Een van de belangrijkste manieren om de CO2-uitstoot bij de cementproductie te verminderen is het gebruik van alternatieve grondstoffen in plaats van klinker. Door de hoeveelheid klinker in een cementrecept te verminderen, kan de CO2-impact van dat cement worden verminderd. Een zeer groot deel van deze vervangende materialen, die in onze dochterondernemingen in de Benelux worden gebruikt, is nu nog afkomstig uit de staalindustrie. Doordat deze stroom bijproducten afneemt, werkt Heidelberg Materials Benelux aan de ontwikkeling en het gebruik van nieuwe vervangingsproducten.
Cementproductieproces
Het leeuwendeel van de CO2-uitstoot ontstaat tijdens de productie van klinker, het hoofdbestanddeel van cement. Dit aandeel is meer dan 70 procent van de totale CO2-uitstoot van een cementfabriek. Deze uitstoot ontstaat tijdens het ovenproces. De kalksteen die uit de groeve wordt gewonnen en vervolgens gebroken, wordt verwarmd door de circulatie van hete gassen tot 1000° C. Het hierdoor ontstane poeder wordt vervolgens in de oven bij 1.450° C gesinterd tot klinker. Aan het eind van dit proces worden de rookgassen uitgestoten, die CO2 bevatten. De klinker die uit de oven komt, wordt uiteindelijk vermalen tot cement.
Alternatieve grondstoffen kunnen op twee momenten in het productieproces worden ingevoerd:
ten eerste in het ruwe meel vóór de vervaardiging van klinker en ten tweede bij de vervaardiging van cement.
Alternatieven voor kalksteen en klinker
Innovatief denken en handelen kan de CO2-footprint verkleinen. Bijvoorbeeld door vliegassen toe te voegen als alternatieve grondstoffen om de hoeveelheid kalksteen, waarvan de ontkoling CO2 produceert, te verminderen. Later in het productieproces kunnen ook allerlei alternatieve producten uit andere industrieën worden toegevoegd om de hoeveelheid klinker in cement te verminderen. De inzet van gegranuleerde hoogovenslak is hiervan het belangrijkste voorbeeld. Dit vermindert de hoeveelheid voorraden van dit bijproduct en stimuleert de circulaire economie. De slinkende voorraden van deze alternatieve grondstof brengen Heidelberg Materials Benelux er echter toe om innovatieve duurzame oplossingen voor de toekomst voor te stellen. Een belangrijke innovatie binnen Heidelberg Materials Benelux is het testen van gecalcineerde klei en pozzolan van vulkanische oorsprong, die een deel van de klinker kunnen vervangen. Tegelijk speelt Heidelberg Materials Benelux een leidende rol in het innovatieve CosmoCem-project. Hierin onderzoeken verschillende partners de mogelijkheden om Waalse secundaire grondstoffen te recyclen tot nieuwe minerale toevoegingen voor cement.
Doelstellingen en mijlpalen
Nieuwe recepturen voor cement, op basis van alternatieve grondstoffen, verminderen de CO2-footprint, zorgen voor behoud van natuurlijke hulpbronnen én verbeteren de sterkte en duurzaamheid van beton. De doelstelling van de Heidelberg Materials Group, is de verwerking van klinker wereldwijd tot 68 procent terug te brengen. In de Benelux is de groep erin geslaagd het klinkergehalte al terug te brengen tot 54 procent in 2021. En het einde van de ontwikkelingen is nog niet in zicht. Voor meer informatie zie hieronder de alternatieve grondstoffen die wij gebruiken en/of testen
Vliegassen zijn afkomstig van de verbranding van steenkool in grote industriële ketels en in ketels van kolengestookte elektriciteitscentrales. Deze vliegas maakt deel uit van het recept voor producten om klinker te produceren. Bovendien kan het tot 30% van het cement in beton vervangen. De toepassing ervan kan soms de eindsterkte van beton verhogen en de chemische weerstand en dus de levensduur ervan verhogen. Gezien de kwaliteiten van deze alternatieve grondstof zet Heidelberg Materials zich in om het gebruik ervan te promoten via Recybel.
Recybel
Heidelberg Materials Benelux is een van de aandeelhouders van Recybel, dat actief is in de terugwinning van secundaire producten zoals vliegas. Een van de opdrachten van Recybel is een tweede leven te geven aan vliegassen van het depot van Hénâ in de regio Luik. Deze as werd geproduceerd door de verbranding van steenkool uit de elektriciteitscentrale van Awirs. Ze werd jarenlang opgeslagen in de vorm van het depot van Hénâ. Recybel staat momenteel in voor het ledigen van dit depot en het terugbrengen van het terrein in zijn oorspronkelijke staat. Het is een alternatieve oplossing waarbij de natuurlijke hulpbronnen die bij de productie van klinker worden gebruikt behouden blijven, aangezien het soortgelijke bestanddelen bevat. Recybel kreeg voor dit unieke hergebruik complimenten van de regionale en lokale overheden. In 2022 bereikte Recybel de symbolische mijlpaal van één miljoen ton verwijdering uit het vliegasdepot van Hénâ.
