One Team template (widescreen)
Transcript of One Team template (widescreen)
CO2-armer beton; wensen en grenzen
IntroductieWim Kramer, Betonhuis16 januari 2019
Cement- en betongebruik
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Wereld
• Cement: 4,65 miljard ton / 2016
• Beton: ca 13 miljard m3 → 9 a 10% CO2 uitstoot wereldwijd• Betonweg rondom de aarde van 0,35 m dik en 1 km breed!
Europa
• Cement: gemiddeld 200 miljoen ton / jaar
• Beton: 600 miljoen m3 → ca 4 a 6% CO2 uitstoot
Cement- en betongebruik
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Cement- en betongebruik
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Cement- en betongebruik in NL
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Nederland
• Cement: gemiddeld 5 miljoen ton / jaar
• Jaarlijks: 15 miljoen m3 beton → 1,5% CO2 uitstoot
Nederland is al decennialang wereldwijd koploper in gebruik van
CO2 arme cementen!
• Hoge aandeel van hoogovencementen
• Gebruik van vliegassen en alternatieve brand- /grondstoffen
• Transport over water
Emissie CO2 in Nederland
CO2-armer beton; wensen en grenzen
waarvan 1,5% door beton
(excl. Luchtvaart en Internationale scheepvaart)
Betonakkoord
CO2-armer beton; wensen en grenzen
De belangrijkste afspraken in het Betonakkoord zijn:
• samenwerking en transparantie in de keten
• het laten groeien van de vraag naar 'groen beton' door
duurzaamheidscriteria (MKI) op te nemen in aanbestedingen
• In 2030:
• 100% hoogwaardig hergebruik van betonafval
• vermindering van minstens 30% CO2‐uitstoot ten opzichte van 1990
Betonakkoord
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Verdere verlaging van CO2 van beton!
• o.a. toepassen van maximale Milieu Kosten Indicatoren, die elk
jaar in overleg worden verlaagd
• Belangrijke randvoorwaarde RWS
‘Uiteraard met het oog op de levensduur, want verduurzaming
mag niet de levensduur verkorten’! (bron: Nieuwsbrief Rijkswaterstaat Zakelijk)
• 10% milieuwinst = 50% kortere levensduur (bron: Betonhuis)
CO2 profiel van betonmortel
CO2-armer beton; wensen en grenzen
(bron: Duurzaamheidsverslag Betonmortelindustrie)
Wat doet de cementindustrie aan CO2-reductie?
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Klinkervervanging om CO2 te verlagen
• Energy efficiency
• Alternatieve brand- / grondstoffen
• CO2 in typen cement:• 900 kg/ ton - 300 kg/ton
• Cementen met lager CO2 ontwikkelen
• Carbon Capture and Storage (CCS)
Naar lagere CO2 cementen
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Nederland versus andere EU landen
NL: Focus op CEM III
Others: focus op CEM II/ A, B, C #EU cementnorm
Wat doet de beton(mortel)industrie aan CO2-reductie?
CO2-armer beton; wensen en grenzen
• Energie efficiency
(bron: Duurzaamheidsverslag Betonmortelindustrie)
Weet wat je wenst en ken de grens
CO2-armer beton; wensen en grenzen
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Dank voor de aandacht
Ing. Peter de Vries, FICT2019 01 16
CO2-reductie in betonmengels: waar staan we
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s)
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Feit: De Betonverharding heeft een lange levensduur
Feit: Over de functionaliteit van een betonweg is geen discussie!
De technische duurzaamheid is onbetwistbaar een feit
Feit: menselijk ingrijpen verandert wereld
◼ Wereldpopulatie 2030
− 7 → 9 miljard
− Populatie in steden 50% tot 70%
◼ Consequenties
− Opwarming van de aarde
− Vernietiging van ecosystemen
− Schaarste aan natuurlijke hulpbronnen
-fossiele brandstoffen (energie) – grondstoffen
-we verbruiken 0.01% zonne-energie
◼ “Cradle to cradle” versus storten
− Beperkte ruimte..
− Gezondheid, veiligheid, ethiek..
Feit: CO2 is een speerpunt als het gaat om opwarming van de aarde
Source:ETHZ
Feit: Wereldwijd staan we voor een enorme bouwopgaaf:
1.5 miljard Chinezen willen ook huisvesting!!!
Cement production Worldwide
The Netherlands in perspective
Cementmarket Mton %
Global 5.000 100,0
Europe 250 5,0
The Netherlands 5 0,1
Productie van Portlandcement & vrijkomen van CO2
Decomposition of limestoneFuel combustionTransport fuel and raw materialsElectricity useOther
Carbon Footprint Portlandcementclinker 850-1200 kg/ton
Samenstelling van beton
1, 2, 3 Beton
1 volume cement
2 volumedelen fijn aggregaat
3 volumedelen grof aggregaat
Water toevoegen om het geheel opsmaak te brengen(snufje peper en zout zijn optioneel)
Carbon footprint van beton (bron – VOBN)
Cement
Aggregates & water
Transport materials to plant
Production plant
Transport of concrete to site
Carbon footprint concrete:
140 - 170 kg/m³ (based on Slag cement)
340 - 370 kg/m³ (based on Portland cement)
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s)
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
De focus ligt op de cementindustrie
Op zoek naar cement/bindmiddel met een lage CO2-footprint
"Sustainable development is development that meets the needs of the present without
compromising the ability of future generations to meet their own needs.
