BETONRECYCLAGE, EEN DUURZAME OPLOSSING?
Momenteel wordt de eindelevensduurbehandeling van een gebouw nog te vaak achterwege gelaten bij een levenscyclusanalyse, i.e. de methode om de milieu-impact van een materiaal of gebouw(element) te bepalen. Bij een eindelevensduurbehandeling wordt er namelijk een toekomstig gebruik van de materialen vastgelegd, wat logischerwijs gepaard gaat met onzekerheden in verband met de milieu-impact van het gebouw. Hierdoor is het nog onduidelijk of enerzijds de milieu-impact van de eindelevensduur van een gebouw weldegelijk een invloed heeft, en anderzijds of de voordelen van de gerecycleerde granulaten de lasten van het recyclageproces kunnen opheffen.
Beton is één van de meest gebruikte constructiematerialen over de hele wereld. Het materiaal heeft echter een grote ecologische voetafdruk door de combinatie van de nodige hoeveelheid grondstoffen en de CO2-uitstoot bij de productie van portlandcement. Dit resulteert in een aanzienlijke bijdrage aan de hoeveelheid bouw- en sloopafval op het einde van de levensduur van een gebouw. Het is dus noodzakelijk om te bepalen wat er met het betonpuin zal gebeuren na het slopen van een constructie, om zo de invloed op het milieu te kunnen schatten. Naast het storten, wat in principe niet meer gebeurt, kan het beton ook gerecycleerd worden. Hierbij is er een onderscheid tussen laagwaardige recyclage, waarbij men de gerecycleerde granulaten gebruikt in toepassingen zoals wegenbouw, en hoogwaardige recyclage, waarbij men de gerecycleerde granulaten gebruikt in structureel beton. Momenteel wordt het merendeel van het betonpuin in België laagwaardig gerecycleerd, waardoor er slechts een beperkt milieuvoordeel ten gevolge van vermeden primaire materialen geldt. Dit is te wijten aan de lagere kwaliteitseisen van granulaten in de wegenbouw, wat benoemd wordt door het fenomeen ‘downcycling’.
Betonrecyclage
Het recyclageproces van betonpuin bestaat uit drie hoofdstappen: het breken, het zeven en het wassen. Elke stap vergt bepaalde hulpmachines en brengt een aandeel materiaalverliezen met zich mee, dat resulteert in ongeveer 40% van het originele betonpuin. De laatste stap, het wassen, is overbodig bij laagwaardige recyclage door de minder strenge kwaliteitseisen van granulaten in de wegenbouw.
Figuur 1: Recyclageproces, volgens Degetec
De verkregen gerecycleerde granulaten bestaan uit natuurlijke grove granulaten in combinatie met aangehecht mortel. Deze oude mortel is de belangrijkste oorzaak voor de lagere kwaliteit van gerecycleerde granulaten door een lagere dichtheid en sterkte, maar ook door een hogere porositeit, doordringbaarheid en waterabsorptie. Dit resulteert in een maximaal vervangingspercentage van 20% in secundair beton. Hierbij is er ook 5% extra cement nodig om eenzelfde sterkte te kunnen garanderen, wat een behoorlijke milieu-impact met zich meebrengt in de tweede levenscyclus door de aanzienlijk CO2-uitstoot van cement.
Het belang van de eindelevensduurimpact
Wanneer de milieu-impact van de drie eindelevensduurbehandelingen van beton vergeleken wordt, worden de verschillen snel duidelijk. De voordelen van betonrecyclage zijn aanzienlijk minder dan die van staalrecyclage, maar zijn zeker niet te verwaarlozen. Wanneer staalrecyclage achterwege gelaten wordt, kan de milieu-impact van de eindelevensduur met 25% verminderd worden als het betonpuin hoogwaardig gerecycleerd wordt in plaats van het te storten. De voordelen van de vermeden primaire materialen kunnen dus opwegen tegen de lasten van het recyclageproces, aangezien het stortscenario de hoogste milieu-impact impliceert.
Bij deze vergelijking, mogen de verminderde technische prestaties van de gerecycleerde granulaten niet vergeten worden. Om eenzelfde sterkteklasse te kunnen garanderen in de tweede levenscyclus is er 5% extra cement nodig. Zelfs wanneer de voordelen van de 20% vermeden primaire granulaten worden meegerekend, resulteert de milieu-impact van de productiefase in een stijging van 2,5%. Indien er dus rekening gehouden wordt met de gevolgen van hoogwaardig gerecycleerde granulaten in de tweede levenscyclus, wordt laagwaardige recyclage interessanter.
Figuur 2: Vergelijking van de milieu-impact van drie mogelijke eindelevensduurbehandelingen van beton. - Voor elke levenscyclusfase wordt het scenario met de hoogste score vetgedrukt. De netto-impact is aangegeven met een kruis.
Verbeteringstechnieken van het recyclageproces
Aangezien het verschil in milieu-impact tussen de eindelevensduurbehandelingen noemenswaardig is, kan verder onderzoek nuttig zijn om het recyclageproces te optimaliseren en zo de milieulasten verder te verminderen. Verliesmaterialen van het recyclageproces kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden ter vervanging van primair zand in structureel beton, waardoor de milieu-impact met 74% kan verminderen. Hoewel deze techniek veelbelovend is, is het momenteel nog verboden door de vele onzuiverheden in de verliesmaterialen. Verder kan men ook het carbonatatieproces van beton gebruiken om het voordeel van CO2-opname te implementeren. Bij een gemiddelde opname van 25 kg CO2-equivalent per kubieke meter is er reeds een reductie van 20% van de milieu-impact ten opzichte van hoogwaardige recyclage. Ook de energievorm van de recyclagemachines kan de lasten van het recyclageproces met 20% doen verlagen door het gebruik van diesel te vervangen door windenergie.
De optimale eindelevensduurbehandeling van een gebouw
Indien er gekeken wordt naar verschillende mogelijke eindelevensduurscenario’s van een bestaand gebouw, heeft hoogwaardige recyclage van het betonpuin de grootste potentie. Hoogwaardige recyclage van de gehele betonstructuur is echter niet mogelijk wanneer de sterkte van het beton, die getest wordt voor het slopen van de constructie, te laag is. Hierdoor zijn er scenario’s meegenomen waarbij slechts bepaalde onderdelen zoals de vloerplaten en kolommen hoogwaardig gerecycleerd worden. Algemeen geldt er: hoe groter het volume beton hoogwaardig gerecycleerd wordt, des te gunstiger voor het milieu.
Figuur 3: Eindelevensduurscenario’s case study Campus Sterre - Voor elke levenscyclusfase wordt het scenario met de hoogste milieu-impact vetgedrukt. De netto-impact is aangegeven met een kruis. De scenario’s zijn gerangschikt van hoogste naar laagste milieu-impact.
Conclusie
Hoewel de productiefase logischerwijs de grootste lasten met zich meebrengt, is er een duidelijk onderscheid in milieu-impact tussen de verschillende eindelevensduurbehandelingen van betonpuin. Het is dus belangrijk om deze impact volledig mee te nemen in een levenscyclusanalyse, zodat hoogwaardige recyclage de nieuwe standaard kan worden. Daarbij kan men de verschillen in milieulasten aanzienlijk verminderen door het recyclageproces te optimaliseren. Zo kan onderzoek naar hergebruik van de verliesmaterialen de milieu-impact beduidend beïnvloeden. Op gebouwniveau blijft volledig hoogwaardige recyclage de ideale oplossing. Indien dit niet mogelijk is door een lage betonsterkte, is het gunstig om alsnog zoveel mogelijk betonpuin hoogwaardig te recycleren.
