De toekomst van beton

Samen met de staalindustrie veroorzaakt de betonproducerende sector zo’n 20 procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. Een cijfer dat maar moeilijk te reduceren is. Enerzijds blijft de mondiale vraag naar beton groeiende, anderzijds resulteren lokale tekorten aan grondstoffen over de hele wereld in een toenemend aantal transportbewegingen. Het is een situatie die, op weg naar een verdere verduurzaming van producten én processen, schreeuwt om passende oplossingen. Prof.dr.ir. Klaas van Breugel, emeritus hoogleraar betonmodellering en materiaalgedrag aan de TU Delft, laat zijn licht schijnen over de materie.

Van Breugel, voormalig hoofd van de sectie Materials & Environment binnen de TU Delft, bezit een ruime kennis en kunde op het gebied van grond- en hulpstoffen voor beton. Hij signaleert binnen de sector een tweetal ontwikkelingen die actie vereisen. “Milieu-impact en schaarste zijn momenteel de belangrijkste steekwoorden die leidend zijn rondom de ontwikkelingen en onderzoeken aangaande alternatieve grond- en hulpstoffen voor beton. Behalve dat de betonproductie zélf al gepaard gaat met een vrij grote uitstoot van CO₂ is er op plaatsen waar veel wordt gebouwd, waaronder China, India en het Midden-Oosten, een dreigend tekort aan geschikt zand. Dat moet dan van elders worden aangevoerd. Wanneer het gaat om een dergelijk bulkmateriaal is dat niet iets wat wenselijk is. Het leidt namelijk tot zeer hoge transportkosten én een verdere toename van de CO₂-uitstoot. In Nederland zitten we wat grondstoffen betreft behoorlijk aan de goede kant. We beschikken in onze contreien nog over voldoende bruikbaar zand en grind. Bovendien wordt tijdens de betonproductie veelvuldig gebruik gemaakt van hoogovenslakken en vliegas als cementvervanger. Maar wat nu als er andersoortige staalproductieprocessen worden ontwikkeld of kolencentrales niet meer gewenst zijn? Dan zit je dus zonder die grondstoffen. Het is dan ook zaak op zoek te gaan naar geschikte alternatieven.”

De bouwcyclus. Buitenste cirkel: traditionele bouw. Binnenste cirkel: demonteerbaar bouwen. (Bron: Eigen materiaal K. van Breugel, 2017, 2018)

Stoppen met slepen

Die zoektocht naar duurzaam getinte oplossingen vindt volgens Van Breugel zowel in de praktijk als binnen uiteenlopende onderzoeksinstituten plaats. In Zwitserland bijvoorbeeld loopt momenteel een onderzoek waarbij de bruikbaarheid van klei als cementvervanger wordt onderzocht. Dit onderzoek wordt uitgevoerd met lokale ondernemingen in India, een land waar grote behoefte is aan bouwmaterialen en klei als lokale grondstof aanwezig is. “Het gaat er in beginsel om dat we het verslepen van bouwmaterialen zo veel mogelijk moeten beperken”, aldus Van Breugel. “Simpelweg omdat het transport daarvan erg milieubelastend is. Op dit moment is 40 procent van de huidige bewegingen op de weg bouwgerelateerd. Dat moet minder. En dat kan, onder meer door gebruik te maken van lokaal beschikbare grondstoffen.”

Een ander alternatief dat als betonvervanger op dit moment veelvuldig wordt bestudeerd, betreft de zogenaamde geopolymeren. “Dit uit hoogovenslakken of vliegas samen met een activator samengesteld materiaal levert een eindproduct op dat in grote lijnen vergelijkbaar is met beton”, doceert Van Breugel. “Bovendien heeft het een microstructuur die vergelijkbaar is met die van cementsteen. Dat maakt het tot een interessante component voor het vervaardigen van alternatieve bouwmaterialen.”

Winst voor milieu én portemonnee

Last but not least kan het circulair bouwen en het vergroten van de levensduur van een constructie volgens Van Breugel stevig bijdragen aan het duurzaamheidsstreven. “Hoe langer de levensduur is, des te minder het milieu wordt belast. Over de hele wereld vinden in dat kader op dit moment onderzoeken plaats, ook bij de TU Delft. Daarbij ligt de focus op de ontwikkeling van zelfherstellende materialen die leiden tot een langere gebruiksduur van gebouwen en een afname van de onderhoudskosten. Winst voor milieu én portemonnee.”