De afvalkringloop van beton sluiten
Er is geen materiaal dat zo alom is vertegenwoordigd als beton. Helaas blijven de wereldwijde recyclingpercentages laag en wordt het betonafval gestort of in laagwaardige toepassingen gebruikt. De TU Delft start-up C2CA (dat staat voor Concrete 2 Cement and Aggregates) heeft ambitieuze plannen om dat drastisch te veranderen. "We willen een volledig gesloten kringloop voor beton creëren waarin betonafval voor 100% kan worden geüpcycled."
Door Jochen Meischke • 21 september 2023
© C2CA
Het recyclen van beton brengt serieuze technische uitdagingen met zich mee. Beton bestaat uit cement, water, grind en zand. Om dit goed te recyclen moet je deze elementen weer scheiden, zo legt Thomas Petithuguenin, de net benoemde CEO van C2CA uit. "Puin van een bouwplaats kan natuurlijk ook veel ander materiaal bevatten. We moeten het dus eerst scheiden van sloopafval en andere materialen, zoals bakstenen."
Belangrijkste technologieën om betonafval te verwerken
Zelfs als beton goed is gescheiden van het overige afval, dan blijven er nog uitdagingen. Cementbrij bindt water met de andere grondstoffen die in beton zitten. Er zijn diverse methoden om dit aan te pakken zegt Petithuguenin, "Je kunt zuur gebruiken of elektrostatische pulsen of, wat wij doen, thermische schokken toepassen. Dit komt doordat een snelle verhoging van de temperatuur de binding tussen de materialen verzwakt en de afzonderlijke deeltjes worden gescheiden."
Hoe het werkt
De benadering door C2CA berust op twee essentiële technologieën: Advanced Dry Recovery (ADR) [geavanceerde droge terugwinning] en een Heating Air and classification System (HAS) [verwarming van lucht en classificatiesysteem]. ADR maakt gebruik van een mechanisch systeem om gebroken beton te sorteren in drie stromen materiaal: grof toeslagmateriaal, zand en fijne producten. Een uniek en gepatenteerd aspect van het ADR-systeem van C2CA is het feit dat zij dit bepaalde afval in een relatief natte staat kunnen afbreken. Nadat het grove en fijne toeslagmateriaal is gescheiden, treedt het HAS in werking. In een reactor wordt lucht gebruikt voor warmteoverdracht en om ongewenste materialen (zoals hout en kunststof) te scheiden en deze uit het zand en het fijne product te verwijderen. Tegelijkertijd wordt vocht verwijderd. Het eindresultaat: schone grondstoffen om nieuw beton te maken.
Thomas Petithuguenin © C2CA
Uitdagingen het hoofd bieden in Europa en daarbuiten
Een kwart van het gereguleerde afvalvolume in Europa bestaat uit beton. Het continent produceert jaarlijks meer dan 300 miljoen ton bouw- en sloopafval. Er blijven praktische uitdagingen bestaan bij het recyclen van beton, legt Petithuguenin uit. "Voorsorteren is bij de recycling van beton nodig om het economisch haalbaar te maken. In Nederland zijn er bijvoorbeeld voorschriften voor selectieve sloop. Het sorteren van materialen vindt dus al plaats op de bouwplaats. Het afval gaat naar een installatie met brekers, waar we de C2CA-technologie kunnen toepassen."
Andere landen hebben andere processen. Zo heeft Griekenland minder voorschriften en daar zijn stortplaatsen nog steeds in gebruik. "Als we daar dus willen recyclen, dan moeten we het proces van sorteren, beoordelen en voorbewerken eerst ontwikkelen voordat we onze technologie kunnen toepassen. "De betreffende kosten zijn volledig anders", legt Petithuguenin uit. Tegelijkertijd ziet C2CA mogelijkheden in landen als India en China. "In die markten bestaat er een grote interesse in het recyclen van beton."
