Vernieuwing in de betonindustrie: circulair, zelfhelend en groen
De betonmolen van de toekomst draait in Delft
Beton: we wonen erin, rijden er overheen en gebruiken er jaarlijks zo’n 30 miljard ton van. De helft van alle bouwmateriaal ter wereld is beton. Maar aan het maken en gebruiken van het materiaal zit een enorme CO2-voetafdruk. In Delft wordt daarom gewerkt aan innovatieve oplossingen in de vorm van zelfhelend beton, het circulair recyclen van beton en met mos begroeid beton om steden af te koelen. Maar met innovaties alleen zijn we er nog niet, waarschuwt hoogleraar Bio-adapted and Sustainable Building Materials Henk Jonkers.
Door Jochen Meischke • 20 september 2023
Testopstelling van bio-concrete van Respyre op fieldlab The Green Village © Erno Wientjens
Stedelijke centra als groene oases waar betonnen muren en façades bekleed met mos de temperatuur laag houden en fijnstof afvangen. Zelfhelend beton waardoor scheuren in beton automatisch gevuld worden en zo gevaarlijke situaties en lekkages in tunnels en bruggen voorkomen worden. Voor nieuwbouw wordt lokaal gerecycled beton ingezet, waardoor na sloop van bestaande gebouwen en objecten geen nieuw materiaal gemaakt en aangevoerd hoeft te worden. Het is een greep uit de Delftse innovaties die momenteel getest worden in de echte wereld: op de Afsluitdijk, in Zeelandse waterzuivering en op TU Delft Campus field lab The Green Village.
Hoe belandt een mariene bioloog uit Groningen in de wereld van Delfts innovatief beton? Jonkers moet lachen als hem de vraag gesteld wordt. "Het lijkt niet direct een logische keuze, hè? Ik deed bij het Max Planck Instituut in Bremen onderzoek naar bacteriën die kalksteen afzetten. Zo kwam professor Erik Schlangen, hoogleraar experimentele micromechanica bij de TU Delft, mij op het spoor."
Schlangen werd geïnspireerd door Spaanse onderzoekers die een soort mortel met bacteriën inzetten om nieuw kalksteen te vormen en zo scheuren in standbeelden en monumenten te repareren. Jonkers raakte geïntrigeerd door het idee en verruilde Bremen voor de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen (CiTG) van de TU Delft. Jaren van onderzoeken, uitproberen en testen volgden, met als uitkomst het succesvol ‘meestorten’ van bacteriën in beton, die ‘wakker’ worden wanneer water van buitenaf het beton binnendringt. Deze bacteriën maken vervolgens kalksteen, waarmee de scheurtjes gedicht worden – en het beton weer waterdicht is.
Henk Jonkers in het Betonlab van CiTG © Erno Wientjens
Industrie staat voor gigantische opgave
Jonkers geeft grif toe: voor het avontuur in Delft lonkte, wist hij weinig van beton en duurzaamheid in de bouwsector. Hij verdiepte zich in beide en is er nu van overtuigd dat haast geboden is. "In Europa zijn de doelen zowel helder als ambitieus: in 2035 55% reductie van schadelijke emissies, in 2050 100% circulair. Voor veel industrieën lijkt me dat best haalbaar. Maar voor de bouw is het een gigantische opgave."
Zolang beton aantrekkelijk blijft om mee te werken, zit er een uitdaging in recycling en hergebruik van het materiaal. Recycling van beton levert nu nog relatief weinig milieuwinst op. 80 tot 90% van de milieu-impact van beton zit in cement. Oud beton wordt tot gruis vermalen en vervangt niet het cement in nieuw beton, maar enkel het zand of grind. Cement in beton wordt nog als afval gezien, aldus Jonkers: "Alleen de grote deeltjes in gerecycled beton worden als vervanging voor zand of grind gebruikt. Terwijl dat cement, waar het grootste deel van de CO2-footprint inzit, weggegooid wordt."
Veelbelovend zijn daarom de technologieën van Delftse start-up C2CA en de Amsterdamse Rutte Groep, die beide inzetten op het verlagen van de footprint van beton door een uitgekiende methode van materiaalscheiding. Hiermee kan betonrecycling niet alleen volledig circulair worden geproduceerd, gerecycled beton kan in kwaliteit de concurrentie aan met nieuw geproduceerd beton en kan op locatie worden gemaakt, wat de CO2-uitstoot van vervoer drastisch verlaagt.
