Economische groei en duurzaamheid botsen vaak maar staan elkaar zeker niet per definitie in de weg. In de circulaire en CO2-vrije economie blijven gebouwen en infrastructuur onmisbaar. Wat kan de betonsector betekenen in de transitie?
’Als beton een land was, was het na China en de Verenigde Staten de grootste bron van CO2’. Dat schreef de Britse krant the Guardian vorig jaar in een special over beton en het klimaat. Grofweg 8% van de mondiale CO2-uitstoot komt vrij in de beton- en cementindustrie. Duurzaamheid in de gebouwde omgeving gaat dus zeker niet alleen om aardgasvrij wonen en zonnepanelen op het dak. Ondanks de uitstoot is beton voorlopig niet weg te denken, alleen al omdat windparken, stuwmeren en spoorbruggen zonder beton nauwelijks te bouwen zijn.
In deze verkenning volgt Inspiratie in Transitie de ontwikkelingen in de cement- en betonsector, met nadruk op energiestromen, CO2-reductie en innovatieve oplossingen. We-Boost Transitions zoekt innovaties en investeringen die bredere navolging verdienen.
Beton: samenstelling, energiestromen en de energielast
Beton is een mix van zand, grind, water en cement. In constructies die ook trekkrachten moeten verduren bevat beton doorgaans ook wapeningsstaal. De winning, productie en transport van zand, grind en staal vreten energie maar dat zijn stuk voor stuk stappen die dankzij duurzame energie ook zonder CO2-uitstoot zouden kunnen. In de productie van cement uit kalksteen helpt emissievrije energie helaas veel minder. Minder beton kan ook zonder innovatie. Twee derde van de CO2 komt vrij bij de reactie van kalksteen (CaCO3) tot gebrande kalk (CaO).
De snelste manier om emissies in de betonproductie te beperken is minder beton gebruiken, of anders in ieder geval minder cement. Te vaak dient beton om problemen voor ons uit te schuiven, in plaats van echt aan te pakken. Een hoger aandeel cement maakt dat beton sneller uithard en dus sneller belastbaar is. Geen haast? Dan volstaat een lager percentage ook. Omdat bouwers (terecht) voor zekerheid gaan, bevat beton vrijwel altijd een overmaat cement. Zeker oudere constructies die nu gesloopt worden bevatten vaak nog ongehydrateerd cement.
De Betonballon is een opblaasbare bekisting voor tunnels en paviljoens waartegen beton in dunne lage wordt opgespoten, met minimale wapening. Green Basilisk, spin-off van de TU Delft, levert beton met bacteriën. Wanneer water in dit beton sijpelt, ‘metselen’ de bacteriën scheurtjes dicht met kalksteen. Dit voorkomt betonrot, roesten van de wapening. De Britse startup Carbon8 produceert een vervanger voor mineraal aggregaat uit afgevangen CO2 en vliegas uit verbrandingsovens voor huisvuil. De vliegassen bevatten oxides die met CO2 reageren tot carbonaten. Omdat temperatuur en uithardingstijd zwaar tellen in de betonbouw, valt met productie van elementen onder gecontroleerde fabrieksomstandigheden al veel cement en dus CO2 te besparen.
Geopolymeerbeton bevat net als regulier beton zand en grind maar het CO2-intensieve portlandcement is volledig vervangen door alternatieve bindmiddelen, bijvoorbeeld een vermalen hoogovenslak met een activator. Voor een aantal toepassingen blijft conventioneel beton met (ten minste een deel) conventioneel portlandcement de meest beheerste oplossing. Een variant op ondergrondse CO2-opslag wordt vermarkt door onder meer CarbonCure. De startup blaast CO2 in tijdens het mengen van beton, waarbij het broeikasgas mineraliseert en onderdeel wordt van het beton.
Technologie en praktijk: CCS, CCUS, en koolstofarme cementvarianten
De emissies van cementproductie zijn vergelijkbaar met die van de staalindustrie, wat cement een van de meest vervuilende sectoren maakt. In tegenstelling tot staal, waarbij nieuwe technologieën emissies bijna volledig kunnen elimineren, is cementproductie inherent CO2-intensief. De chemische reactie die cement vormt, veroorzaakt emissies die moeilijk te vermijden zijn. Het implementeren van Carbon Capture and Storage is essentieel voor het verduurzamen van de cement industrie. Zonder nieuwe doorbraaktechnologieën blijft CCS de meest haalbare optie.
Naast CCS wordt gekeken naar alternatieve energiebronnen. Groene waterstof biedt een aantrekkelijk alternatief voor fossiele brandstoffen in cementproductie. Door waterstof als brandstof te gebruiken, kunnen de emissies uit het verbrandingsproces tot een derde worden verminderd. Echter, de kosten voor het inzetten van groene waterstof blijven hoog en de beschikbaarheid is beperkt. Hoewel radicale oplossignen nodig zijn, kunnen kleinere verbeteringen eveneens bijdragen aan emissiereductie.
