betoncentrale

Beton wordt duurzamer

‘Betonstop’ haalde het net niet als woord van het jaar 2016. Toch weet elke Vlaming inmiddels dat het de Vlaamse overheid ernst is met haar voornemen om de komende decennia minder open ruimte aan te snijden. Maar ook voor inbreiding en verdichting zullen we beton nodig hebben. Goed dus dat er duurzame alternatieven in de pijplijn zitten. 

De industriële revolutie, die de basis vormt van onze moderne economie, werd niet alleen mogelijk gemaakt door de uitvinding van de stoommachine, maar ook door de ontdekking van nieuwe bouwmaterialen zoals cement. Portlandcement, genoemd naar een eiland in Zuid-Engeland, is nog altijd het belangrijkste ingrediënt voor beton. Het productieproces van portlandcement maakt meteen duidelijk waar de grootste milieu-impact zit: tijdens de sintering van kalksteen tot klinker (die vervolgens vermalen wordt tot cement) wordt niet alleen erg veel fossiele energie gebruikt, door de decarbonisering komt er ook nog eens extra CO2 vrij. De cijfers liegen er niet om: de cementindustrie zou verantwoordelijk zijn voor 5 à 10 procent van de mondiale CO2-uitstoot. Een aandeel dat tegen 2050 kan oplopen tot 25 procent.

Revolutie

Willy Goossens

“De technologie om de fracties in beton- en sloopafval te scheiden en te hergebruiken staat vrijwel volledig op punt”
WILLY GOOSSENS
(GROEN BETON VERT)

Wie cement zegt, zegt beton. “Als je focust op de CO2-uitstoot van beton, dan kom je direct uit bij cement, dat als bindmiddel dient voor de granulaten”, zegt Willy Goossens, directeur van Groen Beton Vert, een belangenvereniging van bedrijven die beton produceren op ecologisch verantwoorde wijze. “Meer dan 80 procent van de uitstoot van beton komt op het conto van cement. Maar als je het ruimere plaatje bekijkt, de duurzaamheid in de brede zin, dan is er ook veel werk aan de winkel op het vlak van de granulaten, zoals zand en grind. De helft van alle primaire grondstoffen die wereldwijd gedolven worden, komen terecht in de bouwsector, die op zijn beurt verantwoordelijk is voor 40 procent van het geproduceerde afval in de wereld.” Goossens pleit voor een revolutie in de productie van beton. Gerecycleerde granulaten, bijvoorbeeld uit beton- en ander sloopafval, bestaan al dertig jaar, maar al bij al worden ze weinig gebruikt in de fabricage van beton. “Dat terwijl de technologie om de fracties in het afval te scheiden en te hergebruiken vrijwel volledig op punt staat.” Goossens hoopt dat de echte doorbraak van gerecycleerde granulaten dit jaar komt, want dan staat de aanpassing van de BENOR-norm op de agenda van de federale overheid. “De huidige norm zegt dat slechts 20 procent van de natuurlijke granulaten in beton mogen worden vervangen door gerecycleerde granulaten – en dat geldt dan nog enkel voor beton voor binnentoepassingen. In de aangepaste norm, een implementatie van een Europese richtlijn, zal dat aandeel stijgen en zal het toepassingsgebied van gerecycleerde granulaten gevoelig worden uitgebreid, met inbegrip van gewapend beton en buitenbeton.”

Slim breken

Eind 2017 zou in Vlaanderen ook een beheersysteem voor gerecycleerde puingranulaten van kracht worden. Het doel is de kwaliteit en de traceerbaarheid van de gerecycleerde granulaten te garanderen. Zo controleert men strikter de herkomst en kwaliteit van het puin dat bij de breker wordt aangevoerd. Het beheersysteem maakt ook een onderscheid tussen puin met een hoog- en puin met een laagmilieurisico-profiel. Puin met een hoogmilieurisico-profiel vertoont een hoger risico op verontreiniging en moet per partij verwerkt en gecontroleerd worden. Bij het breken van het puin wordt ook ingezet op ‘slim breken’. Door onder een zekere druk betongranulaat ‘afschuivend’ te belasten, kan men het herleiden tot de verschillende onderdelen: zand, grind en cementsteen. Met een combinatie van zeeftechnieken kunnen die van elkaar gescheiden worden. Zand en grind kan me zo opnieuw in het productieproces van beton inzetten. Doordat het materiaal aan het oppervlak licht geëtst is, hecht het zich makkelijker aan nieuw cement. Het resultaat: sterktewinst, waardoor mogelijk minder cement nodig is. De vrijgemaakte cementsteen, 15 tot 20 procent van de oorspronkelijke massa, kan op verschillende manieren worden ingezet: bijvoorbeeld als vervanger van kalksteenmeel om betonmengsels te optimaliseren. Of het kan na thermische behandeling weer worden benut voor de cementproductie.

Staalsector als toeleverancier

De inzet van gerecycleerde materialen in de betonproductie beperkt zich niet tot granulaten. Ook cement kan – deels – worden vervangen door alternatieven afkomstig van afval- of reststromen. In België gebeurt dat trouwens al. Vermalen staalslakken, een restproduct van hoogovens, worden hier volop gebruikt als toeslagstof in portlandcement. Als het aandeel hoog genoeg ligt, spreekt men zelfs van hoogovencement, in de bouwsector meestal aangeduid als CEM III.

