De afgelopen eeuw was cement de ruggengraat van de bouwsector. Als basis voor beton en mortel is cement wijdverspreid aanwezig in onze gebouwen en infrastructuur. Maar het maken van cement is een energie-intensieve activiteit: voor elke kilogram geproduceerd cement wordt 0,5-0,7 kilogram CO2 uitgestoten, waardoor het aandeel van de wereldwijde uitstoot op bijna acht procent komt. Als antwoord op de stijgende vraag naar koolstofarme producten werken fabrikanten aan het verkleinen van de ecologische voetafdruk van droge mixproducten. In dit artikel zullen we vier verschillende manieren onderzoeken om de CO2-uitstoot binnen de dry-mixsector te verminderen, en deze te koppelen aan het Scopes-concept, en inzichten verkrijgen van Manuel Baumann, Director Global Construction, IMCD Coatings & Construction.
1. Koolstofafvang
Koolstofafvang is een verzamelnaam voor verschillende technologieën die, in plaats van de productie van CO2 in cementfabrieken te vermijden, tot doel hebben te voorkomen dat deze in de atmosfeer terechtkomt. De focus op emissies in de fabriek plaatst koolstofafvang stevig in Scope 1.
De meeste CO2-uitstoot bij de cementproductie — 60 procent in totaal — vindt plaats als bijproduct van de productie van klinker, zoals calcium carbonaat wordt in de oven gecalcineerd. Koolstofafvanginstallaties in combinatie met de oven zouden de CO2 verzamelen, samenpersen tot een vloeistof en deze naar permanente ondergrondse opslag transporteren.
Als alternatief zou de verzamelde CO2 bruikbaar kunnen worden gemaakt als aanvullend cementmateriaal — tot 20% van het uiteindelijke mengsel — of door injectie in beton, waardoor een sterker eindmengsel ontstaat.
In theorie zouden deze technologieën calcinering volledig kunnen decarboniseren, of er zelfs een koolstofnegatief proces, waarbij meer CO2 wordt vastgehouden dan wat wordt gegenereerd.
„Hoewel er lopende projecten zijn en er grote belangstelling is voor cementfabrikanten op het gebied van koolstofafvang bevinden zich nog steeds in een stadium waarin bestaande technologie alleen toepasbaar is in proefprojecten en commercieel moeilijk lijkt om op grote schaal toe te passen”, legt Baumann uit.
2. Alternatieve en hernieuwbare energie
De oven is het hart van de cementfabriek. Hier wordt de kalksteen verwarmd tot 1.450 ºC, waarbij de klinker wordt geproduceerd die vervolgens wordt vermalen tot cement.
Het bereiken van die temperatuur absorbeert 90% van alle energie die wordt verbruikt bij de productie van cement. De fossiele brandstof die wordt gebruikt om de ovens van stroom te voorzien, evenals de precalcineermachines, is verantwoordelijk voor 4 0% van alle emissies tijdens de cementproductie.
Hoewel cementfabrikanten stapsgewijze verbeteringen kunnen aanbrengen in de energie-efficiëntie, blijft de productie van klinkers een energie-intensief proces. Overschakelen op alternatieve brandstoffen, zoals biomassa, of behandeld stedelijk afval zou in plaats daarvan de CO2-uitstoot van de verbranding van fossiele brandstoffen rechtstreeks verminderen. Sommige fabrikanten kiezen ervoor om de oven te elektrificeren, in plaats van ter plaatse brandstof te verbranden. Om terug te keren naar het Scopes-raamwerk, wordt bij deze optie gebruik gemaakt van elektriciteit die voor de installatie is aangeschaft om de Scope 2-emissies te verminderen.
„Net als bij het afvangen van koolstof hebben de meeste fabrikanten al programma's om hun energie-efficiëntie te verbeteren en om de haalbaarheid van het gebruik van alternatieve brandstoffen te bestuderen”, legt Baumann uit. Er zijn echter nog steeds obstakels, zoals de prijs en beschikbaarheid van biomassa.
3. Cement met gereduceerd klinkergehalte
Een andere poging om de CO2-uitstoot bij de cementproductie te verminderen is het verminderen van de hoeveelheid klinker door het gebruik van aanvullende cementachtige materialen (SCM). De reductie van klinkers valt onder Scope 1, omdat we proberen de CO2-uitstoot van de oven te verminderen door het gebruik van calcinering te omzeilen en te verminderen.