Het belang van voorspellingen op de lange termijn
In theorie kan gerecycled beton op dezelfde manier worden gebruikt als 'maagdelijk' (nieuw) beton. Maar Petithuguenin waarschuwt dat er nog uitdagingen bestaan. "Op dit moment hebben we in Nederland veel referentieprojecten die ons inzicht geven in bijvoorbeeld waterabsorptie. Er zijn natuurlijk ook bedenkingen van aannemers en vastgoedontwikkelaars over de prestaties op de lange termijn. Het is voor ons dus belangrijk om betrouwbare voorspellingen op de lange termijn te kunnen doen. Om een nieuwe technologie te omarmen, moet je sociale en psychologische barrières doorbreken voordat het echt groot kan worden."
Bouw minder, bouw slimmer
Uiteindelijk, zo redeneert Petithuguenin, is er een urgente noodzaak om gebouwen langer te gebruiken, bouw minder en bouw slimmer. Hij benadrukt dat er meerdere veelbelovende materialen en opties zijn om beton te maken met bronnen in de buurt en zo energie te besparen. "Neem bijvoorbeeld vliegas en slakken: bijproducten van staalfabrieken en kolen. Deze kunnen bij de productie van beton worden gebruikt. Als ze in de buurt zijn van waar je het beton nodig hebt, kun je echt besparen op de uitstoot als gevolg van logistiek."
Overheden spelen een grote rol in het ontwikkelen van normen en ook hier kunnen grote voordelen worden behaald. "De huidige praktijk van downcycling, zoals stortplaatsen en vulmateriaal voor wegen, kan door voorschriften worden tegengegaan door grenzen te stellen aan vastgelegd koolstof in gebouwen of door het recyclen van materialen in de bouw te verplichten", onderstreept Petithuguenin.
“De doelen die we in Europa voor 2030 hebben en het Betonakkoord in Nederland - ook voor 2030 - dat zijn volgens mij de echte aanjagers van innovatie.”
Thomas Petithuguenin
Nieuwe technologie moet de strijd aangaan
Petithuguenin prijst de mentaliteit van voorop lopen die hij in Nederland tegenkomt. Als start-up is het krijgen van mogelijkheden om te testen en valideren enorm belangrijk. Voor de fundering van het Co-Creation Centre op het TU Delft fieldlab The Green Village heeft C2CA bijvoorbeeld gerecycled beton toegepast. "Referenties van een eindgebruiker zoals deze zijn echt waardevol. The Green Village is uniek in dit opzicht, omdat voor het terrein geen standaardregels en bouwbesluit voorschriften gelden. Ook op de Afsluitdijk testen we enkele toepassingen van gerecycled beton. Op dit moment presteert het beter dan nieuw beton. Het is geen magie, het materiaal gedraagt zich net even anders dan normaal beton." En glimlachend: "En in dit geval zelfs beter. Er is een toename van de druksterkte."
Nieuwe technologie kan moeite hebben om een voet aan de grond te krijgen in een gevestigde industrie of economie, vanwege conservatieve meningen, schaalvoordelen of risicomijdende partners. Overcapaciteit speelt ook een rol, merkt Petithuguenin. "De meeste cementfabrieken draaien niet op volle capaciteit. Maar ze werken ongelooflijk efficiënt."
Toekomstige doelen bevorderen innovatie
C2CA streeft ernaar om een paradepaardje in Nederland te creëren, een knooppunt voor volledige verwerking van betonafval. Hier worden varianten getest voordat referentie-installaties wereldwijd worden opgezet, waaronder in de Verenigde Staten. "We moeten uitzoeken wat schaalbaar is, minder afhankelijk van materiaal worden en de kennis verbeteren over het recyclen van materialen", zegt Petithuguenin.
Op de vraag hoe haalbaar de doelen voor Europa in 2050 zijn (volledige circulariteit), moet Petithuguenin lachen. "Ik zou willen dat het zo is! Maar als milieubeschermer ben ik realistisch over de beperkingen van de technologie. We moeten onze economie, maatschappij en ons gedrag veranderen en minder produceren. Vanuit die optiek kijk ik liever naar de kortere termijn, ongeveer de eerste vijf jaar. Welke tools en mechanismen hebben we om deze doelen te bereiken? De doelen die we in Europa voor 2030 hebben en het Betonakkoord in Nederland ook voor 2030, die zijn volgens mij de echte aanjagers van innovatie."