Circulaire economie bevorderd
Recybel wint niet alleen belangrijke bijproducten uit andere industrieën. Het zorgt daarnaast voor een ander belangrijk aspect van de circulaire economie: een netwerk van lokale partners en een milieuvriendelijk transport. Recybel bevoorraadt regionale spelers zoals de cementfabrieken van Lixhe (regio Visé) en Antoing (regio Doornik) door de alternatieve brandstof via de rivier te vervoeren. Deze ecologisch verantwoorde wijze van vervoer maakt ook een vermindering van de CO2-footprint mogelijk. Eén enkel transport per schip staat gelijk aan 250 vrachtwagens. Het lokale netwerk betekent bovendien dat de transportafstanden van de vliegas beperkt zijn.
Wilt u meer weten? Bezoek de Recybel website hier(alleen beschikbaar in het Frans).
Bij de productie van ruwijzer in het hoogovenproces in een staalfabriek, komen zogeheten hoogovenslakken vrij. Deze slakken worden onderuit een hoogoven in vloeibare vorm afgetapt, en direct daarna met een grote hoeveelheid water afgekoeld. Dit proces heet granuleren. Vanwege de specifieke chemische samenstelling, en de snelle afkoeling, wordt een materiaal verkregen, gegranuleerde hoogovenslak geheten, dat heel interessante eigenschappen heeft voor de productie van cement.
Verminderde CO2-uitstoot
Gegranuleerde hoogovenslak heeft latent hydraulische eigenschappen. Dit betekent dat in combinatie met portlandcementklinker deze slak cementachtige eigenschappen heeft. De eigenschappen van de slak zijn zodanig gunstig dat daarmee tot wel 80% klinker vervangen kan worden. Het produceren van een hoogovencement met daarin een heel hoog percentage hoogovenslak. Het vervangen van klinker door hoogovenslak heeft een heel gunstig effect op de carbon footprint van het cement. Klinker in cement heeft veruit het grootste aandeel in de CO2-uitstoot. Door klinker in hoge mate te vervangen door hoogovenslak, wordt een cement verkregen met een hele lage carbon footprint. Daarnaast heeft hoogovencement ook nog andere heel gunstige eigenschappen. Doordat hoogovenslak bijdraagt aan een heel dichte betonkwaliteit, is dit hoogovencement ook bijzonder geschikt maakt voor toepassingen waaraan hele hoge duurzaamheidseisen worden gesteld, zoals toepassing in een zeemilieu.
Door ontwikkelingen in de staalindustrie naar milieuvriendelijkere productiewijze, lijkt de toekomstige beschikbaarheid van gegranuleerde hoogovenslak af te gaan nemen. Daarom is Heidelberg Materials Benelux op zoek naar alternatieven. Een ervan is het gebruik van gecalcineerde klei. In vergelijking met cement dat geheel uit klinker bestaat, kan cement met gecalcineerde klei de CO2-footprint met 35 tot 50 procent verminderen. Dat komt doordat gecalcineerde klei niet alleen een gedeeltelijke vervanger is, maar wordt gecalcineerd bij 750°C, tegenover 1.450°C voor klinker. Hierdoor is dus minder brandstof nodig.
Specifiek gebruik en onderzoek
Cement op basis van gecalcineerde klei kan verschillende prestaties leveren en het gebruik ervan moet worden aangepast aan de toepassing. Dankzij een uitgebreid netwerk van partners zijn al verschillende samenwerkingsprojecten uitgevoerd. De onderzoeksteams van Heidelberg Materials Benelux werken aan gecalcineerde klei uit verschillende bronnen. Het experimenteren met gecalcineerde klei vereist een reeks stappen. Allereerst bestuderen de laboratoria de eigenschappen van verschillende soorten gecalcineerde klei. Daarna wordt met de geschikte gecalcineerde klei verschillende nieuwe cementsoorten ontwikkeld. Na een uitgebreid laboratoriumonderzoeksprogramma, waarin alle korte en lange duur eigenschappen worden onderzocht, worden betonelementen onder praktijkomstandigheden geexposeerd. Tot slot wordt een levenscyclusanalyse (LCA) uitgevoerd om de ecologische impact van het hele proces te evalueren.
Pozzolan is een natuurlijk gesteente van vulkanische oorsprong. Door zijn samenstelling, rijk aan silica, aluminiumoxide en andere mineralen, reageert het op soortgelijke wijze als klinker en kan het worden beschouwd als een mogelijk alternatief voor de cementproductie.
Specifiek gebruik en onderzoek
Pozzolan vormt, vanwege zijn zeer hoge porositeit, reeds de basis voor de vervaardiging van sommige traag hardende cementen. Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van bepaalde windblokken. Ook is dit bouwmateriaal lichter dan andere. Deze eigenschap maakt het mogelijk verlichte opvulling te gebruiken voor gronden die te zwak zouden zijn voor de wegenbouw. Maar voordat wij pozzolan als alternatieve grondstof op grotere schaal in onze productie kunnen gebruiken, blijven onze onderzoekers het analyseren om de samenstelling en de prestaties ervan nauwkeuriger te begrijpen. Onze laboratoria in Sittard en Rotterdam spelen een belangrijke rol in de ondersteuning en advisering hierbij.
Het CosmoCem-project
Dit project wil een manier vinden om Waalse secundaire materialen
te recycleren om nieuwe alternatieve grondstoffen te creëren.
