Op weg naar een CO2-neutrale betonproductie

Tekst: ing. Frank de Groot, met dank aan Betonhuis
Beeld: Betonhuis

De betonsector heeft haar CO₂-uitstoot in 2023 met 1% ten opzichte van 2022 verminderd. Daarnaast steeg de inzet van circulariteit van 7,2% (2022) naar 7,8% (2023). Dat blijkt uit de resultaten van de Monitoringstool voor de betonsector, met data van 2023, die door Betonhuis op 21 november 2024 tijdens het Beton Event 2024 in de Van Nelle Fabriek Rotterdam zijn gepresenteerd.

Tussen 1990 en 2010 is er een daling van 49 kg/m³ in de CO₂-emissie van Nederlands beton: van 334 kg/m³ naar 285 kg/m³. Dat komt overeen met een afname van ongeveer 15%. Van 2010 naar 2017 was er echter een stijging naar 299 kg/m³ (Bron: Betonakkoord). Vervolgens lijkt er weer een daling tussen 2017 en 2023 van 11%. Maar als we de bijdrage van transport A4 (transport naar bouwlocatie), die in 2017 goed was voor 23 kg/m³ (red. bron: CE Delft), weglaten uit de berekening, zou de CO₂-emissie in 2017 uitkomen op 276 kg/m³. In 2023 was de CO₂-emissie 266,17 kg/m³. Dat betekent dat er sinds 2017 een daling van 9,83 kg/m³ heeft plaatsgevonden; een afname van ongeveer 4% ten opzichte van 2017.

We meten tegenwoordig veel meer factoren. Het biedt dus meerwaarde om de cijfers van 2022 met 2023 elkaar te vergelijken. Dan zien we een lichte daling:

• 2022: 267,20 kg/m³ (Bron: Monitoring Betonhuis op basis van massa).
• 2023: 266,17 kg/m³ (Bron: Monitoring Betonhuis op basis van massa).

‘11% daling CO₂ t.o.v. 2017; de weg naar een CO₂-neutrale betonproductie is ingezet’

Betonakkoord

Het Betonakkoord is in 2018 ondertekend door diverse partijen uit de betonketen, waaronder publieke en private opdrachtgevers, en bedrijven uit de betonsector zoals betonmortel- en prefableveranciers. Ook organisaties zoals Rijkswaterstaat, ProRail en het Rijksvastgoedbedrijf spelen een belangrijke rol. Sympathisanten zoals Betonhuis ondersteunen de doelstellingen. Het akkoord is in 2023 ten einde gekomen, de opschalingsfase is gestart. De focus ligt nu bij opdrachtgevers die met verschillende markt consultaties duurzaam uitvragen en bij het innovatieloket. Alle instrumenten om te verduurzamen en alle eisen zijn gereed en voor iedereen beschikbaar.

Het akkoord richt zich op vier thema’s: CO₂-reductie, circulaire economie, innovatie en onderwijs en natuurlijk kapitaal. Het Betonakkoord geeft invulling aan de doelen en de ambities voor de betonketen. Enkele voorbeelden: 30% CO₂-reductie in 2030 ten opzichte van 1990 met een ambitie tot 49% reductie in de keten (landelijke doelstelling Klimaatakkoord). Maar ook in 2030 100% hoogwaardig hergebruik van vrijkomend beton en per direct minimaal 5% van het totale volume toeslagmaterialen vervangen door betonreststromen. Het Betonakkoord geeft ook aan welke partij die doelen en ambities gaat realiseren.

Maar hoe moeten de CO₂-reducties worden bereikt? Onder andere door het gebruik van alternatieve, CO₂-arme cementsoorten, het optimaliseren van productieprocessen en de inzet van secundaire grondstoffen. Daarnaast door efficiënter materiaalgebruik, hergebruik van beton en innovaties in betonmengsels met minder cement.

Reductiedoel voor 2050

Voor 2050 is het streven om de betonketen volledig klimaatneutraal te maken. Dit betekent dat de netto CO₂-uitstoot tegen die tijd nul moet zijn. De sector moet hiervoor nieuwe technieken en processen ontwikkelen, zoals zelfherstellend beton en het volledig sluiten van kringlopen voor beton en grondstoffen. Naast klimaatneutraliteit is er ook de ambitie om een circulaire bouwsector te realiseren. In 2050 moet beton in Nederland en Europa volledig herbruikbaar zijn en mogen er geen primaire grondstoffen meer verloren gaan. Dit wordt bevestigd door diverse bronnen en de aanpak binnen het Innovatieprogramma Circulair Beton. Dit Innovatieprogramma ondersteunt de doelen van het Betonakkoord en richt zich op het verbeteren van hergebruik en recycling van beton, wat nog steeds een uitdaging blijft in de praktijk.

