Sluiten betonkringloop biedt kansen voor verdere CO2-reductie

Vanwege zijn veelzijdigheid, betrouwbaarheid en alom beschikbare grondstoffen is beton wereldwijd het meest toegepaste bouwmateriaal. Er is steeds meer aandacht voor de grote milieu impact van het bindmiddel cement. Daarvan wordt jaarlijks zo’n 4,5 miljard ton geproduceerd. De CO₂-emissie verbonden aan cement komt voornamelijk vrij uit het bereidingsproces van de belangrijkste grondstof; portlandcementklinker. De overige CO₂ komt uit de brandstoffen die nodig zijn om de hoge procestemperatuur te realiseren. Heidelberg Materials heeft een technologie ontwikkeld waarmee een deel van de CO₂ weer kan worden vastgelegd in de cementsteenrijke fractie uit betonrecycling.

Concept ReConcrete 360°

Heidelberg Materials, in de Nederlandse markt actief onder de merknamen ENCI, Mebin en Sagrex, wil voor 2050 wereldwijd CO₂-neutraal beton leveren. Er is een roadmap opgesteld met een scala aan maatregelen en innovaties. Zo heeft Heidelberg Materials aangekondigd om vanaf 2028 de CO₂-emissie van haar Belgische klinkeroven in Antoing af te willen vangen. De klinker uit deze oven wordt in de Nederlandse cementfabrieken ingezet in de cementproductie, en draagt daarmee bij aan de CO₂-reductie ambities. In lijn met het Betonakkoord wil Heidelberg Materials ook de materiaalkringloop van beton helpen sluiten. Het streven is voor 2030 alle restbeton uit productie en sloop terug te brengen naar nieuw beton. Heidelberg Materials heeft hiervoor het zogeheten ReConcrete 360° concept ontwikkeld. Gerecycled betongranulaat op basis van de huidige recyclingtechnologie wordt door Mebin gebruikt voor het product EcoCrete®. ReConcrete 360° vraagt een extra stap. Wanneer beton op de conventionele manier wordt gebroken en gezeefd, blijven er nog veel cementsteenresten op het oppervlak van het zand en grind achter. Heidelberg Materials onderzocht hoogwaardigere recycling technieken waarbij het oude beton wordt gescheiden in een schone grind- en zandfractie, en in een cementsteenrijke fijne fractie.

Terugwinning van zand en grind

Het gebruik van betongranulaat is in Nederland redelijk ingeburgerd. De fijne fractie tot 4 mm wordt nog niet of nauwelijks toegepast in nieuw beton. Dankzij hoogwaardige scheidingstechnieken kan ook de fijne fractie zodanig worden vrijgemaakt dat het misschien niet 100 procent gelijk is aan natuurlijk zand, maar zo dichtbij komt dat er zeer grote hoeveelheden naar beton kunnen worden teruggevoerd. Met de grovere fractie, het grind, zijn 100 procent vervangingspercentages, zonder kwaliteitsverlies, haalbaar. Zo kunnen we deze materiaalkringloop sluiten.

Cementsteen of RCF

Als derde product uit de hoogwaardige betonrecycling komt een cementsteenrijke fractie vrij: ‘Recycled Concrete Fines’ (RCF). Afhankelijk van de selectieve scheidingstechniek kan deze fractie grotendeels bestaan uit cementsteen/cementpasta. Beton heeft de natuurlijke eigenschap om weer CO₂ op te willen nemen uit de atmosfeer: carbonateren. Ongeveer 20 procent van de CO₂ die bij de productie van klinker vrijkomt, wordt zo tijdens de levensduur als bouwmateriaal weer in het beton vastgelegd. Heidelberg Materials wil deze carbonatatie versnellen. RCF is een fijn poeder dat veel beter is in het opnemen van CO₂. En we laten dat niet carbonateren in de natuurlijke omgevingslucht met 420ppm CO₂, maar stellen het bloot aan onze ovenuitlaat, die 20 procent CO₂ bevat. Dit versnelt de carbonatatie.

Drie recyclingpaden

Door het oude beton met nieuwe techniek te bewerken, wordt het oppervlak van de zand- en grindkorrels zuiver gescheiden van de cementsteen. De cementsteenrijke fractie uit de betonrecycling kan op drie manieren worden teruggevoerd naar de productie van nieuw cement:

1. RCF kan in de oven worden gebruikt als kalksteenvervanger. Omdat het al koolstofarm is, neemt het aanzienlijk minder CO₂ met zich mee. Zo kan ongeveer 20 procent van de primaire kalksteen worden bespaard. Meer niet, want er zitten ook zanddeeltjes in, waardoor de chemie vanaf een bepaald punt niet meer klopt.
2. De fijne RCF kan als bestanddeel van cement worden ingezet; als filler in cement (<5%), of zelf als hoofdbestanddeel (6-35%). Voor deze laatste ontwikkeling wordt ook gewerkt aan een Europese cementnorm (EN 197-6), die naar verwachting medio 2023 gepubliceerd zal worden.
3. Heidelberg Materials heeft een gepatenteerde technologie ontwikkeld waarmee de RCF versneld kan worden gecarbonateerd. In deze stap kan zo’n 150-200kg CO₂ per ton RCF duurzaam worden vastgelegd. Daarnaast bevat cementsteen niet alleen kalk, maar ook aluminium- en siliciumcomponenten. Door de carbonatatie-stap wordt er een zeer reactieve aluminium-silica gel gevormd, die met het calciumhydroxide die vrijkomt tijdens klinkerhydratatie, reageert zoals een puzzolaan. Hierdoor kan nog eens 20 tot 35 procent van de klinker in cement vervangen worden. Heidelberg Materials is van plan om deze carbonatatie-stap voor 2025 op industriële schaal te implementeren in een proeffabriek.

Tot Slot

Om in Nederland de volledige potentie van de betonrecycling, en het hoogwaardig opwerken van de cementsteenfractie mogelijk te maken, moeten marktpartijen meer gaan samenwerken. Het hele proces van slopen en recyclen van beton zal gericht moeten zijn op het hoogwaardig opwerken van betonpuin tot de oorspronkelijke bestanddelen. Hierin biedt het hoogwaardig recyclen van beton, en het geforceerd carbonateren van de cementsteenfractie enorme kansen.