Zelfhelend beton: scheuren in beton worden automatisch gevuld en voorkomen lekkages in tunnels en bruggen
Afscheid nemen van het kortetermijndenken
Jonkers is betrokken bij meerdere innovatieve Delftse start-ups die vernieuwing brengen in de betonindustrie. Een daarvan is Green Basilisk, dat zelfhelende beton gebaseerd op Jonker’s uitvinding toepast om scheuren in bestaand beton te repareren of nieuwe, bijzonder waterdichte constructies te maken. Jonkers schetst hoe het zogenoemde bio-concrete van Green Basilisk op meerdere manieren ingezet kan worden. "Je kan bouwen met zelfhelend beton en problemen met scheuren en lekkages voorkomen. Maar in bestaande betonbouw met scheuren kun je ook repareren met bio-concrete."
Academische blik, duurzame oplossingen voor de lange termijn
In de huidige situatie zijn we eigenlijk lineaire, traditionele productiemethodes aan het subsidiëren, betoogt Jonkers: de daadwerkelijke kosten worden niet betaald door producenten en consumenten. "De vraag is: willen we nu al duurzaam zijn? Voor onszelf en toekomstige generaties? Dan moeten we toe naar circulair grondstofgebruik. We moeten af van het kortetermijndenken waarin alleen maar gekeken wordt naar zoveel mogelijk nieuwe grondstoffen verkopen en winstmaximalisatie op de korte termijn."
De academische wereld is doordrongen van de noodzaak tot innovatie om de CO2-uitstoot en milieubelasting van de bouw te verkleinen, en ook in delen van de industrie begint dit door te dringen, ziet Jonkers. "Deze uitdagingen krijgen in Europa gelukkig steeds meer prioriteit. En hoe meer ze op de agenda staan, hoe meer initiatieven ontstaan om tot technische oplossingen te komen. Daarvoor is innovatie op alle fronten nodig: door C2CA’s innovatie in recycling, duurzamer en zuiniger te bouwen met materialen zoals die van Green Basilisk, en door steden te vergroenen met Respyre’s groene mosgevels."
Langetermijndenken staat centraal in al het onderzoek en de innovaties waar aan gewerkt worden aan de TU Delft. Integrale, duurzame oplossingen najagen is een Delfts talent, aldus Jonkers. "We kijken naar oplossingen én mogelijke bijwerkingen. Bedrijven hebben nog wel eens de neiging een probleem als een los iets te beschouwen, wat onmiddellijk opgelost moet worden. Wetenschappers hebben een bredere, integrale blik: welke innovaties leveren de benodigde oplossing? En weten we zeker dat we niet ergens anders een nieuw probleem creëren?"
Jonkers houdt het voor mogelijk dat op een dag beton en de betonindustrie echt duurzaam zijn. "Technisch zijn we in de buurt. De vraag is dus eerder: waarom doen we het nog niet? De bouwsector is van oudsher erg lineair en geneigd vanuit prijs te denken. Dan zit je meer op de korte dan de lange termijn. Dat moet anders, om de doelen voor 2035 en 2050 te halen."
Het Co-Creation Centre, gebouwd op een fundering van gerecycled beton, op fieldlab The Green Village. © Erno Wientjens
Innovatie heeft ademruimte nodig
Regelgeving speelt een enorme rol in het slagen of mislukken van nieuwe methodes en materialen. Jonkers legt uit hoe zelfs goedwerkende innovaties niet makkelijk op de markt raken als bestaande regelgeving in de weg zit. Hij benadrukt het belang van regelluwe omgevingen zoals fieldlab The Green Village, waar het bouwbesluit niet geldt. ‘Daar is ruimte om te testen onder realistische omstandigheden en waardevolle inzichten op te doen.’
Ook wijst Jonkers op de rol van wetgeving. ‘De concurrentiepositie van innovaties kan worden versterkt door - bijvoorbeeld - primaire grondstoffen te belasten of meer belasting te heffen op afval. Zolang je die nu nog verborgen kosten niet meeneemt in regelgeving, lijken deze innovaties duurder.’
Jonkers pleit daarom voor een soort innovatieplicht in grote projecten. ‘Opdrachtgevers van grote bouwprojecten zouden van hun aannemers kunnen eisen dat een bepaald percentage ingezet wordt voor innovatie. Dan ontstaan mooie dingen: veelbelovende innovaties worden ingezet in grote, uitdagende infrastructurele projecten. Dáár bundelen we dan de kennis en expertise van universiteit en industrie samen als innovatieve pioniers – op de bouwplaats.’
