Al decennialang is beton het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Betonpuin recyclen gebeurt wereldwijd echter nog maar mondjesmaat, terwijl bestanddelen zoals zand en grind schaarser worden en de winning ervan de natuur schaadt. In het kader van een Europees onderzoeksproject bedachten studenten en medewerkers van de faculteit Bouwkunde wat je zoal van herwonnen ingrediënten kunt maken. Van waterdoorlatend plaveisel tot energieopwekkend straatmeubilair: betonpuin biedt perspectief.
Henri van Bennekom is docent en onderzoeker bij de sectie Architectuur van de Faculteit Bouwkunde. Namens de TU Delft gaf hij met enkele collega’s vanaf 2017 uitvoering aan het Europese onderzoeksproject Secondary Raw Materials for Concrete Precast Products (SeRaMCo). Een belangrijk motief voor het project, legt hij uit, is toenemende schaarste. Want, ja, ook de ingrediënten van een alledaags bouwmateriaal zoals beton raken een keer op. “Neem zand, dat is over de hele wereld gewild. In India is de vraag naar zand momenteel driemaal zo groot als de voorraad. Er heeft zich een heuse zandmaffia ontwikkeld die zand wint, ook in kwetsbare natuurgebieden, en verscheept naar landen als India en Indonesië.” In Nederland leidt aanhoudende ‘zandhonger’ ertoe dat voortdurend zand uit zee en rivieren wordt gehaald. “De natuurlijke zandbalans wordt hierdoor verstoord.” Behalve als bouwgrondstof wordt zand bijvoorbeeld gebruikt om wegen op te hogen of voor drainage. Voor de instandhouding van de kust is steeds meer zand van de zeebodem nodig. “Het grind en het steenslag die als granulaat in beton worden verwerkt, komen ook uit de natuurlijke omgeving. Voor granulaat uit betonpuin hoef je echter geen rotsen te slopen. Dat is dus een duurzaam alternatief.”
Recepten
Er zijn, kortom, gegronde redenen om de grondstoffen van beton zoveel mogelijk terug te winnen en opnieuw te gebruiken. Maar hoe gaat dat dan in zijn werk? Hoe zit het met de kwaliteit? Wie neemt de secundaire materialen af? En wat zijn mogelijke toepassingen? In het SeRaMCo-project heeft een consortium van kennisinstellingen en bedrijven uit de Beneluxlanden, Frankrijk en Duitsland naar mogelijke antwoorden gezocht. Onderzoekers van verschillende universiteiten ontwikkelden verschillende recepten, specialisten in prefab-producten probeerden ze uit. TU Delft werd gevraagd om tien innovatieve producten te bedenken. “Dat is gelukt”, meldt Van Bennekom nu het project bijna is afgesloten. “Materialen uit gerecycled beton blijken van dezelfde kwaliteit te zijn als originele materialen. Goed nieuws, natuurlijk, maar hergebruik in gangbare elementen en constructies is op zich niet innovatief. We hebben daarom gezocht naar andere manieren om betontoepassingen te laten bijdragen aan een duurzaam gebouwde wereld.”
Waterverbruik
Aan de faculteit Bouwkunde verzorgt Van Bennekom onder meer een vak ‘Making’ waarin masterstudenten met beton leren werken. “Ze experimenteren met verschillende mengsels en maken bekistingen.” Met studenten en collega’s aan de faculteit bedacht Henri voor SeRaMCo onder meer een met zout water gemaakt betonnen element, te gebruiken in kustverdedigingswerken en dijkversterkingen. “Op zoet water, de bron van drink- en irrigatiewater, moeten we zuinig zijn. De wereldwijde productie van beton gaat echter gepaard met een enorm zoetwaterverbruik.” Het dagelijks verbruik, rekent hij voor, staat gelijk aan twee liter water per dag voor alle zeven miljard wereldburgers. “Gerecycled beton dat met zout water is gemaakt, trekt dus een veel minder zware wissel op de mondiale watervoorraden.” Aangezien zout water niet samengaat met een metalen wapening, is deze vorm van hergebruik alleen van toepassing op ongewapend beton. Onder de tien producten bevinden zich ook verschillende ontwerpen voor permeabel plaveisel. Straten en pleinen met waterdoorlatende verharding kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan een klimaatbestendiger gebouwde omgeving doordat acute wateroverlast wordt voorkomen en regenwater – dat in tijden van droogte hard nodig is – niet via het riool verloren gaat maar in de bodem wordt opgeslagen.