SCM kan uit verschillende bronnen worden verkregen: industrieel afval, zoals hoogovenslak van de ijzerproductie en steenkoolvliegas van elektriciteitsopwekking, of natuurlijk voorkomende materialen zoals puzzolaan.
Gemengd cement van dit type kan resulteren in een 10-30% reductie van de CO2-voetafdruk vergeleken met cement van type I.
Er verschijnen nieuwe soorten cement op de markt, zoals in het geval van kalksteen gecalcineerd kleicement (LC3). Het gebruik van kalksteen en gecalcineerde klei is een alternatief voor wanneer de beschikbaarheid van slakken laag is. Tegelijkertijd verbruikt LC3 minder energie, wat resulteert in een vermindering van de CO2-uitstoot met maximaal 40%. Deze optie vereist echter dat fabrikanten het productieproces aanpassen met een tweede productielijn.
Met de bestaande technologie is klinkerreductie de meest veelbelovende aanpak voor alle producten op basis van cement. De overgang is echter eenvoudiger voor de betonindustrie dan voor de droge mengindustrie. Voor de context kan het mogelijk zijn om het klinkergehalte van cement met 30 tot 40% te verlagen zonder afbreuk te doen aan de duurzaamheid, sterkte en uithardingstijd van het eindproduct.
„Droge mixproducten zoals voegen, tegellijmen of zelfnivellerende verbindingen hebben kwaliteitseisen die in gevaar kunnen worden gebracht door een lager klinkergehalte”, beschrijft Baumann. „Cement van type I, geproduceerd met biobrandstof in combinatie met secundaire grondstoffen, kan het klinkergehalte verlagen en tegelijkertijd flexibiliteit in de formulering mogelijk maken. Bij het gebruik van gemengd cement is het echter een uitdaging om de prestaties op hetzelfde niveau te houden als het gaat om duurzaamheid, porositeit en chloridebestendigheid, naast andere indicatoren. De vervanging van klinkers heeft bijvoorbeeld invloed op het hydratatieproces, wat een negatieve invloed kan hebben op de uiteindelijke sterkte. Het verkrijgen van de juiste formulering vereist vaak uitgebreide herformuleringsinspanningen en tests.”
4. Massabalance-gecertificeerde grondstoffen
Tot slot is de massabalansbenadering een bewezen strategie om de vervanging van fossiele grondstoffen door duurzamere grondstoffen op basis van biomassa of afval te ondersteunen.
Dankzij deze aanpak kunnen fabrikanten hernieuwbare en gerecycleerde grondstoffen aan het proces toevoegen zonder de bestaande productiemethode te wijzigen en een eindproduct leveren dat geen wijzigingen in de toepassing vereist. Een dergelijke naadloze integratie vereist een nauwkeurige berekening van de input van grondstoffen tijdens de formulering.
„Herdispergeerbare poeders, die gewoonlijk een klein percentage van het eindproduct uitmaken, zijn een onderdeel van droge mixproducten dat baat zou kunnen hebben bij deze aanpak”, legt Manuel Baumann uit.
Concrete stappen om de ecologische voetafdruk in droge mengmortel te verminderen
In dit artikel hebben we vier manieren onderzocht om de ecologische voetafdruk in de droge mixsector te verkleinen, waarbij de milieu-uitdagingen in verband met de cementproductie worden aangepakt. We hebben het gehad over koolstofafvang, alternatieve energie, vermindering van klinkers en de massabalansbenadering. Deze laatste twee benaderingen bieden concrete stappen binnen het bereik van formuleerders voor droge mengsels van vandaag. Desalniettemin zijn er uitdagingen op het gebied van formulering die moeten worden aangepakt. Bij IMCD zijn we bereid om fabrikanten door deze obstakels te loodsen en de CO2-emissiereductie in de dry-mix-industrie te bevorderen. Als u geïnteresseerd bent in dit onderwerp, meld u dan aan voor onze nieuwsbrief om op de hoogte te blijven van IMCD en onze vooruitgang op dit gebied.
Over de marktexpert
Manuel Baumann is de Global Director of Construction bij IMCD Coatings & Construction en houdt toezicht op de uitbreiding van de wereldwijde bouwactiviteiten en -strategieën in samenwerking met partners en klanten. Met een carrière van meer dan tien jaar in leidinggevende functies heeft Manuel uitgebreide commerciële ervaring in de bouwsector en vindt het leuk om meer te leren door elke interactie met klanten en opdrachtgevers.