Beter bouwen met beton

Beton is het op één na meest gebruikte materiaal ter wereld, na water. De gangbare bouwpraktijken met beton kosten echter veel grondstoffen en energie, en hebben dus een grote ecologische voetafdruk. Wereldwijd is de cementindustrie verantwoordelijk voor zo’n 8 procent van de CO2-uitstoot.

Drie onderzoeksgroepen van de Vrije Universiteit Brussel (VUB) – Ingenieur-architect, Bouwkunde en Fysische Chemie – stappen mee in het grootschalige Europese project Reconstruct. Daarin gaan ze samen met collega-wetenschappers op zoek naar ecologische alternatieven voor de huidige betonbouwpraktijken. De projectpartners willen onder meer de samenstelling van beton verbeteren, maar ook demonteerbare bouwsystemen introduceren en de traceerbaarheid van de materialen verbeteren.

Circulair cement

“De twee materialen die het meest bijdragen aan de koolstofvoetafdruk van beton, zijn het cement en het wapeningsstaal. Daarom willen we voor die elementen koolstofarme alternatieven uittesten”, zegt VUB-professor Hubert Rahier. “Dat kunnen recyclageproducten uit de afbraak van betonnen constructies zijn, of andere gerecycleerde materialen in combinatie met textielwapening.” Eén optie is alvast het vervangen van klassiek cement door alkali-geactiveerd cement met gerecycleerde materialen, zoals gemalen assen van verbrande biomassa. Op die manier zou de koolstofuitstoot tot 80 procent lager kunnen liggen. 

“Cement met gerecycleerde materialen kan de CO2-uitstoot van de cementindustrie drastisch verlagen”

Professor Hubert Rahier, VUB

De VUB werkt ook samen met lokale bouwpartners om een licht en modulair vloersysteem te ontwikkelen waarbij de stalen wapeningsstaven vervangen worden door textielmaterialen zoals glasvezel. Omdat die – in tegenstelling tot staal – niet kunnen corroderen, kan de betonlaag onder een vloer een pak dunner worden. Dat is goedkoper én beter voor het milieu. Tot slot focust het project ook op meer droogbouw en gestandaardiseerde prefab-elementen in het ontwerp van betonconstructies, zodat de materialen bij afbraak veel makkelijker hergebruikt kunnen worden.

Digital twins

De zoektocht naar meer duurzame betonbouw is een queeste die wereldwijd heel wat onderzoekers en bedrijven bezighoudt. Zo doet Microsoft sinds kort onderzoek naar laag-emissiebeton voor zijn datacenters. De Amerikaanse start-up Sublime Systems, opgericht door twee studenten van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), werkt dan weer aan een innovatieve aanpak die de uitstoot van het productieproces van cement drastisch kan reduceren. 

“Met digitale tools en AI-technologie willen we de waardeketen van beton beter opvolgen en hergebruik aanmoedigen”

Onderzoeker Jeroen Poppe, VUB

Binnen het Europese Reconstruct-project willen de VUB-onderzoekers onder meer het verschil maken met hun circulaire aanpak. Het gebruik van gerecycleerde materialen en de keuze voor modulaire ontwerpen zijn daar goede voorbeelden van. Daarnaast duikt Reconstruct ook in de digitale wereld. Met behulp van productpaspoorten en ‘digitale twins’ willen de onderzoekers beter kunnen opvolgen hoe materialen doorheen de waardeketen bewegen. Onderzoeker Jeroen Poppe: “Met digitale tools en AI-gebaseerde technologie willen we helpen om voorspelbare, lokale toeleveringsketens op te bouwen voor herbruikbare materialen. Zo kunnen we op elk moment bijhouden waar er in de waardeketen componenten gaan vrijkomen, wat we moeten doen om ze te recupereren en hoe we ze in nieuwe gebouwen kunnen hergebruiken.”