnten erfolgreich nachgewiesen und durch externe Kalibrierung quantifiziert werden. Dabei wurden Rückgewinnungswerte zwischen 34 und 100 Prozent erreicht.

Es besteht also durchaus ein Potenzial für die Einschätzung der Toxizität von Asphalt. Mit weiteren Arbeiten könnten diese Verfahren zu einem Routine-Analyseverfahren erweitert werden, mit dem noch mehr ökologisch sinnvolle Optionen wie beispielsweise das Recycling von Asphalt in Betracht gezogen werden können.

Quelle: CORDIS