Asfaltgranulaten toevoegen

Asfaltgranulaten kunnen in de asfaltcentrale gedeeltelijk "gereactiveerd" worden tot nieuw asfalt. Hierbij wordt de granulaatfractie volwaardig hergebruikt en kan het bindmiddel, indien niet te veel verouderd, opnieuw als bindmiddel functioneren. Een opwarming tot 110 à 160 °C is nodig om het bindmiddel weer soepel te maken en het oude mengsel te ontbinden. Bij het opwarmen van asfaltgranulaat is het cruciaal om oververhitting te voorkomen: te hoge temperaturen kunnen de bindkracht door oxidatie vernietigen en leiden tot emissies van bitumendampen (blauwe rook).

De recycling van asfaltgranulaat is technisch toegelaten voor bepaalde toepassingen. Het vervangingspercentage, oftewel het aandeel asfaltgranulaat in het totaal van mineralen voor het nieuwe bitumineuze mengsel, hangt af van de homogeniteit en kwaliteit van het asfaltgranulaat en de beoogde toepassing in de weg. Volgens het Vlaamse standaardbestek is het maximale aandeel bitumen afkomstig van asfaltgranulaat beperkt tot 70%.

Conform SB250 v4.1 wordt asfaltgranulaat dat na voorverwarming in een paralleltrommel aan een menger wordt toegevoegd, geclassificeerd als "warme toevoeging". Elke andere methode geldt als "koude toevoeging" (Agentschap Wegen & Verkeer, 2021).

Gemiddeld bestaat de jaarlijkse productie van een asfaltcentrale uit ongeveer 50% toplaagmengsels en 50% mengsels voor bind-, tussen- of onderlagen. Als er veel wegwerkzaamheden zijn, zoals in Italië en Duitsland, neemt het aandeel toplaagmengsels toe en daarmee ook de beschikbaarheid van asfaltgranulaat. Momenteel vindt er geen recyclage van asfaltgranulaat in toplagen plaats, terwijl ongeveer 40% wordt gerecycleerd in andere mengsels.

Er bestaan drie methodes om AG toe te voegen, namelijk via koude toevoeging, warme toevoeging, en een combinatie van koude en warme toevoeging.

Koude toevoeging

Beschrijving

Bij de toepassing van deze koude toevoegingstechniek wordt het asfaltgranulaat indirect verwarmd door het te mengen met de reeds voorverwarmde basisgrondstoffen.

In een standaard asfaltmengproces is het integreren van gerecycled materiaal via koude toevoeging goed haalbaar. Wat betreft de voorbehandeling, deze is relatief eenvoudig en bestaat uitsluitend uit een initiële dosering die plaatsvindt via een opvangbak of hopper. Vervolgens worden de asfaltgranulaten getransporteerd naar de plaats van dosering, hetzij via een transportband of via een ladderconstructie.

Het asfaltgranulaat wordt getransporteerd vanuit een opslagbunker, via een ladder of transportband, naar een weegschaal. Vervolgens wordt het naar de mengkamer geleid, waar het wordt vermengd met de overige reeds afgewogen minerale bestanddelen.

Om thermisch evenwicht in het mengsel te waarborgen bij het onverwarmd toevoegen van asfaltgranulaat (AG), dient de temperatuur van de andere fracties verhoogd te worden. In de praktijk is een temperatuur van circa 275°C realistisch. Dit leidt tot een toegenomen energieverbruik in de droogtrommel. Een langere mengtijd is vereist om ervoor te zorgen dat de eindtemperatuur van het mengsel (ongeveer 170°C) constant blijft, aangezien de toevoeging van koude asfaltgranulaten een afkoelend effect heeft op het gehele mengsel.

Er zijn diverse methoden om asfaltgranulaat koud toe te voegen, waaronder:

• Via de menger na individuele weging;
• Via de menger na volumetrische dosering;
• Via een aparte verwarmde silo en omzeiling van het zeefhuis;
• Via de verwarmde transportband met volledige bypass van het zeefhuis, inclusief primaire materialen.

De laatste twee methoden bieden als voordeel een langere interactietijd tussen het koude en het voorverwarmde granulaat. Echter, deze methoden dragen het risico dat het systeem verstopt kan raken, te wijten aan de toegenomen viscositeit van het opwarmende oude bitumen.