“In CEM III kan tot 80 procent hoogovenslak zitten”, weet Dirk Van Mechelen van Orbix. Het Genkse bedrijf volgt alle nuttige toepassingen van staalslakken op de voet. Vanuit de kringloopfilosofie zet Orbix zich in om de staalsector aansluiting te laten vinden bij de bouwnijverheid. “Het beton dat met CEM III-cement wordt geproduceerd, is vooral nuttig in toepassingen die de tijd krijgen om uit te harden of te worden ontkist, want de sterkteontwikkeling verloopt trager bij dit soort cement”, aldus Van Mechelen. “Het uitharden van cement gaat gepaard met een warmteontwikkeling. Bij CEM III komt die warmte langzamer vrij, zodat het ook toegepast kan worden wanneer men die warmteontwikkeling tot een minimum probeert te beperken. En niet onbelangrijk: de CO2-voetafdruk van CEM III is aanzienlijk kleiner dan die van portlandcement.” Cementmengsels met hoogovencement zijn een duurzaam alternatief voor ‘pure’ portlandcement – aangeduid als CEM I. Opmerkelijk genoeg worden ze al decennialang gebruikt – wellicht een gevolg van de enorme hoeveelheden staalslakken die de Belgische hoogovens produceren. Maar niet alle staalslakken komen in aanmerking voor CEM III, integendeel, een groot deel wordt nog gestort. Dat zette Orbix ertoe aan de gepatenteerde Carbstone-technologie te ontwikkelen, in samenwerking met de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO). Dirk Van Mechelen: “In staalslakken zit een soort steenslag die in fijngemalen vorm reageert met – jawel – CO2 en zo een cementachtige stof vormt. Die stof kan worden gebruikt in betonfabrieken. Het enige wat men moet doen, is investeren in een CO2-toevoer en in de veiligheidsmaatregelen die daarbij komen kijken. Het afgewerkte product evenaart de traditionele betonproducten wat betreft kwaliteit én kostprijs.”

Compenserende steen

Ignace Degezelle

“Ons beton bevat geen cement, waardoor de CO2-emissie drastisch wordt ingeperkt”
IGNACE DEGEZELLE
(DEGETEC)

De Carbstone-technologie gebruikt, kort door de bocht, CO2 als bindmiddel in plaats van cement. De Nederlandse producent van bouwmaterialen waarmee Orbix een licentieovereenkomst heeft afgesloten, heeft dan ook een slimme merknaam bedacht: Compensatiesteen®. De productie van ruwbouwelementen met de Carbstone-technologie, waarin een circulaire en een groene mindset samenkomen, zou begin dit jaar al moeten starten. En dan zijn er nog de geopolymeren, een populaire term voor een diverse groep van bindmiddelsystemen op basis van anorganische verbindingen zoals calciumaluminaten en silicaten. Omdat die laatste niet in gecarboniseerde vorm voorkomen in de natuur, komt er ook geen CO2 vrij als ze worden geactiveerd tot bindmiddel of ‘cement’. Ten opzichte van portlandcement zou circa 50 procent CO2-reductie mogelijk zijn en een betere bestandheid tegen zuren. De makkelijkste productiemethode voor geopolymeren is voorlopig om ze uit staalslakken te halen. Maar het kan ook op basis van vliegas, de as die ontstaat bij de verbranding van steenkool. Degetec bvba (het vroegere Devagro), een groot bouwbedrijf uit Waregem, verwerkt geopolymeren in een eigen, gepatenteerde betonvariant: Eco2 Polycon. Zaakvoerder Ignace Degezelle: “Dit beton bevat geen cement, waardoor de CO2-emissie drastisch wordt ingeperkt. Het is een milieuvriendelijke oplossing die klassiek beton probleemloos kan vervangen.” Degezelle wil niets aan het toeval overlaten en controleert de kwaliteit van zijn nieuwe product geregeld met speciale röntgenscanners. “We willen vermijden dat onze producten het slachtoffer worden van de tienjarige aansprakelijkheid voor aannemers.” Want ook dat is de bouwwereld: strenge regelgeving stimuleert niet alleen vernieuwing, ze staat ook vaak innovatie in de weg.

Utrasterk beton

Ook de vormvrijheid die beton toelaat, biedt mogelijkheden om duurzaam te bouwen. Met ultrasterk beton kunnen slankere bouwdelen worden geproduceerd dan met beton van normale sterkte. Dat kan een pak schelen in materiaal en gewicht. Maar sterker beton bevat ook meer cement en heeft daardoor een hogere CO2-voetafdruk per kubieke meter dan beton met een normale sterkte. Het komt er dus op aan om integraal te kijken naar de CO2-voetafdruk van een kubieke meter beton, het totaal benodigde volume, de wapening, het transport en de bekisting. In bepaalde gevallen zal de CO2-voetafdruk van constructiedelen in ultrasterk beton lager zijn. In Rotterdam staat bijvoorbeeld een brug van ultrasterk beton met een veel lagere CO2-voetafdruk dan een ontwerp van dezelfde brug met beton van normale sterkte. De klassieke bouwsector waarschuwt om je bij de toepassing van cement niet blind te staren op de CO2-uitstoot. Zo heeft elk type cement specifieke technische eigenschappen, denk maar aan sterkteontwikkeling en fysische duurzaamheid. Een brugligger vraagt cement met andere eigenschappen dan een betonnen wegdek. Men beveelt dan ook aan om voor elke toepassing het juiste type cement te selecteren. Hoe dan ook lijkt het omslagpunt bereikt: een bouwtoekomst met groen(er) beton is binnen handbereik.

 

Dit artikel verscheen in Mblad, januari 2017.