Waar moet een Sustainable cement aan voldoen om te kunnen
leveren in de markt.?
1 2 3
Beton(technologie): Levensduur en Duurzaamheid
1- Sterkte Veiligheid Constructeur Druksterkteklassen EN-206 & NEN 8005
2- Levensduur VeiligheidEconomisch
Opdrachtgever MilieuklassenOntwerp 50-100 Jaar
EC2 & EN-206 & NEN 8005
3- Verwerkbaarheid MaakbaarheidAannemer Producent
Consistentieklasse EN-206 & NEN 8005
Aspect Waarom Wie Hoe / afspraken Normering
Verwerkbaarheid is essentieel voor een duurzame constructie
Beton(technologie): Levensduur en Duurzaamheid
1- Sterkte Veiligheid Constructeur Druksterkteklassen EN-206 & NEN 8005
2- Levensduur VeiligheidEconomisch
Opdrachtgever MilieuklassenOntwerp 50-100 Jaar
EC2 & EN-206 & NEN 8005
3- Verwerkbaarheid Maakbaarheid Bouwer Consistentieklasse EN-206 & NEN 8005
4- DuurzaamheidMens en milieu
? ?
Aspect Waarom Wie Hoe / afspraken Normering
A. Secundair materiaalB. MKI – CO2 – MRPIC. Circulaire Economie
Mens en milieu
Zoektocht naar de Sustainable cementen van de toekomst.
Groene cementenBeliet
cementenGeopolymeren
cementenRecycling cementen
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s)
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Conform NEN-EN 197-1, Cement
◼ hoogovenslak
◼ poederkoolvliegas
◼ kalksteenmeel
◼ Silica Fume
◼ Natuurlijke puzzolanen
◼ Recycled Concrete Fines
Klinker vervanging door Secondary Cementitious Materials (SCM`s)
Portland klinker
Slak
poederkoolvliegas
kalksteenmeel
Klinker vervanging door Secondary Cementitious Materials (SCM`s)
Vervanging van portlandcementklinker door SCM’s
CO2 [kg/t]
900
630
0 10070
CE
M I 5
2,5
N &
R
CE
M II/B
-V 4
2,5
N
30
270 CE
MIII/B
30%70%
CE
M III/A
450
50%
50
C123
85%
0Gehalte aan portlandklinker %
CO2 [kg/t]
900
100
Lagere bestandheid tegen vorst- en dooizouten
30
270
Lagere warmteontwikkeling
Less CO2
Minder geschikt voor gewapend beton
Tragere sterkteontwikkeling
Vervanging van portlandcementklinker door SCM’s
Invloed van cementsoort op vorst-dooizoutbestandheid (HTC, Peter Boos 2008)
Cementsoort % klinker € MKI (MRPI) XF4
CEM I 100 54,3 OK
CEM II/B-V 70 39,6 OK
CEM V 55 35,5 OK
CEM III/A (viacem) 55 27,8 OK
CEM III/B 26 19,2 X
Klinker vervanging door Secondary Cementitious Materials (SCM`s)
CO2
Prestatie
Zoek de balans tussen CO2 –reductie en de eisen aan het beton
Blijf altijd nadenken !
Wat hebben we al gedaan:
• “Well Tried” cementen conform NEN-EN 197
• Daling van het portlandklinker gehalte
• Betonmortel – 70 % tot 80 % CO2 besparing
• Prefabbeton – 20 % tot 50 % CO2 besparing
• Bepaling van alle Milieucijfers (MRPI)
• Zorgen voor uniformering in rekenen met MRPI
Nu Verder:
• MRPI van ENCI Cementen gaan publiek.
Nationale Milieu Database (NMD)
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Voordeel:
• “Well Tried” cementen conform NEN-EN 197
• Veel ervaring
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Nadeel:
• Lange termijn (+30 jaar) minder slak en vliegas beschikbaar. Dan minder groen.
• `Oude` technologie
SCM’s in Nederland, wat heeft het ons opgeleverd?
Klinkerfactor ~ 50 %
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Wat is het:
• Portlandklinker maken bij lagere temperaturen.
• Minder brandstoffen
• CO2 van portandcement van 900 naar 600 kg CO2 per ton cement
Waarom ?
