naar top
Menu
Logo Print
29/11/2017 - MARC VAN THIENEN

DUURZAAM VAN PRODUCTIE TOT HERGEBRUIK

Infrax in Torhout
Gebouw van Infrax in Torhout, met betonkernactivering

“DUURZAAMHEID LIGT NIET ALLEEN IN HET MATERIAAL ZELF. MEN MOET DE HELE CONTEXT BEKIJKEN"

Tot omstreeks de helft van deze eeuw zal de wereldbevolking alleen maar toenemen. Het is dus noodzakelijk om op een verstandige manier om te gaan met grondstoffen en energie om het evenwicht te bewaren tussen de beschikbare materialen en de menselijke behoeften. Duurzaam bouwen impliceert dan ook een aanpak van het bouwproces waarbij er gekeken wordt naar de hele levenscyclus van een bouwwerk.

design trappen

BELANG VAN DE CONTEXT

“Een twintigtal jaren geleden begon men materialen tegen elkaar uit te spelen," vertelt Noël Naert van Febelcem, “maar intussen is het besef gegroeid dat de duurzaamheid van een materiaal niet louter met het materiaal zelf te maken heeft. De hele context moet bekeken worden. Daarvoor hebben we ons oor te luisteren gelegd bij de academische wereld. Zij kwamen tot de conclusie dat er vooral bekeken moet worden of de constructie als geheel duurzaam is. Pas dan kun je een evaluatie maken van de volledige levenscyclus, vanaf de bestanddelen over de productie van het bouwmateriaal tot de uiteindelijke constructie, en vanaf de ingebruikneming tot en met de sloopfase."

“In elke constructie worden verschillende materialen samen gebruikt", voegt Naert toe. “Een gevelschil bestaat bijvoorbeeld uit diverse lagen, die elk hun eigen functie hebben. De grote droom is dan ook om een materiaal te ontwerpen dat al die functies verenigt. Met beton is dat al deels mogelijk, bijvoorbeeld met lichtdoorlatend, isolerend beton dat voldoende massa heeft om thermische schommelingen op te vangen. In Zwitserland en Oostenrijk zijn er trouwens al projecten met betonwanden die niet meer dan 50 centimeter dik zijn, maar waarin alle functies vervat zitten die in een 'klassieke' wand door verschillende materialen vervuld worden (binnenbepleistering, dragende structuur, isolatie, luchtspouw, parament en buitenbekleding). Dat is de ultieme vertaling van een duurzaam materiaal."

“Een bijkomend element van duurzaamheid is de recycleerbaarheid van een materiaal: in hoeverre kan het na zijn levenscyclus opnieuw tot een grondstof verwerkt worden? Eigenlijk evolueren we steeds meer naar een situatie waarbij de verschillende gebouwonderdelen een eigen digitale identiteitskaart hebben waarop de technische prestaties beschreven staan."

PRODUCTIE

Grondstoffen

De grondstoffen voor beton zijn veelal natuurlijke materialen die plaatselijk te vinden zijn en wereldwijd in voldoende hoeveelheden beschikbaar zijn. Door de massale toepassing van beton is de milieubelasting in absolute cijfers echter zeker niet gering te noemen en moet er gedacht worden aan 'groenere' grondstoffen. Daarbij is het gebruik van secundaire grondstoffen zeker toe te juichen. Restproducten van de hoogovens en elektriciteitscentrales worden zo gevaloriseerd als vervangproducten in cement en beton, waardoor het milieu finaal minder belast wordt. In dezelfde geest wordt er al decennialang onderzoek uitgevoerd op het recycleren van betonpuin als nieuwe grondstof.

CO2-emissie beton
CO2-emissie beton

CO2-emissies

De milieubelasting van beton wordt voor ongeveer 80% grofweg veroorzaakt door de productie van het cement. Cement mag dan wel bestaan uit natuurlijke grondstoffen, maar om het geschikt te maken als bindmiddel voor beton, ondergaat het een verhittingsproces waarbij er massaal CO2 vrijkomt bij de omzetting van mergel, klei of kalksteen (CaCO3) in calciumoxide (CaO) en koolstofdioxide (CO2). Om de cementoven te voeden, worden er veelal ook fossiele brandstoffen gebruikt, waarbij er ook nog eens CO2 geproduceerd wordt. Wereldwijd zou de cementproductie op die manier verantwoordelijk zijn voor maar liefst 5 tot 7% van alle CO2-emissies, al worden er in Europa heel wat inspanningen gedaan om dat te reduceren. Die focussen enerzijds op de samenstelling en de bindingsreacties van het cement en anderzijds op het gebruik van biomassa en alternatieve brandstoffen voor de cementovens.

 CO2-absorptie

“Stond vroeger vooral de CO2-uitstoot van de cementproductie centraal," benadrukt Naert, “dan is er vandaag gelukkig ook aandacht voor beton als afzinkput van CO2. Het materiaal reageert namelijk met CO2 en vormt zo weer calciumcarbonaat of kalksteen. Dat proces heet carbonatatie."

“Bij Febelcem wisten we al langer dat beton een deel van de CO2 die bij de cementproductie wordt uitgestoten, weer opslaat," geeft Naert toe, “maar we dachten dat de hoeveelheid varieerde van enkele procenten tot 25%, afhankelijk van de blootstelling van het beton aan de buitenlucht. Nu komt men echter tot het besluit dat we over veel grotere hoeveelheden spreken, zelfs tot 43%. Onderzoekers berekenden dat er in 2013 alleen al een kwart gigaton koolstof werd vastgelegd. Dat is gigantisch en dat zou betekenen dat beton in een langer tijdsperspectief een veel milieuvriendelijker product is dan vaak wordt gedacht."

