Bouwmaterialen geschikt voor vastleggen CO2
Bouwmaterialen zoals beton, hout en plastic hebben de potentie om jaarlijks miljarden tonnen koolstofdioxide vast te leggen, en zo een significante bijdrage te leveren aan het afremmen van klimaatverandering. Dat blijkt uit een studie door civiel ingenieurs en wetenschappers in de Verenigde Staten.
Om de opwarming van de aarde tot staan te brengen moet niet alleen de door mensen veroorzaakte CO2-uitstoot omlaag, maar ontkomen we niet aan zogeheten negatieve emissies. Daarom worden er inmiddels tal van technologieën ontwikkeld om CO2-moleculen uit de lucht te halen. Stap twee hierbij is het opslaan van de afgevangen koolstofdioxide. Dat kan onder de grond, bijvoorbeeld in voormalige gasvelden.
CO2 opslaan in materialen
Maar er is ook een andere mogelijkheid, en die is misschien wel gemakkelijker te realiseren. Waarom niet de afgevangen CO2 opslaan in materialen, waarvan de mensheid er heel veel gebruikt? Bij het bouwen van woningen, kantoorgebouwen, viaducten en bruggen wordt wereldwijd zóveel materiaal gebruikt, dat ze een kans vormen voor het voor langere tijd vastleggen van CO2, zagen onderzoekers van de University of California (Davis) en Stanford University in. Ze sloegen aan het rekenen met realistische cijfers, om te kijken wat de precieze potentie van dit idee is.
En die potentie is groot, schrijven ze in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Science, dat gisteren, 9 januari, verscheen . Tegelijk verscheen in Science ook dit artikel, dat een goed leesbaar perspectief geeft op het onderzoek.
Wanneer je alle geschikte bouwmaterialen wereldwijd bekijkt, dan zouden die jaarlijks 16,6 miljard ton CO2 kunnen vastleggen, schrijven de onderzoekers. Om een idee te geven: dat komt overeen met de helft van alle door mensen veroorzaakte CO2-uitstoot in het jaar 2021. Dat zet dus zoden aan de dijk.
Carbonaat
Aan wat voor materialen kunnen we denken? ‘Het grootste deel van deze koolstofopslag, zo’n 11 miljard ton, is afkomstig van materialen op basis van carbonaat’, mailt hoofdauteur Elisabeth Van Roijen – ten tijde van het onderzoek promovenda aan de University of California, nu onderzoeker bij het U.S. Department of Energy National Renewable Energy Laboratory – op vragen van De Ingenieur. Dit zijn hoofdingrediënten van beton, zoals zand, grind en steenslag. Daarvan is bekend dat ze CO2 uit de lucht kunnen binden, een proces dat – langzaam – ook van nature plaatsvindt in beton. Andere stoffen die bijdragen aan de 16,6 miljard ton CO2 per jaar zijn cement dat CO2 kan binden, verkoolde biomassa als vulmiddel in cement, CO2-bindende bakstenen met biomassa-vezels erin en bio-based kunststoffen. Ook rekenden de onderzoekers met een toename van 20 procent in het gebruik van hout en bio-olie in asfalt.
Beton heeft grootste potentieel
Het verschilt heel erg per materiaal hoeveel CO2 het kan vastleggen. Zo kunnen kunststoffen het meeste koolstofdioxide per gewichtseenheid vasthouden, maar uiteindelijk is dat niet waar het om gaat, zegt Van Roijen. ‘Je moet rekening houden met de hoeveelheid van het materiaal dat wordt verbruikt. Omdat de bouw veel minder plastic gebruikt dan beton en bakstenen, zien we dat plastic nauwelijks bijdraagt aan het wereldwijde koolstofopslagpotentieel. Het is duidelijk dat beton het grootste potentieel heeft voor koolstofopslag, simpelweg omdat beton het meest gebruikte door de mens gemaakte materiaal is.’ Jaarlijks wordt wereldwijd meer dan twintig miljard ton beton gemaakt.
Nu beginnen
Om het potentieel van bouwmaterialen als koolstofopslag snel te gaan benutten, heeft Van Roijen een aanbeveling: de bouwsector zou nu het laaghangende fruit moeten plukken. ‘We moeten nu beginnen met veranderen als we op wereldschaal naar netto nul emissie van CO2 willen. Volgens mij kunnen we het beste beginnen gebruik te maken van bronnen en technologieën die nu al beschikbaar zijn, om zo een waardeketen voor koolstofarme materialen te creëren. We kunnen bijvoorbeeld landbouwafval gebruiken als gedeeltelijke vervanging voor bakstenen of cement, of het gebruiken om bio-based kunststoffen van te maken.’
Andere materialen zijn nog minder ver ontwikkeld, zegt Van Roijen. ‘Sommige van de technologieën die we in onze studie voorstellen, zoals carboniseerbaar cement, worden nog onderzocht op laboratorium- of pilotschaal. Die moeten dus nog verder worden onderzocht en gevalideerd voordat ze op grote schaal kunnen worden toegepast.’
Schaalvergroting lastig
De bouwindustrie wereldwijd staat al met al voor een forse uitdaging, weet Van Roijen. ‘Hoewel er al enkele bedrijven bestaan die aan deze technologieën werken, zoals Blue Planet bijvoorbeeld (of Paebbl in Nederland , red.), blijkt schaalvergroting lastig. Een groot obstakel voor de betonindustrie vormen de strenge bouwvoorschriften en -normen die het moeilijk maken nieuwe materialen te introduceren.’
Industrieën stimuleren
Voor andere materialen zijn er weer andere uitdagingen. ‘Bij biobased kunststoffen lopen we tegen het probleem aan dat conventionele kunststoffen gemaakt van aardolie extreem goedkoop zijn, waardoor het moeilijk is om economisch concurrerend te zijn. Het zou daarom goed zijn als er beleid komt waarbij bouwbedrijven credits krijgen voor het opnemen van koolstof in hun producten. Dat zou deze industrieën kunnen stimuleren om over te stappen op koolstofarme materialen.’
Openingsfoto: het storten van beton. Foto: Depositphotos