Roadmaps

Twee Roadmaps zijn van belang bij het behalen van de doelstellingen: de Roadmap CO₂ Betonindustrie en de Roadmap CO₂ Betonakkoord. Deze Roadmaps zijn routekaarten die maatregelen bevatten om de CO₂-doelen te halen. De Roadmap CO₂ Betonakkoord bestrijkt de gehele betonketen en heeft het Bouwwaardemodel geïntroduceerd, dat helpt ketenpartners inzicht te geven in hun bijdrage aan een circulaire economie. De Roadmap CO₂ Betonindustrie richt zich specifiek op de productiefase (A1-A3), met een haalbare CO₂-reductie van 30% in 2030 als doelstelling. De werkgroepen, gestart in 2024, werken aan technieken zoals klinkervervanging en geopolymeerbeton.

Inmiddels zijn de werkgroepen binnen de Roadmap CO₂ Betonindustrie al meerdere keren bij elkaar gekomen. Door 35 deelnemers uit verschillende bedrijven werd waardevolle technische kennis over de belangrijkste handelingsperspectieven voor CO₂-reductie gedeeld. Onderwerpen zoals klinkervervanging, korrelpakking en geopolymeerbeton zijn speerpunten waaraan de industrie werkt.

CSC-keurmerk

Bij het verder verlagen van de CO₂-voetafdruk bij betonproductie speelt het CSC-keurmerk (Concrete Sustainability Council) een grote rol. Dat wereldwijde keurmerk garandeert namelijk de duurzame productie van beton. Betonfabrikanten krijgen het CSC-keurmerk alleen als zij voldoen aan strenge eisen rondom duurzaamheid (duurzame productie), arbeidsveiligheid en deskundigheid. Daarnaast kunnen betonfabrikanten tegenwoordig hun CO₂-uitstoot structureel en aantoonbaar verlagen. Zo wordt per betonfabriek de gemiddelde CO₂-uitstoot gemeten aan de hand van een monitoringstool.

Betonhuis verzorgt in Nederland de uitvoering van CSC-certificering. Het CSC-systeem is van toepassing op alle bedrijven in de betonketen. Voor de certificering wordt gebruik gemaakt van onafhankelijke certificerende instellingen als Kiwa, SGS en SKG-IKOB. Ook het duurzaamheidsverslag, waarvan de gegevens uit de duurzaamheidsmonitor komen, wordt extern door een accountant gecontroleerd. Hiermee is de onafhankelijkheid van de certificering gegarandeerd.

Betoncentrales en prefab betonfabrieken kunnen een CSC-certificaat op vier niveaus behalen: brons, zilver, goud en platina. Hoe hoger het certificaat, hoe duurzamer het bedrijf. Ook cement-, slakken- en toeslagleveranciers kunnen een certificaat verkrijgen: het zogenaamde CSC-leverancierscertificaat. Bedrijven vullen zelf hun gegevens in de duurzaamheidsmonitor in. Vervolgens wordt er een onafhankelijke controle uitgevoerd. Daarna wordt pas een certificaat verleend.

Monitoring Betonindustrie

Om vast te stellen of bedrijven aan de criteria voldoen, is monitoring nodig. Daarom hebben het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, het Betonakkoord en Betonhuis samen een Monitoringstool ontwikkeld. De tool is een gratis applicatie die aansluit op huidige informatiesystemen en die voor alle betonproducenten toegankelijk is. Bedrijven die het CSC-certificaat willen behalen moeten elk jaar aan minstens vijf criteria voldoen. Er wordt gekeken naar het energieverbruik, de hoeveelheid aanmaakwater, de hoeveelheid en het soort secundair materiaal, het brandstofverbruik, het soort transport voor de aanvoer van grondstoffen en de CO₂ die gebruikt wordt voor de productie.

Cement verduurzamen

Volgens Betonhuis liggen er aanzienlijke kansen in de verduurzaming van cement, een essentiële stap richting een CO₂-neutrale cementindustrie in 2050. Momenteel komt ongeveer 60% van de CO₂-uitstoot in de cementproductie voort uit het branden van kalksteen, 30% uit de benodigde brandstoffen en 10% uit elektriciteitsgebruik. Om cement volledig CO₂-vrij te maken, zijn drie belangrijke stappen nodig:

1. Verduurzamen van elektriciteit: Het gebruik van groene stroom kan de emissies uit elektriciteitsverbruik elimineren.
2. Vervangen van fossiele brandstoffen: Brandstoffen zoals aardgas en kolen kunnen worden vervangen door waterstof of biomassa.
3. Afvangen en opslaan van CO₂: De CO₂ die vrijkomt bij het branden van kalksteen (het zogenaamde calcineringsproces) kan worden afgevangen en opgeslagen in bijvoorbeeld lege gasvelden.

Naast deze technische innovaties richt de industrie zich op directe reducties van het CO₂-profiel door portlandcementklinker gedeeltelijk te vervangen door alternatieven, zoals hoogovenslak en poederkoolvliegas. Nederland loopt hierin al decennialang voorop, wat heeft geleid tot het laagste CO₂-profiel van cement ter wereld.  De sector werkt daarnaast aan ambitieuze doelen voor 2050. Innovatieve technologieën zoals Carbon Capture and Utilization (CCU) en de ontwikkeling van volledig circulaire bouwmaterialen spelen hierbij een cruciale rol.

