Cementloos beton kan CO2 voetafdruk tot 70% verminderen
Voor het eerst wordt het gebruik van innovatief geopolymeer-gebonden beton, zonder cement dus, toegepast in een veeleisende praktijkomgeving zoals de landbouw. Daardoor daalt de klimaatimpact met circa 70% in vergelijking met hetzelfde bouwwerk in gewoon ‘genormeerd’ beton.
Bij de bouw van het nieuwe sleufsilocomplex bij ILVO in Merelbeke-Melle, wordt daarnaast ook gewerkt met recyclagebeton, met belangrijke milieuwinsten als pluspunt.
Na een reeks laboratorium- en piloottesten van het innovatiecentrum van de bouwsector, Buildwise, blijken de innovatieve betonsoorten minstens even sterk en slijtvast, en aanzienlijk veel duurzamer dan cementbeton. Het bouwproject met innovatiesteun van VLAIO krijgt een langlopende technische opvolging. De cijfers daarvan zullen de duurzaamheidstransitie van de betonbouw bevorderen.
Klimaat- en natuurimpact van beton
Beton is hét meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Het is geliefd om zijn sterkte, lange levensduur en lokale beschikbaarheid. In België wordt jaarlijks ca. 14 miljoen m³ beton geproduceerd, voor woningen, wegen, industriebouw waaronder ook landbouwinfrastructuur. Maar er zijn twee keerzijdes.
Ten eerste gebruiken betonproducenten grote hoeveelheden natuurlijke grondstoffen zoals zand en grind. Dat roept duurzaamheidsvragen op omdat deze natuurlijke materialen schaarser worden.
Ten tweede veroorzaakt het productieproces van de cementfractie (het bindmiddel van beton met de technische benaming Portlandklinker) een hoge CO₂-uitstoot.
In kalkgroeves wordt kalksteen gewonnen, die na vergruizing, zeven en zuivering wordt gehomogeniseerd. Deze grondstof wordt in een roterende oven verhit, waarbij men silicium-, ijzer- en aluminiumoxiden toevoegt om de gewenste mineralogische samenstelling te verkrijgen. De vlamtemperatuur in de oven kan oplopen tot circa 2000 °C, terwijl het eigenlijke sinterproces (‘calcinatie’) plaatsvindt bij ongeveer 1450 °C. Tijdens dit proces ontleedt calciumcarbonaat (CaCO₃) tot calciumoxide (CaO), waarbij aanzienlijke hoeveelheden CO₂ vrijkomen. Na afkoeling ontstaat het halffabricaat ‘klinker’. Voor de productie van cement wordt deze klinker fijngemalen, vaak samen met calciumsulfaat (gips) en met kalksteen of hoogovenslak om specifieke eigenschappen te verkrijgen. Wanneer cement met water in contact komt, hydrateert het en vormt het een verhardende matrix die zand en grove granulaten bindt tot beton. De cementindustrie is verantwoordelijk voor ongeveer 8-10% van de wereldwijde door de mens veroorzaakte CO₂-emissies. Hiervan is circa 60% afkomstig van het ontbindingsproces van calciumcarbonaat en circa 40% van het gebruik van fossiele brandstoffen voor het verhitten van de ovens.
De koolstofvoetafdruk van één m³ traditioneel beton bedraagt gemiddeld 300-360 kg CO₂-equivalenten. In Europa veroorzaakt de betonbouw 4 à 5% van de totale broeikasgasuitstoot. Wereldwijd loopt dat percentage op richting 10%. Circa 85% van de klimaatimpact van beton komt van de productie van cement.
Twee veelbelovende oplossingen
Om beide uitdagingen aan te pakken bestudeert en test de bouwsector al enige tijd alternatieve bindmiddelen en duurzamere bulkgrondstoffen.