Warme wal, koude bank
Een andere tot de verbeelding sprekende vondst van zijn team is een geluidswal van gerecycled beton die in thermische energie voorziet. “Door kilometerslange in het beton verwerkte slangetjes loopt ’s zomers water dat via het beton wordt opgewarmd en middels ondergrondse warmte-koudeopslag ’s winters het achter de geluidswal gelegen dorpje verwarmt.” Niet minder ambitieus is het idee van energieopwekkend straatmeubilair. Henri’s team ontwierp en bouwde een betonnen bank die stroom genereert. “We maken in feite gebruik van de thermische eigenschappen van verschillende materialen. Zware, steenachtige materialen warmen bijvoorbeeld veel minder snel op dan metalen maar, eenmaal warm, houden ze die warmte lang vast. In het geval van de betonnen geluidswal maken we dankbaar gebruik van die eigenschap. Voor de bank geldt dat we juist het temperatuurverschil tussen de materialen benutten.”
De bank is uitgerust met metalen plaatjes die in de stralen van de ochtendzon supersnel opwarmen ten opzichte van het ’s nachts gekoelde beton. Hoe harder de zon schijnt, des te heter het metaal wordt. “Zogenaamde Peltier-elementen zetten het verschil tussen de warmte van het metaal en de koude van het beton om in elektriciteit. We hebben die wisselwerking getest en verwerkt in een mooi ontworpen straatmeubel van vier meter lang.” Door middel van LED-lampjes verlicht de bank in feite zichzelf, op eigen kracht, vertelt Van Bennekom. “Surplus stroom die bijvoorbeeld ’s zomers wordt opgewekt, gaat naar een batterij. We hopen dat er genoeg stroom is om er een mobieltje mee op te laden.” Twee banken zijn in het voorjaar van 2021 klaar voor gebruik. Van Bennekom hoopt dat één exemplaar een prominente plek in Delft krijgt. “Op de campus van de universiteit. Of liever nog op een centrale locatie zoals de Markt of voor de ingang van het centraal station, als een zichtbaar en bruikbaar symbool van Delft kennisstad. Dat zou geweldig zijn.”
Paviljoen en parcours
Opdat iedereen de bruikbaarheid en voordelige eigenschappen van het gerecycled materiaal aan den lijve kan ervaren, hebben de projectpartners bij wijze van pilotprojecten drie andere Delftse ontwerpen uitgevoerd. Nabij het Franse Thionville, net over de grens met Luxemburg, staat sinds kort een fraaie betonnen keermuur met daarin verwerkt de tekst ‘Thionville- Porte de France’. “Het object laat zien dat het materiaal expressieve mogelijkheden biedt en mooi kan worden afgewerkt.” In Pirmasens, op de campus van de Hochschule Kaiserslautern, staat sinds 2021 een paviljoen met een vloer, panelen, dak en banken van gerecycled materiaal. “Een beschutte plek in een parkachtige omgeving waar studenten en medewerkers even tot bezinning kunnen komen.” Seraing, nabij Luik, wordt in de loop van het jaar verrijkt met een parcours voor street runners. “We hebben een hele reeks betonnen elementen bedacht die samen twintig objecten vormen. Ze nodigen uit tot allerlei vormen van beweging. Het is echt een flink parcours, ik denk dat straatgymnasten er heel blij van worden.”
Koudwatervrees
Een niet te onderschatten verdienste van dit project, benadrukt Van Bennekom, houdt in dat wetenschappelijk is aangetoond dat koudwatervrees voor de toepassing van uit beton gerecycled materiaal onnodig is. “Duurzaamheidstesten en dergelijke maken duidelijk dat dit materiaal voldoet aan de geldende normen en eisen. In Nederland en Duitsland begint het recyclen van beton, steen en keramische bouwmaterialen gangbare praktijk te worden, maar in andere Europese landen valt in dit opzicht nog veel terrein te winnen. Elders op de wereld trouwens ook. Let wel, er wordt meer gebouwd dan gesloopt. Gerecycled materiaal kan slechts in een deel van de vraag voorzien.”
Intussen is er voor de bank al serieuze belangstelling. “Het bedrijf Geelen Beton, dat het prototype sponsort, wil er wel een paar in productie nemen. Er zijn al bestellingen geplaatst.” Volgens Van Bennekom worden de extra kosten die het transporteren, sorteren, reinigen en malen van sloopafval met zich meebrengt ten opzichte van traditionele betonproductie almaar lager omdat de industrie almaar slimmer te werk gaat. Bijvoorbeeld door deze activiteiten lokaal, zelfs on-site, te organiseren. “De vraag is of die 2 tot 3 euro die een kuub gerecycled materiaal meer kost het niet dubbel en dwars waard is gegeven het verkregen behoud van de natuurlijke omgeving en de waarde die dat vertegenwoordigt. Het antwoord gaf de Club van Rome al in 1972, in het rapport The Limits to Growth. De houdbaarheidsdatum van onze lineaire economie en onderliggende groeimodellen is eigenlijk allang verstreken.”