Bij de toevoeging van onverwarmd AG aan het mengsel is het noodzakelijk de primaire granulaten op een hogere temperatuur te brengen om thermisch evenwicht te garanderen. Dit leidt tot een verhoogd energieverbruik gedurende het drogingsproces en verlengt de vereiste mengtijd.

Bijkomende uitdagingen van koude recyclage zijn onder meer:

• De aanwezigheid van een thermische schok als gevolg van de aanzienlijke temperatuurverschillen tussen de inkomende materialen—AG op omgevingstemperatuur (1-30°C) en nieuw verwarmde stenen en zand (250-300°C) —kan het oudere bitumen compromitteren en stoomvorming in de menger veroorzaken (zie ook de sectie 'Milieuaspecten').
• De langere tijdsduur die nodig is om thermisch evenwicht te bereiken, resulteert in een afname van de productiviteit van de asfaltcentrale, uitgedrukt in tonnen geproduceerd asfalt per uur.
• In vergelijking met warme toevoegingsmethoden is er een afname in de recyclingratio, gedefinieerd als de verhouding van het volume AG tot het totale asfaltvolume.

Een potentieel lagere asfaltkwaliteit is ook een overweging, gezien de dosering van AG bemoeilijkt wordt door zijn inherente heterogeniteit. De beperkte capaciteit van de menger laat niet toe om extreme variabiliteiten te compenseren, in tegenstelling tot processen waarbij warm AG in grotere volumes wordt gebunkerd via een paralleltrommel (BRRC, persoonlijke communicatie, 2023).

Toepasbaarheid

De suboptimale controleerbaarheid van het proces voor koude toevoeging van asfalt bemoeilijkt de productie van asfaltmengsels met een hoge kwaliteit. Volgens het Agentschap Wegen & Verkeer (2021) is deze methode in Vlaanderen uitsluitend toegelaten voor onderlagen, met een bovengrens van 20% bitumineus materiaal. Deze regelgeving is in lijn met Europese normen, die een variabel recyclagepercentage van 10 tot 30% specificeren, afhankelijk van factoren zoals het vochtgehalte van het AG, de AG-kwaliteit en technische limieten zoals maximale bedrijfstemperaturen.

In het verleden was koude recyclage een veelgebruikte methode in Vlaanderen, vooral omdat het minimale wijzigingen aan bestaande installaties vereiste. Echter, de techniek kende thermodynamische beperkingen: de minerale fractie van het asfaltmengsel moest op hogere temperaturen worden gebracht om thermisch evenwicht te handhaven.

De populariteit van koude recyclage kende een piek in 2010 met een marktaandeel van ongeveer 25%, maar is inmiddels gedaald naar 6,25% in 2023, wat overeenkomt met één uit 16 operationele centrales. Deze toepassing dient voornamelijk als reserveoptie voor warme toevoeging en is efficiënter bij kleinere AG hoeveelheden of AG-tekorten. Ze bieden ook een alternatief tijdens storingen of onderhoud aan de paralleltrommel.

In termen van aanpassingen aan de installatie zijn de vereisten voor het toepassen van deze techniek minimaal, waardoor het een haalbare optie is voor elke asfaltcentrale.

Milieuaspecten

Bij de implementatie van koude toevoegingstechnieken ontstaan thermische schokken als gevolg van de significante temperatuurverschillen tussen de ingevoerde materialen. Dit kan schadelijke effecten hebben op de integriteit van het bestaande bitumen en het ontstaan van stoomvorming bevorderen. Indien echter een adequaat afzuigsysteem is geïnstalleerd, kunnen dergelijke dampen gecontroleerd en behandeld worden.

Over de energiebalans van het proces bestaat een zekere complexiteit. Hoewel het introduceren van koude asfaltgranulaten tot een verhoogd energieverbruik in de asfaltcentrale leidt—omdat de minerale componenten op een hogere temperatuur moeten worden gebracht—kan het algehele energieverbruik dalen door het verminderd gebruik van primaire materialen. Deze daling is echter niet gegarandeerd en hangt af van diverse variabelen zoals de specifieke operationele parameters en de materiaalefficiëntie van de installatie.