• Kan milieuvriendelijke basis zijn van alle huidige cementen.BCT
TernesietBeliet Clinker
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 100 200 300 400
Tijd in dagen
N/m
m2
C3S
C2S
C3A C4AF
OPC [%] BCT [%]
C3S (Alite) 55 – 75
C2S (Belite) 10 – 20 20 – 70
C3A (Aluminate) 5 – 10
C4AF (Ferrite) 5 – 10 0 – 15
C4A3$ (Ye‘elimite) 20 – 60
C5S2$ (Ternesite) 5 – 15
Comparison clinkercompsition – OPC vs. BCT
Ternocem® , BCT Clinker alternative
Comparison clinkercompsition – OPC vs. BCT
Compressive strength
Ternocem® , BCT Clinker alternative
Ternocem® , BCT Klinker: proefprojecten in Nederland
Ternocem® , BCT Klinker: proefprojecten in Nederland
Aanleg betonverharding met TernoCem bij CBR-Lixhe
Comparison clinkercompsition – OPC vs. BCT
Enviromental effects
Ternocem® , BCT Clinker alternative
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Voordeel:
• Grondstof (kalksteen) is onuitputtelijk.
• Minder brandstoffen nodig
Nadeel:
• weinig ervaring.
• Ontwikkeling vraagt tijd
Is er een alternatief zonder klinker?
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Wat is het:
• Beton zonder portlandklinker.
Waarom:
• Tot 85 % minder CO2 uitstoot.
• Wordt in de markt gezien als “de” oplossing
Alkali activated binder system
2014 Proefproductie geopolymeerbeton (project OV-SAAL)
14.04.2016Ing. Peter de Vries, FICT
2014 L-Elementen in positie naast A10-zuid
14.04.2016Ing. Peter de Vries, FICT
2016 Oppervlakteschade na 18 maanden expositie
HC 14/04 - SC meeting - Martina Dietermann14.04.2016Ing. Peter de Vries, FICT
Huissen , Fieldtrial VBI – February 6th, 2016
Huissen , Fieldtrial VBI – February 8th, 2016
Sensata Technology, Hengelo, March 23 2016
24 mei 2017 – Leimen, productie van geopolymeer betonstraatstenen
HC 14/04 - SC meeting - Martina Dietermann
Verwerking van geopolymeer beton is een echte uitdaging
Fietspad in Zeewolde – Oktober 2016
Fietspad in Zeewolde – Oktober 2016
Vd Bosch Betonbestratings producten
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Voordeel:
• Groen
• Mogelijke zuurbestandheid.
Nadeel:
• beperkte ervaring
• Arbo omstandigheden
• Regelgeving
• Grondstof tekort op lange termijn ( + 30 jaar)
ASCEM-cement
Kenmerken:
• Gebruik van secundaire grondstoffen;
• Door smeltproces constante kwaliteit;
• Lage CO2 uitstoot
ASCEM
SPECIAL TECHNOLOGIES
ASCEM
SPECIAL TECHNOLOGIES
Dr.-Ing. A. Buchwald. Cement International 5/2012
ASCEM-cement
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Wat is het:
• Cementen vanuit `urban mining`
Waarom:
• Het sluiten van materiaal kringlopen
• Besparing op grondstoffen
• Niet primair CO2 besparing
Veel lopende initiatieven voor de inzet van Recycled Concrete Fines
Groene cementen Beliet cementen Geopolymeren Recycling cementen
Voordeel:
• Groen / Kringlopen sluiten
Nadeel:
• Zeer beperkte ervaring
• Is er wel CO2-winst ?
• Regelgeving
• Zijn er voldoende grondstoffen van constante samenstelling ?
1. De feiten
2. Cement- / klinkerproductie onder een vergrootglas
3. Klinker vervanging door Secondary Cementious Materials (SCM’s
4. Alternatieve klinkerproductie
5. Alternatieve bindmiddelen/geopolymeren
6. Urban mining
7. Waar staan we anno 2019?
Onderwerpen
Waar moet een Sustainable cement aan voldoen om te kunnen
leveren in de markt.?
1 2 3
Groene cementen Beliet cementen GeopolymerenRecycling cementen
Korte termijn
Lange termijn
CO2 besparing
Circulariteit
Vervaardiging Cement
Verwerking in Beton
Wat weten we medio 2016
Groene cementen Ternocem® GeopolymerenRecycling cementen
Korte termijn
Lange termijn
CO2 besparing
Circulariteit
Vervaardiging Cement
Verwerking in Beton
Wat weten we al anno 2019
Groene cementen Beliet cementen GeopolymerenRecycling cementen
Fundamentele studie
Laboratorium onderzoek
Proef projecten
Langeduur onderzoek
Maakbaar voor ENCI
Leverbaar
Arbo onderzoek
Status in 2016
Groene cementen Ternocem® GeopolymerenRecycling cementen
Fundamentele studie
Laboratorium onderzoek
Proef projecten
Langeduur onderzoek
Maakbaar voor ENCI
Leverbaar
Arbo onderzoek
Status anno 2019
Conclusie
HUIDIGE GROENE CEMENTEN ZIJN TEN MINSTE DE EERSTE 10 JAAR HET BESTE COMPROMIS TUSSEN KWALITEIT, ECO & ARBO
CO2-armer beton; wensen en grenzen
Dank voor de aandacht