Huizen, bruggen en tunnels: allemaal hebben ze een ding gemeen. Beton. Een betrouwbaar en goedkoop te produceren materiaal, dat – weliswaar in een andere versie – al bestaat sinds de tijd van de Romeinen.
Er is echter een olifant in de kamer die klimaatverandering heet en het is tijd voor duurzamere alternatieven voor beton. Jaarlijks wordt er wereldwijd meer dan vier miljard ton beton geproduceerd. Deze productie is goed voor acht procent van de wereldwijde CO2-uitstoot.
Beton maken begint met het ontginnen van de grondstoffen waaruit het mengsel bestaat – gips, kalksteen en klei, om er maar een paar te noemen. Tijdens de maalfase worden deze stoffen vermalen tot een fijn poeder – ruw meel.
Het ruwe meel gaat in een cementoven – een lange roterende cilinder – waar het tot 1450°C wordt verhit. Deze stap van het proces dient om chemische bindingen op te lossen en te recombineren tot nieuwe verbindingen. Het eindproduct van dit proces heet klinker, die later wordt gemengd met gips en additieven om cement te krijgen. Het grijze poeder is nu klaar voor gebruik op bouwplaatsen, gemengd met grind, water en zand.
Om twee redenen: mijnbouw en energieverbruik. De winning van grondstoffen veroorzaakt emissies en heeft directe gevolgen voor het milieu. Voor het verhitten van machines tot meer dan 1400°C is veel energie nodig.
Biomassa-as voor duurzaam beton
Installaties voor de verwerking van bioafval verbranden landbouw- en houtafval en krijgen als bijproduct biomassa-as. Deze werken goed als meststoffen. Bovendien wezen verschillende studies op hun potentieel als bindmiddelen – materialen om te verenigen – voor het maken van milieuvriendelijk beton.
Wetenschappers van de Technische Universiteit van Turijn, Italië, ontdekten dat biomassa-as afkomstig van houtsnippers en stro (mits goed behandeld) het potentieel heeft om duurzamer beton te maken.
Bovendien wezen onderzoekers van de Universiteit van Zagreb erop dat as van houtbiomassa waarvan maximaal tien procent in een betonmengsel wordt gebruikt, geen significante invloed heeft op de consistentie van het materiaal. Houtbiomassa-afval zal de komende jaren toenemen, hoe zit het met het gebruik ervan in het betonmengsel?
Lessen uit de geschiedenis
Het Finse bedrijf Betolar gebruikt ook anorganische materialen voor zijn CO2-vrije betonformule. De as van biomassa en kolenverbranding maken ook deel uit van de mix. Daarnaast komen nog meer bijproducten van verschillende industrieën – zoals metaal, mijnbouw en energie – in het mengsel terecht, maar de complete formule is geheim.
Hoewel het gebruik van as als cementcomponent een recente doorbraak lijkt, is het dat niet. De Romeinen combineerden vulkanische en vliegas met kalk tot mortel. Ditzelfde recept ligt ten grondslag aan de bouw van nog steeds bestaande monumenten zoals het Colosseum. In navolging van dit pad ontwikkelt Betolar zijn formule voor resistent duurzaam beton.
Cement mengen bij kamertemperatuur
Zoals hierboven vermeld is kalksteen – in de chemie calciumcarbonaat of CaCO3 – een van de belangrijkste bestanddelen van cement. Door verhitting tot 1450°C wordt het een effectief bindmiddel. Terwijl de reactie plaatsvindt, splitst het calciumcarbonaat zich in calciumoxide – CaO – en CO2 – wat overeenkomt met de uitstoot bij de verbranding van brandstof om de oven te verwarmen.
Wetenschappers van de universiteit van Mainz hebben een manier gevonden om dit anders te doen. In plaats van calciumcarbonaat te verbranden, bedachten zij het te vermalen met natriumsilicaat. Het resultaat is een tussenproduct dat vermengd kan worden met natriumhydroxide en vervolgens kan dienen als bindmiddel met stenen, zand en water. Het belangrijkste voordeel van deze procedure is dat het malen kan gebeuren bij kamertemperatuur, waardoor de procesovens worden uitgeschakeld en tien procent van de energie wordt gebruikt die verloren gaat bij het verwarmen van een cementoven.
Bouwen met duurzaam beton
Terwijl nieuwe bouwconcepten opkomen – met hout of 3D-printing, bijvoorbeeld – blijft beton nog steeds de optie bij uitstek voor de meeste woningen. Europese onderzoekers weten dat en blijven onderzoek doen naar manieren om beton groener te maken.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