Volgens Betonhuis liggen er aanzienlijke kansen in de verduurzaming van cement, een essentiële stap richting een CO₂-neutrale cementindustrie in 2050.

Innovaties in beton die CO₂ verminderen: overzicht 2024

De betonsector speelt een cruciale rol in de reductie van CO₂-uitstoot en het tegengaan van klimaatverandering. In 2024 zijn er diverse innovaties gemeld die bijdragen aan duurzamer beton. Hier een samenvatting van enkele opvallende ontwikkelingen:

De innovaties tonen aan dat de sector zich blijft inzetten voor duurzamere oplossingen. Hoewel verdere tests en schaalvergroting nodig zijn, bieden deze technologieën veelbelovende mogelijkheden om CO₂-uitstoot te verminderen.

Koolzuurhoudend water voor CO₂-opslag
Ingenieurs van Northwestern University (VS) ontdekten dat koolzuurhoudend water CO₂ direct in beton kan opslaan. Bijna de helft van de CO₂, geïntroduceerd tijdens de productie, wordt vastgelegd. Deze methode kan ook de sterkte van beton verbeteren, hoewel verdere tests nodig zijn. Het proces vereist het injecteren van CO₂ in water met cementpoeder voordat het met het volledige mengsel wordt gecombineerd.

Bananenblad-as als cementvervanger
Onderzoekers van de Technische Universiteit Mehran (Pakistan) hebben bananenblad-as (BLA) geïdentificeerd als een duurzame vervanger voor cement. Toevoeging van BLA tot 10% in beton leidde tot een 10% hogere druksterkte. Dit onderzoek sluit aan bij andere inspanningen om landbouwafval zoals tarwestro-as en houtas in betonproductie te benutten, wat de milieubelasting aanzienlijk kan verminderen.

Biochar: koolstofnegatief beton
Het Empa-laboratorium in Zwitserland onderzoekt de toepassing van biochar, een koolstofrijk product uit biomassa, in beton. Het gebruik van biochar kan leiden tot CO₂-negatief beton. Vooral bij lichtgewicht beton is het potentieel groot, met negatieve emissies tot -290 kg CO₂/m³. Voor traditionele sterkteklassen kan biochar alle emissies van de productie compenseren, mits verwerkt tot korrels om praktische en veiligheidsuitdagingen te overwinnen.

CO₂-omzetting in koolstofnanovezels
Wetenschappers in de VS hebben CO₂ omgezet in koolstofnanovezels, die beton kunnen versterken en CO₂ langdurig opslaan. Het proces produceert bovendien waterstofgas als bijproduct, wat het duurzaamheidsaspect verder versterkt. Recyclebare katalysatoren verbeteren de haalbaarheid van deze methode aanzienlijk.

Elektrische recycling van cement
De Universiteit van Cambridge ontwikkelde een methode om cement te recyclen met behulp van elektrische ovens voor staalproductie. Dit proces vervangt het gebruik van kalk in staalrecycling met oud cement, wat leidt tot CO₂-reductie bij zowel beton- als staalproductie. De technologie maakt gebruik van hernieuwbare energie en kan tegen 2050 op grote schaal worden toegepast, met potentieel voor emissievrij cement.

CarbonUpcycling
CarbonUpcycling technologieën gebruiken CO₂ als grondstof in betonmengsels. Dat resulteert in een lager milieu-impact. Een voorbeeld is Solidia Technologies, dat CO₂ mineraliseert tijdens het productieproces en biedt toepassingen voor permanente opslag, vooral waar grondsequestratie niet mogelijk is.

Beton met toegevoegde bio-assimilatie
BioMason ontwikkelt biobeton dat met micro-organismen wordt geproduceerd. Dit proces gebruikt minder energie en vermijdt directe CO₂-uitstoot, wat bijdraagt aan circulaire oplossingen.

EvoZero
EvoZero is een nieuwe productlijn van Heidelberg materials die cement met een netto nul CO₂-voetafdruk levert dankzij koolstofafvang- en opslagtechnologie (CCUS). Dit wordt uitgevoerd bij de Brevik-fabriek in Noorwegen, zonder gebruik te maken van CO₂-compensatie via externe credits. Klanten krijgen een verifieerbaar CO₂-bewijs via blockchain-technologie, wat de transparantie en betrouwbaarheid van deze producten versterkt.

Bronnen:

• Mehran University onderzoek naar bananenblad-as
• Northwestern University onderzoek naar koolzuurhoudend water.
• Empa-laboratorium over biochar-toepassingen.
• U.S. Department of Energy en Columbia University over koolstofnanovezels.
• Universiteit van Cambridge over elektrische recycling van cemen
• Solidia Technologies
• BioMson
• Heidelberg Materials