Geopolymeer gaat stevig helpen de CO2-reductiedoelstellingen haalbaar te maken.
“Het industriële proces van portlandcementproductie is al bijna 200 jaar vrijwel onveranderd en naar huidige inzichten veel milieubelastender dan noodzakelijk.” Aan het woord zijn Jos Kronemeijer, Kamel Arbi en Erik van Weesep. We spreken hen als de drie-koppige directie verbonden aan Sustainable Concrete Solutions (SCS) BV, een nieuwe onderneming opgericht om de betonwereld alternatieve cementeuze bindmiddelsystemen aan te reiken waarmee fors lagere CO2 emissies goed en duurzaam haalbaar zijn.
Deze specialisten hebben iets bijzonders in handen: een bindmiddeltechnologie om aannemers en betonproducenten te helpen de almaar strenger wordende MKI-criteria voor beton met hun geopolymeren en hybride-cementen invulling te helpen geven zònder dat de hen vertrouwde productieprocessen of product-prestaties ingrijpend hoeven veranderen. Erik van Weesep: “SCS heeft zich als nieuwkomer ten doel gesteld alternatieve cementeuze bindmiddelsystemen te ontwikkelen en deze voor een zo breed mogelijke groep afnemers in de markt beschikbaar te maken. Een recente ‘pilot’ in de vorm van constructief-gewapend geopolymeerbeton in een spoorweg-onderdoorgang van de Gemeente Heiloo, met steun van ProRail en Rijkswaterstaat vanuit ‘de Klimaat-enveloppe’ mogelijk gemaakt, heeft bij alle stakeholders, een honger naar méér veroorzaakt”.
Waarom kiezen voor Geopolymeerbeton?
“Het is belangrijk je te realiseren dat fabrieksmatige bereiding van Portland-clinker (het centrale bestanddeel in alle ‘traditionele cementen’) een grote CO2-emissie veroorzaakt; op wereldschaal wordt hieraan zelfs ruim 8% van alle antropogene emissie toegeschreven”, zo meldt Kamel Arbi. De oorzaak is gelegen in de enigszins archaïsche combinatie van gebruik van grote hoeveelheden fossiele brandstof voor het bereiken van zeer hoge temperaturen in een cementoven waardoor in dit zgn. ‘calcineerproces’ letterlijk CO2 uit de mergel-kalksteen kan worden gebrand. SCS hanteert echter een alternatieve technologie om middels zogenaamde ‘alkalische-activering’ tot een alternatief type ‘cementeus bindmiddel’ te komen waarbij niet op basis van ‘hydratatie maar op basis van ‘polymerisatie’ een vergelijkbaar sterk en betrouwbaar ‘geopolymeer-cement’ ontstaat.”
Er is geen reden meer om niets te doen
SCS directie en medewerkers zijn de diepe overtuiging toegedaan, net als een toenemend aantal experts in de sector, dat Geopolymeer een niet-meer-weg-te-denken ‘nieuwe loot aan de boom’ is in de wereld van cementeuze bindmidddelsystemen voor vervaardiging van grouts, mortels en beton. Zaken als planeet-omvattende klimaatveranderingen, nog-steeds toenemende bevolkingsomvang en daarmee samenhangende grondstoffen- en reststoffenproblematiek hebben een kentering in ons denken teweeggebracht over leefbaarheid van onze planeet en eindigheid van primaire grondstoffen, waardoor ingrijpen noodzakelijk is geworden. “De doelstellingen geformuleerd in het nationale Klimaatakkoord en de hieruit volgende ambities om de CO2-uitstoot in alle maatschappelijke geledingen (en dus ook de betonwereld) drastisch terug te brengen, maken geopolymeerbeton met haar significant lagere CO2-emissieprofiel en gelijktijdig hoge TRL-niveau (technology readiness level; een graadmeter voor marktimplementatie van nieuwe technologie) tot een snel realiseerbare oplossingsrichting”, schetst Jos Kronemeijer.
Kamel Arbi legt de werking uit: “Geopolymeer wordt gevormd door een combinatie van ‘reactieve minerale poeders’ (zgn. alumino-silicaten of ‘precursors’) en toevoeging hieraan van alkalische stoffen (zgn. ‘activators’) in een waterig milieu (zoals elke verse betonspecie), waarbij tot slot de overige voor beton bekende toeslagmaterialen zoals zand en grind in bekende proporties worden samengevoegd. Geopolymeer is echter een populaire verzamelnaam geworden voor een zeer brede groep aan grondstofcombinaties die eigenlijk de technisch correctere term ‘Alkalisch geactiveerd Cementeus Materiaal (AACM) zouden mogen voeren, maar de naam ‘geopolymeer’ is korter en licht mogelijk ‘beter in het gehoor bij een breed publiek’ waardoor het een populaire verzamelterm is geworden. SCS ontwikkelt zelfstandig cementeuze bindmiddelsystemen die als alternatieve grondstof voor ‘generieke betonsoorten’ kunnen worden beschouwd, maar ze doet dat óók voor recepturen voor ‘speciale betonsoorten’ zoals bijvoorbeeld voor toepassingsbereiken waar buitengewone brand- en/of explosiebestendigheid (verkeerstunnels, petrochemie-sector en defensie) danwel sterk-verhoogde weerstand tegen chemische aantasting (chemische procesindustrie en RWZI’s) een grote rol spelen.