Recyclagebeton
De primair ontgonnen grondstoffen voor beton, namelijk zand en grove granulaten, zijn niet onuitputtelijk en vaak ook geïmporteerd. De druk op natuurlijke grondstoffen neemt wereldwijd toe. Op deze milieu-impact van beton is circulariteit een haalbaar antwoord. Concreet kunnen afvalstromen zoals steen- en betonpuin omgezet worden in herbruikbare grondstoffen. Urban mining (lees: materialen uit een gebouwde omgeving recupereren) vereist zorgvuldige selectie, specifieke verwerking (sorteer- en breekmachines) en receptontwikkeling. Via onderzoek en validatieproeven heeft Buildwise aangetoond dat circulaire betonsamenstellingen equivalente prestaties leveren qua sterkte en duurzaamheid, in vergelijking met beton van primair ontgonnen grondstoffen. In de zelf uitgestippelde voorschriften van de bouwsector is er nog geen sprake van deze innovatie: voor de bouw van sleufsilo’s staat ‘genormeerd’ beton bijvoorbeeld 0% recyclage toe.
Geopolymeren als vervanging van cement
Geopolymeerbeton is beton waarin het bindmiddel een geopolymeer is, in plaats van cement. Geopolymeren maakt men via een chemische samenvoeging van een aluminosilicaat (zoals vliegas of hoogovenslak) en een alkalische (dus niet-zure) activator. De alkali-geactiveerde bindmiddelen kunnen vervolgens samen met de klassieke toeslagmaterialen een hard betonachtig eindproduct leveren.
Het principe is vrij eenvoudig: door aluminosilicaat-houdende reststromen zoals vliegas (poederachtig materiaal dat overblijft bij de kolenverbranding in elektriciteitscentrales) of slakken (reststromen uit de metaalindustrie) samen te brengen met een alkalische oplossing zoals natriumhydroxide en natriumsilicaat ontstaat de gewenste polymerisatie. De uitgeharde geopolymeer krijgt een driedimensionale moleculestructuur, een zgn. ‘aluminosilicaatnetwerk’. Via de chemische binding met een base worden de op zich niet-reactieve metaalslakken of vliegassen een mogelijks robuuste matrix. Dat levert de sterke hechting en uitharding in een betonmix. De effectieve implementatie van geopolymeren als beton-bindmiddel vergt voortgezet ontwikkelingswerk. Per gewenste betontoepassing is een nauwkeurige receptontwikkeling nodig. In een lab kan men de samenstelling van het bindmiddel afstemmen op de variabele chemie van de grondstoffen om tot de juiste verwerkbaarheid, druksterkte en duurzaamheid te komen.
Conclusie Buildwise
Het innovatiecentrum van de Belgische bouwsector Buildwise besluit op basis van heel wat studie- en testwerk rond polymeerbeton dat er objectieve meerwaardes zijn:
- Klimaatimpact: De CO₂-uitstoot van geopolymeerbeton kan 40 tot 70% lager liggen dan die van conventioneel cementbeton. Het grootste verschil komt voort uit het feit dat er geen portlandklinker moet geproduceerd worden (het proces dat normaal zorgt voor het merendeel van de emissies). De netto milieu-impact van geopolymeerbindmiddelen wordt bepaald door de gekozen primaire grondstoffen (bv. hoogovenslak, vliegas, metakaolien) en de gebruikte alkalische activatoren (zoals natriumsilicaat en natriumhydroxide). Hoewel deze activatoren zelf energie-intensief kunnen zijn, tonen levenscyclusanalyses aan dat de totale broeikasgasuitstoot doorgaans substantieel lager blijft dan bij portlandcement. Bovendien kan de klimaatwinst verder toenemen wanneer secundaire grondstoffen en reststromen lokaal beschikbaar zijn, wat transportemissies reduceert en circulariteit bevordert.
- Circulariteit: Geopolymeerproductie maakt het mogelijk om industriële reststromen die voorheen moeilijk te valoriseren waren, om te zetten in hoogwaardige bouwmaterialen.
- Technische prestaties: Qua mechanische sterkte en structurele eigenschappen is geopolymeerbeton vergelijkbaar met traditioneel beton. Bovendien vertoont het een hogere weerstand tegen chemisch agressieve omgevingen, zoals zure of sulfaatrijke milieus. Dit maakt het bijzonder geschikt voor toepassingen waar conventioneel beton snel degradeert, bijvoorbeeld in sleufsilo’s. De lagere porositeit draagt bijkomend bij aan een langere levensduur.
(Bron: nieuwsbrief ILVO 25.08.2025)