Cement uit beton peuteren?

In het NOS-journaal van 28 februari 2017 werd het recyclen van cement, en dan vooral het hoogwaardig hergebruik van de fijne fractie die vrij komt bij 'slim breken' van beton, wel erg simpel voorgesteld. 

Hoe zit het nu precies met het recyclen van cement?

Doordat er een stortverbod is voor steenachtig bouw- en sloopafval wordt dit materiaal voor bijna 100% nuttig toegepast. De belangrijkste toepassing is het gebruik als fundatiemateriaal voor wegen en vloeren. Metselwerkgranulaat is meestal te zwak om zonder betongranulaat te kunnen worden toegepast als fundatiemateriaal. Menggranulaat moet daarom ook een minimum aandeel betongranulaat bevatten, zowel vanwege de sterkte van de korrel als vanwege de hydraulische werking van het betongranulaat.

Schoon betongranulaat, althans de grove fractie, kan probleemloos in beton worden toegepast en daarmee een deel van het primaire grove toeslagmateriaal vervangen. Het produceren van schoon betongranulaat vraagt echter een zorgvuldige sortering en reiniging van het bouw- en sloopafval of het zorgvuldig selectief slopen. Om deze reden wordt circa 95% van het betongranulaat toegepast als fundatiemateriaal. Veel partijen noemen dit 'downcycling', ondanks dat uit LCA-berekeningen herhaaldelijk is gebleken dat deze toepassing milieutechnisch gezien ten minste gelijkwaardig is aan het hergebruik als toeslagmateriaal voor beton.

Al vele jaren wordt verondersteld dat het aanbod van betongranulaat de vraag naar fundatiemateriaal binnen enkele jaren ruimschoots zal overstijgen. Als argumenten hiervoor worden gegeven dat het aandeel beton in het steenachtig bouw- en sloopafval zal stijgen als gevolg van gewijzigd materiaalverbruik in het verleden en dat de vraag naar fundatiemateriaal voor nieuwe wegen zal dalen. In 'Duurzaam beton, trending topics' (Betonplatform, 2014) wordt aangegeven dat er jaarlijks 12 miljoen ton betonpuin beschikbaar komt, waarvan theoretisch circa 6 miljoen gescheiden kan worden ingezameld. Hiervan blijft 3 miljoen ton als grof toeslagmateriaal over, hetgeen circa 20% is van de totale vraag naar grof toeslagmateriaal voor beton (14 miljoen ton).

Hergebruik betonpuin

Mocht er op termijn een overschot ontstaan aan betongranulaat, dan zal dit via marktwerking probleemloos door de betonindustrie worden toegepast. Dit gegeven, en het gegeven dat het milieutechnisch niet uitmaakt of betongranulaat als fundatiemateriaal of als toeslagmateriaal in beton wordt toegepast, zou ertoe moeten leiden dat het onderwerp betongranulaat in beton weinig aandacht krijgt. Het tegendeel is echter waar. Bij velen leeft het beeld dat er voor hergebruik van betonpuin geen betere toepassing kan zijn dan het gebruik als toeslagmateriaal in beton. Vaak wordt ook onterecht verondersteld dat dit nodig is in het kader van het streven naar een circulaire economie. Qua imago is hergebruik van beton in beton uiteraard goed, zodat ook de betonindustrie voor een belangrijk deel bijdraagt aan dit beeld.

Nieuwe breektechnieken, stand van zaken

Naast het 'gewone' hergebruik van betongranulaat zijn er meerdere technieken in ontwikkeling om betonpuin zodanig te behandelen dat het oorspronkelijke toeslagmateriaal weer vrijwel in zijn originele staat, dus vrij van cementsteen, teruggewonnen wordt. Deze technieken maken gebruik van het verschil in eigenschappen tussen de cementsteen en het toeslagmateriaal. Het (vrijwel volledig) gehydrateerde cement komt hierbij ook als separate fijne fractie vrij. Voorbeelden van deze technieken zijn het thermisch behandelen (grof betonpuin opwarmen tot > 600 C, waarna het makkelijk mechanisch te verkleinen is), breektechnieken waarbij hoofdzakelijk het cementsteen breekt ('slim breken') en gebruik van een hoge elektrische puls (thermische expansie van de cementsteen op het grensvlak met het toeslagmateriaal c.q. drukgolven, waarbij de treksterkte wordt overschreden). Deze technieken bevinden zich nog in het laboratoriumstadium, maar kunnen in theorie op termijn de traditionele brekers vervangen. Vooral het slim breken, waarvoor meerdere concurrerende technieken in ontwikkeling zijn, lijkt wat technologie betreft kansrijk. De andere technologieën zijn moeilijker op te schalen en/of verbruiken zeer veel energie.

Er worden diverse claims gedaan voor de nieuwe breektechnieken:

• Het energieverbruik en de slijtage van een slimme breker is fors lager dan die van een traditionele breker.
• Doordat het beton wordt gesplitst in de originele componenten past deze nieuwe technologie perfect in een circulaire economie.
• Doordat het zand en grind geëtst zijn door het eerdere gebruik is de hechting tussen de cementsteen en de korrel beter dan bij primair zand en grind, met een hogere druksterkte en dus cementbesparing tot gevolg. De waterbehoefte is niet hoger dan die van primair zand en grind.
• De poederfractie zou nog zodanig veel niet gehydrateerd cement bevatten dat deze vulstof een deel van het cement zou kunnen vervangen.

Conclusie

Veelbelovend, maar nog een lange weg te gaan! Geavanceerde betonrecyclingtechnieken zoals de slimme breker zijn veelbelovende technieken die een bijdrage zouden kunnen leveren aan het verder verkleinen van de milieu-impact van beton. Alhoewel beton reeds volledig wordt gerecycled, vergroten deze technieken de mogelijkheden voor recycling nog verder en leveren de geproduceerde toeslagmaterialen mogelijk een positieve bijdrage aan de betonkwaliteit. Naar verwachting zullen de technieken die zich reeds op laboratoriumschaal hebben bewezen op termijn ook op industriële schaal kunnen worden ingezet.

Groot nadeel van de geavanceerde betonrecyclingtechnieken is dat, waar de cementsteen bij 'gewone' betonrecycling als onderdeel van het betongranulaat mee terug het nieuwe beton in gaat, er bij de geavanceerde recyclingtechnieken een grote aparte poederfractie ontstaat. Deze fractie, minimaal 400 kg per gerecyclede m³ beton, is veel te veel om dit materiaal samen met het gerecyclede toeslagmateriaal in hetzelfde nieuwe beton toe te kunnen passen.

De claim dat deze fijne fractie veel ongehydrateerd cement zou bevatten en kan worden ingezet als vervanger van cement, met CO₂-besparing als gevolg, is niet reëel. Mogelijk is deze fractie wel bruikbaar voor de productie van klinker, de basisgrondstof voor cement, maar de logistieke en milieukosten voor het transport vanaf de sloop/brekerlocaties naar een cementoven zullen dan aanzienlijk zijn. Marktwerking volstaat dan niet voor introductie van deze technologie.

Al met al zijn zowel de milieuvoordelen als de kostenvoordelen van geavanceerde betonrecyclingtechnieken in vergelijking met traditioneel betongranulaat onzeker. Betonhuis Cement geeft daarom voorrang aan het bevorderen van het hergebruik van 'traditioneel' betongranulaat in nieuw beton.

Lees ook

• Waarom verzet de cementindustrie zich tegen aanscherping Emission Trading Scheme (ETS)

• Op weg naar CO₂ neutraal cement