Maatschappelijk verantwoord werken naar een nieuw niveau getild
“Wij willen met SCS heel bewust de betonproducenten een weg tonen naar véél meer grondstoffen waarmee óók geopolymeer te maken is. We moedigen hen dan aan ook om regionale ‘precursor-bronnen’ te overwegen in de vorm van lokale sedimenten zoals klei en havenslib, maar óók industriële reststoffen die alumino-silicaten bevatten waardoor de reststoffenproblematiek kan worden verlicht. Hiermee ontstaat een sterkere ‘social return’ in regionale grondstoffen en gelijktijdig wordt een interessante reductie op CO2-emissie vanuit transport van dezelfde grondstoffen mogelijk omdat die plotseling niet meer uit een ver buitenland hoeven komen. Een reeks aan onvoorzien gunstige milieueffecten”, licht Van Weesep toe.
Grotere rekbaarheid van prestatie-criteria
“In de wereld van de betonbouw is het besef aan het indalen dat er werk gemaakt moet worden met gebruik van materialen met betere MKI-scores en beter levenscyclusprestaties, met gebruik van minder primaire materialen en minder niet-hernieuwbare energie-input en ook beduidend betere mogelijkheden voor circulaire herinzet” vervolgt Kronemeijer. “Een bij navraag veel opgegeven reden om bij traditioneel cementbeton te willen blijven, blijkt vaak gebaseerd op een perceptie van ervaringszekerheid en gevoelens van ‘vertrouwdheid’ met bestaande normen en regelgeving die dat zou bieden. SCS onderkend deze perceptie en onderschrijft de waarde van collectieve ervaring verpakt in normen die veiligheid en robuustheid helpen borgen, maar vindt die nóg waardevoller als daar voor de naderende (afgedwongen) verandering eens prestatie-criteria gekoppeld kunnen worden en niet -zoals nu vaak het geval bij veel productcertificatie, een ‘verondersteld toereikend presteren’ wordt toegeschreven op basis van doorgestapelde deel-ervaringen die dat aannemelijk zouden mogen maken zonder dat het eindresultaat wordt geverifieerd op conformiteit aan vermeende eigenschappen zoals geschiktheid voor bepaalde expositieklassen.
Gelijkwaardigheid en ontwerpconformiteit garandeerbaar
Veel innovatieve bindmiddelsystemen worden niet op hun merites beoordeeld omdat bestaande cementnormen hen niet (h)erkennen en dat leidt tot drempels om juist die toekomstige ervaringsbasis uit te kunnen breiden. SCS beschouwd ‘prestatie-certificatie’ waarbij validatie en verificatie aan het gerede product plaatsvindt tegen vooraf gedeclareerde prestaties en eigenschappen, als het voorlopig enige type kwaliteitsverklaring wat de markt en met name de verzekeraars voor de eindgebruikers kan helpen gefundeerd vertrouwen te krijgen.
SCS ziet het verbinden van ‘prestatie-certificaten’ aan haar bindmiddelsystemen dan ook als logische consequentie en voorlopig de enige en meest vertrouwen-biedende kwaliteitsverklaring om de impasse van onbekend-maakt-onbemind die altijd verbonden is aan innovaties, te kunnen overbruggen. Daarmee kan geopolymeerbeton van een normatief achtergesteld product in één keer een product met gevalideerde conformiteit aan ontwerpcriteria worden en wordt een achterstand in één keer een voorsprong.
Wanneer we kijken naar de verwerkingsaspecten van geopolymeerbeton, dan komt het tijdsraam soms in beeld wat in actuele cementnormering vermeende restricties oplegd door te stellen dat cement bij 20˚ Celsius niet binnen één uur mag verharden; bij geopolymeer kan dat tijdsraam eveneens volledig, maar breder dan bij traditionele cement, op klantwens worden aangepast. Van Weesep: “De wens om het verwerkingstijdraam sterker te kunnen sturen is groot bij verwerkende partijen; geopolymeerbeton voldoet aan die wens en desgewenst ruim voorbij bestaande ervaringsgrenzen. De missie van SCS is om met behoud van gewenst ervaringsgedrag de CO2-footprint fors naar beneden te brengen. Er is daarbij sprake van een driehoeksverhouding, waarbinnen de aspecten ’technische prestaties van specie en/of verhard beton’, ‘kostprijs van componenten en dus receptuur’ en ‘integrale milieukosten’ in sterke onderlinge verbondenheid staan tot elkaar. Met geopolymeerbeton heb je echter meer invloed op deze aspecten, je kunt als bindmiddel-ontwikkelaar zelf ‘aan de knoppen draaien’. Daardoor is het mogelijk om de aspecten milieu en kostprijs van de receptuur gunstig te beïnvloeden, zonder de technische aspecten te kort te doen. Geopolymeerbeton kan dus op een breder pallet aan prestaties geselecteerd worden.”
Een missie om het beter te willen doen
Kronemeijer, Arbi en Van Weesep hebben zich ten doel gesteld om binnen vijf jaar in Nederland de meest veelzijdige aanbieder van alkalisch geactiveerde bindmiddelsystemen te worden. De aanvullend stuwende kracht achter deze ambitie is de gedeelde stellige overtuiging dat de missie tot reductie van CO2-uitstoot wereldwijd onverminderd doorgaat. Tot besluit zegt Kamel Arbi: “SCS wil de weg plaveien voor alle beton verwerkende sectoren, om straks probleemloos te kunnen voldoen aan nieuwe normen die ook binnen Europa gaan gelden voor wat ‘cement’ mag worden genoemd èn normen die gebaseerd zijn op prestatie-specificaties. Om je heen kijkend, kun je ook buiten de internationale RILEM-comités waar we actief in deelnemen, nu al zien aankomen dat er binnen een tijdsbestek van vijf jaar wereldwijd een volledig nieuw beoordelingsregime komt als het gaat om prestatiecriteria voor cement en beton om dit materiaal weer helemaal toekomst-bestendig te maken.”
