Klimaat-impact van cement en beton verminderen

De bouwindustrie is wereldwijd van strategisch belang, maar heeft ook een belangrijke impact op het klimaat. Daarom zet VITO volop in op strategieën en technologieën om de klimaatimpact van het bouwproces en materiaalgebruik te beperken. Daarbij gaat de aandacht naar de productie van alternatieve cementbinders die ingezet kunnen worden voor de aanmaak van ultrahogesterktebeton.

De productie van cement is verantwoordelijk voor ongeveer vijf procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Het thermische proces dat bij ongeveer 1450°C kalksteen calcineert, en zo zuivert van gebonden stoffen, is verantwoordelijk voor een derde van deze uitstoot. De chemische ontbinding van kalksteen in ongebluste kalk en CO2 neemt de rest voor zijn rekening.

cementVerschillende strategieën combineren

Om de impact te reduceren van de cementindustrie en de daaraan gekoppelde beton- en bouwindustrie moet er tegelijk op verschillende paarden gewed worden. Dit gaat verder dan de klassieke oplossingen zoals processen elektrificeren en CO2 afvangen. Men onderzoekt alternatieve binders met een lagere CO2-impact, om de klassieke Portlandcement te vervangen. Daarnaast streven ingenieurs en architecten naar zo ‘lean’ mogelijke, nieuwe gebouwen die minder materiaal nodig hebben voor dezelfde eigenschappen. Dit kan bijvoorbeeld door hogesterktebeton en ultrahogesterktebeton in te zetten, waarbij tot 70% minder grondstoffen nodig zijn.

VITO gebruikt minerale afvalstromen uit industriële processen om ultrahogesterktebeton te produceren. Vandaag wordt dit afval nog hoofdzakelijk gestort. De strategie om deze stromen op te waarderen tot alternatieve cementbinders, reduceert niet enkel de milieu-impact van de beton- en cementindustrie, maar ook die van de afval producerende bedrijven.

Vliegassen als mogelijke cementvervanger?

Er zijn al verschillende types cementmengsels op de markt waarbij een deel van de Portlandcement vervangen is door gemalen hoogovenslak (CEM II en CEM III) of waar vliegassen mogen worden toegevoegd (CEM V). Deze laatste zijn assen die bij het verbrandingsproces van steenkool samen met de rookgassen in de schouw terecht komen. Het potentieel van hoogovenslakken als cementvervanger wordt vandaag bijna volledig ingezet, maar bij vliegassen is dit slechts veertig procent, voornamelijk omwille van hun lage kwaliteit.

Vliegassen bekomt men door de rookassen bij steenkoolverbranding te reinigen met elektrofilters en de fijne deeltjes (2 – 500 µm) af te scheiden. Afhankelijk van de gebruikte vliegassen en van de bedrijfsvoering van de elektriciteitscentrale bevatten de vliegassen nog deeltjes onverbrande kool. Dit maakt de assen ongeschikt als cementvervanger. De huidige methode om deze assen op te zuiveren met behulp van hydrocyclonen vreet zoveel energie dat het nauwelijks wordt toegepast. Met als eindresultaat dat vliegassen, die tot 30% van de cement kunnen vervangen, nu massaal gestort worden.

De Vlaamse KMO Value Ash Technologies heeft een nieuwe energievriendelijkere techniek ontwikkeld om vliegassen efficiënt te scheiden. Samen met VITO werd deze technologie opgeschaald van labo- tot pilootschaal dankzij Europese middelen via ‘MIP & EIT Raw Materials’. Tests op betonniveau tonen aan dat de afgescheiden superfijne vliegassen cement kunnen vervangen voor standaardtoepassingen en dat ze tot grotere sterkte-ontwikkeling leiden. Dit maakt hen geschikt voor hogesterkte-toepassingen en inzetbaar voor de verdere uitrol van de ‘lean material’-strategie.

Uitrol in ontwikkelingslanden

Deze inzichten zijn heel belangrijk voor ontwikkelingslanden. Vliegassen zijn immers hun meest gestorte afvalstoffen. Mochten ze deze afvalproducten kunnen inzetten om hoogwaardig en duurzaam beton te maken, zetten ze een belangrijke stap richting ‘Sustainable Development Goals’.

Met steun van FIT (Flanders Investment and Trade) rolt Value Ash Technologies de technologie momenteel uit in Zuid Afrika. In plaats van vliegassen te storten, worden de superfijne deeltjes gescheiden en ter plaatse ingezet om hogesterktebeton te maken voor landbouw, waterbeheer en vele andere toepassingen die de duurzame ontwikkeling ten goede komen. 

 

Liesbet Van den Abeele
VITO

Liesbet Van den Abeele - VITO