BOUW

Voorbeeld van UHPC in gebouw
Een recent voorbeeld van de toepassing van UHPC in gebouwen is de constructie van de betonnen elementen voor het museum J4 in Marseille

Op maat

Beton onderscheidt zich verder omdat het 'op maat' gemaakt wordt, specifiek voor een welbepaalde toepassing. “Bij de productie van beton kan de toepassing al in het achterhoofd gehouden worden", zegt Naert. “De eenvoudige basisformule van beton biedt zoveel mogelijkheden dat je in functie van de toepassing de meest adequate oplossing kunt zoeken en vinden."

Transport

Beton is verder ook een materiaal dat steeds 'dichtbij' gevonden kan worden. Naast het eerder aangehaalde 'beperkte' transport van de grondstoffen is ook de afstand waarover de specie vervoerd moet worden door een dicht netwerk van productie-eenheden tot een minimum herleid. Dit zal zeker de duurzaamheid van een betonnen structuur positief beïnvloeden, als men dit vergelijkt met de transportkosten van alternatieve bouwmaterialen.

Afval

Wat eveneens positief werkt, is het feit dat er op de bouwplaats in principe weinig of geen afval van beton achterblijft. Resten van betonspecie die niet gestort werden, gaan terug naar de centrale, waar ze voor een groot deel gerecycleerd kunnen worden, hetzij in bijvoorbeeld de stort van stapelblokken, hetzij in een bezinkingsbekken waar water en vaste substanties gescheiden worden, voor die weer in het productieproces ingezet kunnen worden als proceswater en toevoegsel.

GEBRUIK

Eigenschappen

Wellicht meer nog dan de productie- en de bouwfase, is de gebruiksfase doorslaggevend voor het energieverbruik en de duurzaamheid. Louter gebruikmakend van de inherente eigenschappen van klassiek beton, scoort dit materiaal al goed. Een grote thermische massa geeft het beton de mogelijkheid om warmteregulerend op te treden. Een verschuiving van de piektemperatuur met enkele uren verhoogt in belangrijke mate het thermische comfort van de bewoners en dit kan de CO2-uitstoot van de energie die nodig is om de lucht in het gebouw te koelen of te verwarmen, met 50% reduceren. De hoge massa van beton biedt van nature ook een uitstekende geluidsisolatie en afhankelijk van de oppervlaktestructuur kan dit materiaal ook goed geluid absorberen. De combinatie massa/structuur kan het geluid voldoende temperen om te voldoen aan zelfs strenge geluidsnormen. Beton heeft ook een uitstekend brandgedrag; het is onontvlambaar en onbrandbaar. Bij een brand is beton lange tijd tegen de vlammen bestand en is het instortingsgevaar dus beperkt.

Innovatieve technieken

micro-pcm-korrels
De micro-PCM-korrels (PCM = Phase Changing Material) kunnen gebruikt worden bij verschillende standaardbouwmaterialen zoals gips, cement en houtvezels. Doordat de wax ingekapseld wordt in een sterk acrylpolymeerbolster, kan de functie om warmte te absorberen, voor tientallen jaren gegarandeerd worden

Bovenop het toepassen van een goede thermische isolatie, een perfecte luchtdichtheid van het gebouw en het gebruik van milieuvriendelijke verwarmings- en koelingsinstallaties, kan beton als bouwmateriaal ook een belangrijke bijdrage leveren. Mooie voorbeelden van innovatieve toepassingen op dat vlak zijn betonkernactivering en, misschien minder bekend, het gebruik van PCM's (Phase Changing Materials) in beton. Daarbij wordt gebruikgemaakt van latente warmte: de faseverandering van de PCM's zorgt voor een koelend effect van een ruimte bij een oplopende temperatuur (smelten van de PCM = opname van warmte uit de omgeving) en het opwarmen van dezelfde ruimte bij een dalende temperatuur (stollen van de PCM = afgifte van warmte aan de omgeving). Terwijl het gebouw vroeger enkel de functie van gebouwschil vervulde, wordt deze schil nu dus meer en meer gebruikt als actief element in de warmtehuishouding van een gebouw. Men spreekt dan over thermisch actieve gebouwen of TAG's.

productie stapelblokken
Nuttig gebruik van restspecie beton bij de productie van stapelblokken

HERGEBRUIK

Tweede leven

De 'keten' van een gebouw moet eens gesloten worden. Het spreekt voor zich dat de afbraak van een gebouw na enkele decennia, zelfs met volledige recyclage van materialen, het milieu meer zal belasten dan wanneer men eenzelfde gebouw langer kan gebruiken of hergebruiken. Er zijn maar weinig bouwmaterialen die de technische levensduur van beton kunnen benaderen. In de praktijk overleeft beton inderdaad meestal de beoogde gebouwlevensduur. Het leent zich dan ook uitermate goed tot het aanpassen van een gebouw aan een 'tweede leven'. Er zijn voorbeelden bekend waarbij twee appartementen in een betonnen skelet samengevoegd worden tot één appartement of waarbij er van een oud industrieel complex in de betonbouw een modern kantoorpand gemaakt werd.

De verlenging van de functionele en economische levensduur van een gebouw wordt vooral bepaald door de draagconstructie. Die moet, anticiperend op toekomstige of alternatieve functies en indelingen, zodanig ontworpen worden dat een herbestemming van het gebouw zonder grote constructieve problemen kan plaatsvinden.

Recyclage

Moet een betonnen gebouw dan finaal toch onder de sloophamer, dan is de fractie beton volledig recycleerbaar en kan het bijdragen tot een groenere grondstof voor nieuwe betontoepassingen.