Cementfabrieken hebben door de jaren heen al aanzienlijke stappen gezet in energie-efficiëntie. Traditionele ovens hebben een efficiëntie van meer dan zestig procent bereikt. Een andere strategie voor emissiereductie is het verminderen van het gebruik van klinker, het hoofdbestanddeel van cement. Door alternatieve bindmiddelen zoals vliegas en hoogovenslak te gebruiken, kan de industrie haar emissies verlagen en energieverbruik verminderen.
Daarnaast biedt de circulaire economie kansen. Door beton opnieuw te gebruiken en efficiëntere ontwerpen toe te passen, kan de vraag naar cement dalen. Naast CCS in de cementindustrie biedt CO2-injectie in beton een veelbelovende technologie. Tijdens de productie van beton kan opgevangen CO2 permanent worden vastgelegd in het materiaal. Ondanks de uitdagingen rondom kosten en regelgeving, tonen pilotprojecten aan dat er potentie is voor een bredere implementatie.
Nederland en Europa: beleid, roadmap en haalbare stappen
De Europese Commissie werkt aan een Industrial Accelerator Act waarin duurzaam cement is aangewezen als basisgrondstof waarvoor verplichte afnamegaranties moeten komen. De Cement- en betonsector verwacht een reductie van CO2-uitstoot met 50% in 2030 en 90% in 2040 ten opzichte van 1990. In Nederland is de Roadmap CO2-reductie voor cement en beton opgesteld door Cement&BetonCentrum (C&BC); in 2030 moet de jaarlijkse CO2-uitstoot van de betonsector zijn gedaald naar 2,1 miljoen ton, ten opzichte van 4,25 miljoen ton in 1990. Secundaire brandstoffen en recycling van cementsteen spelen hierin een cruciale rol.
In Nederland wordt naar lagere CO2-uitstoot gestreefd door vermindering van klinker in cement, meer gebruik van hoogovenslakken, en het inzetten van cement met een lager cementverbruik. Nieuwe cementsoorten zoals LC3 ( Limestone Calcined Clay Cement) kunnen tot wel 40% CO2-reductie opleveren, maar praktijktoepassing verloopt traag. De GO4ZERO-actie van Holcim in Obourg beoogt CO2-neutrale cementproductie tegen 2029 door over te schakelen op kalksteen en een oxyfuel-oven, met extra CO2-opslag en mogelijk hergebruik of herproductie van CO2-gebaseerde brandstoffen.
CCUS blijft een sluitstuk in het decarbonisatiepad, met hoge kosten en langzame schaalbaarheid. Het gebruik van lage-klinker cementvarianten biedt de meest veelbelovende en direct toepasbare route richting CO2-reductie. ACT-technologieën voor koolstofarme cement spelen hierin een cruciale rol. Europese pilots en nationale programma’s ondersteunen de opschaling, terwijl het dagelijkse ontwerp en gebruik van beton ook kan bijdragen aan afname van de vraag naar klinker.
Innovaties en toekomstgericht industrialiseren
In de wereld van cement en beton wordt inmiddels op vrij grote schaal geëxperimenteerd met baanbrekende innovaties. Elektrificatie van het verhittingsproces kan aanzienlijke emissiereducties opleveren, zeker wanneer dit gebeurt met hernieuwbare energie. In Europa lopen samenwerkingen met pilotprojecten tussen industriepartijen. Daarnaast wordt gekeken naar geopolymeerbeton als alternatief voor traditioneel cementbeton en naar gebruik van reststromen uit andere industrieën als bindmiddel. De Industrial Accellerator Act kan in Europa een belangrijke impuls geven voor CO2-arm cement.
De cementindustrie is verantwoordelijk voor bijna 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot-maar digitale transformatie opent krachtige nieuwe wegen naar duurzaamheid. Voorspellend en voorschrijvend onderhoud (PdM) biedt een superieur pad om energieverspilling te verminderen, de bedrijfsvoering te optimaliseren en uitstoot terug te dringen. Holcim en andere koplopers realiseren Grootschalige projecten zoals Obourg en tientallen pilots die CO2-afvang, -gebruik en -opslag mogelijk maken, terwijl ook CO2-injectie in beton als veelbelovende optie onderzocht wordt.
Praktische vooruitblik voor de komende jaren
- Elektrificatie van verhitting in cementovens bij hernieuwbare energie kunnen emissies fors verlagen.
- Lagere klinkercontent in cement, plus gebruik van vliegas en hoogovenslakken, verminderen CO2-uitstoot en energievraag.
- CCS/CCU wordt gezien als essentieel voor korte termijn reducties, met variabele haalbaarheid per locatie.
- Recycling en slanker ontwerp van gebouwen dragen bij aan minder cementverbruik.
De weg naar een duurzamere cementindustrie vereist een combinatie van technologische innovatie, efficiëntere processen en beleidsmaatregelen. Cement is onmisbaar in de moderne wereld, maar de sector kan aanzienlijk bijdragen aan een koolstofarme gebouwde omgeving door inzet van CCS/CCU, lage-klinker cement, circulaire bouwprincipes en slimme digitalisering van processen.