Betongranulaat
kan snel en veel CO2 opnemen

FastCarb is daar mogelijk een oplossing voor. FastCarb is een gezamenlijk onderzoeks- en ontwikkelingsproject dat is gesponsord door de Franse overheid. Er zijn 22 industriële en academische spelers bij betrokken, waaronder Holcim die in dit project een ​​belangrijke rol speelt.

Het doel van FastCarb is tweeledig: als eerste de eigenschappen van gerecycled betongranulaat als toeslagmateriaal verbeteren, waardoor het voor meer toepassingen te gebruiken is, op grotere schaal toegepast kan worden en beter handelbaar is. Het tweede doel is hergebruik van koolstof. De CO₂ kan worden afgenomen van een nabijgelegen industriële bron, bijvoorbeeld een cementfabriek, en permanent worden opgeslagen in het betongranulaat.

Centraal staat het proces dat minerale carbonatatie wordt genoemd. Daarbij reageert CO₂ met het calcium dat aanwezig is in de cementsteen die de oorspronkelijke aggregaten bedekt. Doordat het reactieproduct – kalksteen – meer volume inneemt, sluiten de poriën, waardoor de eigenschappen verbeteren en er in vergelijking met onbehandeld betongranulaat minder water en hulpstoffen nodig zijn voor de productie van nieuw beton.

In het kader van het twee jaar durende onderzoek zijn twee carbonatatiereactors geïnstalleerd, op de terreinen van de cementfabrieken van Holcim in Val d’Azergues en van Vicat in Créchy. Het project is in 2021 afgerond en de conclusies zijn onlangs gepresenteerd. Al vroeg in het proces bleek dat de laboratoriumresultaten van de carbonatatiereactor in de cementfabriek Val d’Azergues van Holcim veelbelovend zijn. Beton neemt tijdens zijn levenscyclus minimaal 23 procent van de CO₂ op die wordt uitgestoten tijdens het calcineren van kalksteen, de processtap die het meeste bijdraagt aan de CO₂-emissies bij de productie van cement. De eerste testresultaten toonden aan dat FastCarb kan helpen om binnen slechts enkele uren een extra 30 procent opname van CO₂ te realiseren.

Uit het onderzoek volgden de belangrijkste parameters voor de opname van CO₂: het vochtgehalte van het betongranulaat, de korrelgrootte, de temperatuur en de CO₂-concentratie. De snelheid van CO₂-opname neemt toe bij verhoging van de temperatuur en verlaging van de korrelgrootte. Vooral het grote oppervlak van betongranulaat draagt bij aan een snelle opname van CO₂. Beton in een betonconstructie neemt ook al CO₂ uit de buitenlucht op, maar dat is een traag proces dat bovendien alleen in de buitenschil van het beton optreedt. Het gaat om ongeveer tien procent van de CO₂ die door het neerzetten van het gebouw in het milieu terecht is gekomen, uitgaande van beton op basis van hoogovencement CEM III/A.

Zowel bij Holcim als bij Vicat maakte de apparatuur het mogelijk om de aggregaten continu aan een koolstofhoudende atmosfeer te onderwerpen. Bij Holcim was er een wervelbeddroger en bij Vicat een roterende trommel, waarmee beide cementfabrikanten elk 50 ton met CO₂ behandelde toeslagstoffen hebben geproduceerd. Hiervoor werden de gassen van de cementfabriek gebruikt, met een CO₂-concentratie van circa 15 % en een temperatuur van circa 70 °C. Uit analyses van deze materialen is gebleken dat dankzij deze methodes een permanente opslag van 20 (grof betongranulaat) tot 40 kg (fijn betongranulaat) CO₂ per ton gerecyclede granulaten kan worden gerealiseerd. In het lab werd getest met 100% CO₂-concentraties. Dat zorgde weliswaar voor een wat hogere CO₂-opslag in beton, maar niet spectaculair. Ter vergelijking: de CO₂-emissie per m³ betonmortel is gemiddeld ongeveer 150 kg. Toepassing van hoge percentages van met CO₂ behandeld betongranulaat kan dus een wezenlijke verlaging van het CO₂-profiel van beton opleveren.

Lees meer in het wetenschappelijke artikel