Het is belangrijk op te merken dat er een energetische verschuiving optreedt binnen het proces. Ondanks dat er een reductie is in de totale verwarmde massa—vanwege de vervanging van een deel van de primaire aggregaten en bitumen door niet-verwarmd AG—wordt deze vermindering gecompenseerd doordat de resterende massa op een verhoogde temperatuur wordt gebracht. Daarnaast kunnen energieverliezen die kenmerkend zijn voor systemen met een paralleltrommel worden vermeden.

Financiële aspecten

De initiële investering voor een koud toevoegingssysteem bedraagt ongeveer 400.000 €  (Asfaltsector, 2023). Gebaseerd op een hypothetisch scenario waarin 20% asfaltgranulaat wordt toegevoegd aan 50% van de mengsels, zou een jaarlijkse besparing van 1.000.000 €^[1] mogelijk zijn, als alleen de materiaalkosten worden overwogen. Deze bedragen zijn echter gemiddelden en inschattingen, die bovendien in de tijd veranderen. Ze zijn voor elke centrale anders, aangezien dit maatwerk betreft.

Warme toevoeging van het AG

Beschrijving

Warme toevoeging van asfaltgranulaten vindt plaats in de paralleltrommel. Deze werkt volgens het 'gelijkstroomprincipe', in tegenstelling tot de primaire droogtrommel. Dit ontwerp voorkomt schade en zelfs brandrisico's voor het asfaltgranulaat. De eindtemperatuur van het recyclageasfalt varieert tussen ca. 110 en 170 °C.

Bij nieuwe installaties wordt vaak gekozen om de paralleltrommel op het hoogste niveau te plaatsen. Hier wordt het koude asfaltgranulaat naar boven getransporteerd via een ladder en vervolgens fijn vermalen aan de uitgang van de trommel. Deze opgewarmde granulaten worden uiteindelijk gemengd met voorverwarmde primaire materialen en bitumen.

Toepasbaarheid

Zowel vanuit technisch als milieuoogpunt verdient de warme recycling met de paralleltrommel de voorkeur boven de koude toevoeging, omdat het proces beter beheersbaar is, er meer oud asfalt verwerkt kan worden en een eindproduct van hogere kwaliteit kan worden gemaakt. Door een beter beheerst proces zal er minder uitval zijn en vermindert het benodigde aantal kwaliteitscontroles. Momenteel wordt de recyclagegraad beperkt in het standaardbestek tot 70% voor onderlagen omwille van kwaliteitsoverwegingen en wordt het niet toegelaten voor toplagen. Vijftien van de zestien asfaltcentrales passen deze methode anno 2023 toe.

Milieuaspecten

Het energieverbruik binnen de asfaltcentrale zal stijgen doordat de benodigde extra paralleltrommel een hoger energieverbruik heeft en de mineralen op een hogere temperatuur gebracht worden. In verband met rendementsverliezen van de paralleltrommel is de vuistregel dat de productie 10 tot 15% meer energie per ton geproduceerd asfalt vraagt. (Leyssens, Verstappen, & Huybrechts, 2013)

De afgassen uit de paralleltrommel zijn beladen met waterdamp en stof van het ronddraaiende asfaltgranulaat. Ook kunnen roet en onverbrande restproducten (VOS en PAK) van de brandstof van de brander en verdampingsproducten uit het bitumen aanwezig zijn. De gassen worden door een ventilator afgezogen en ontstoft in een ontstoffingsinstallatie. Daarna worden ze via de schoorsteen geloosd. De afgassen hebben een typische bitumengeur die voor geurhinder kan zorgen.

In sommige installaties worden de afgassen van de paralleltrommel als secundaire verbrandingslucht in de primaire droogtrommel gebracht om de bitumendampen “na te verbranden”. Deze werkwijze vereist echter de nodige aandacht. Indien het inbrengen van een aanzienlijk debiet warme vochtige lucht uit de paralleltrommel niet onder de juiste omstandigheden gebeurt, wordt het verbrandingsproces in de primaire brander te veel ontregeld. Hiervoor moet de brander van de primaire trommel wel goed afgesteld zijn en continu worden bijgestuurd omdat er minder zuurstof in de afgassen van de paralleltrommel aanwezig is. Een meet- en regelsysteem is daarom noodzakelijk.

Financiële aspecten

De bijkomende investeringen, zoals de aankoop van een paralleltrommel en de nodige aanpassingen aan de installatie, bedragen ongeveer €1.500.000 voor een gemiddelde asfaltcentrale. Deze worden gecompenseerd door de mogelijkheid om een hoger percentage AG te hergebruiken. De kosten voor nieuwe minerale materialen maar vooral voor bitumen zullen hierdoor sterk dalen.

Als we ervan uitgaan dat 50% AG wordt toegevoegd aan 50% van de mengsels, dan is er een besparing van 2.500.000€ per jaar^[2] mogelijk, indien enkel de materiaalkost in rekening wordt gebracht. (Asfaltsector, 2023)

Combinatie koude en warme toevoeging van asfaltgranulaat

Beschrijving

Asfaltgranulaten kunnen worden ingedeeld in fijne (0-5mm) en grove (5-20mm) fracties. Fijne granulaten bevatten relatief meer bitumen, stof en zand, terwijl de grove granulaten voornamelijk steenslag bevatten. Het hogere bitumengehalte in de fijne granulaten kan problemen veroorzaken tijdens het droogproces in de paralleltrommel.

Door zeving kunnen deze fracties afzonderlijk worden verwerkt. Fijne materialen worden koud toegevoegd in kleinere hoeveelheden (tot 20%), terwijl grove materialen worden toegevoegd via de paralleltrommel in grotere hoeveelheden (tot 60%). Deze aanpak kan ook simultaan worden toegepast, zoals schematisch weergegeven in Figuur 11.

Figuur 11: Schema gecombineerde recyclage van AG (Paramix, 2004)

Toepasbaarheid

Op dit moment wordt deze techniek nog niet in Vlaanderen toegepast. In het standaardbestek voor overheidswerken is de combinatie van warme en koude toevoeging enkel toegestaan als het op een gecontroleerde, afzonderlijk geregistreerde en automatische manier gebeurt en dit enkel in onderlagen. In dat geval beantwoordt het totale aandeel bitumen afkomstig van asfaltgranulaat (som van warme en koude toevoeging) aan de eisen voor warme toevoeging (50%); het aandeel koude toevoeging is hierin beperkt tot de eisen voor koude toevoeging (20%).

Naast de installatie voor koude en warme recyclage is er een extra voordoseerinstallatie met zeefeenheid nodig.

Milieuaspecten

De techniek draagt bij tot het verminderen van het gebruik van nieuwe materialen en het verhogen van hoogwaardig materiaalhergebruik.

De recyclingratio kan verhoogd worden in vergelijking met het toepassen van uitsluitend warme recyclage doordat door het apart koud toevoegen van de fijne fractie in AG, meer AG in het geheel (fijn + grove delen) kan worden toegevoegd omdat het debiet van de paralleltrommel (ton per uur van AG dat kan verwarmd worden) verhoogt wanneer enkel de grove fractie van AG wordt opgewarmd in de paralleltrommel.

Zoals aangegeven in Figuur 12 stijgt het totale recyclagepercentage met 85% door het toepassen van gecombineerde recyclage. Een belangrijke kanttekening hierbij is dat deze toename in recyclagepercentage vooral te wijten is aan de recycling van AG van enkel in onderlagen naar ook in toplaagmengsels. Dat is verder gaand dan enkel de combinatie van koude en warme toevoeging (binnen een asfaltmengsel voor dezelfde toepassing, namelijk in onderlagen).

Figuur 12: Recyclage % AG van de huidige toestand en bij gecombineerde recyclage (Paramix, 2004)

Door het nemen van de juiste maatregelen zal er geen extra stofhinder of geluidshinder ontstaan.

Het energieverbruik stijgt marginaal t.o.v. het proces waarbij asfaltgranulaat enkel warm wordt toegevoegd omdat enkel het verbruik van een extra elektromotor voor de afzeving in rekening moet worden gebracht.

Financiële aspecten

Er moet een extra zeefinstallatie worden voorzien naast de installaties voor koude en warme toevoeging.

Bij een recyclage percentage AG van 37%, is er een besparing van 3.256.000 € per jaar^[3] mogelijk indien enkel de materiaalkost in rekening wordt gebracht.