34 thema Terugwinnen fijne fractie uit beton Bijdrage TU Delft aan internationaal onderzoeksproject VEEP thema Terugwinnen jne fractie uit beton 4 2018 35 Beton is een materiaal dat goed is te recyclen. De uitdaging ligt vooral in het hergebruik van de fijne fractie. Op de TU Delft loopt een onderzoekstraject VEEP waarin nieuwe recylingtechnologieën worden ontwikkeld. Zodoende draagt de universi- teit bij aan het volledig sluiten van de materiaal- kringloop en het implementeren van een circulaire economie in de bouw.   In de Europese Unie wordt per jaar ongeveer 460 miljoen ton bouw- en sloopafval (Engels: construction and demolition waste ofwel C&DW) geproduceerd. Een groot aandeel hiervan, gemiddeld zo'n 52%, bestaat uit beton, zo blijkt uit recent onder- zoek in een aantal Europese landen. De laatste jaren zijn er nieuwe technologieën ontwikkeld die als doel hadden de kring - loop van beton te sluiten door het recyclen van beton voor het gebruik in nieuw beton. De meest geavanceerde van deze beton- recyclingtechnologieën produceren grof toeslagmateriaal (>4 mm) door cementpasta te verwijderen van het oppervlak van het gebroken betonpuin. De resterende fijne fractie, onge- veer 40% van het betonpuin, is niet eenvoudig te hergebruiken in nieuw beton en wordt daarom vaak gedowncycled.     VEEP-project Om nieuwe oplossingen te vinden op dit gebied loopt er een Europees onderzoektraject genaamd VEEP: Cost Effective recycling of C&DW in High Added Value Energy Efficient Prefebricated Concrete. Dit project is onderdeel van het grote Europese onderzoeksprogramma Horizon 2020 (H2020). Het VEEP-project heeft als doel nieuwe, kosteneffectieve betonre- cylingtechnologiën te ontwikkelen voor het hergebruik van bouw- en sloopafval in nieuwe prefab betonproducten, zowel voor nieuwbouw als voor verbouw. De link naar de prefab- betonindustrie komt voort uit het feit dat er steeds meer beton wordt geprefabriceerd. Een van de hedendaagse uitdagingen van deze industrie in Europa is efficiënter grondstoffengebruik. 1 dr. Francesco Di Maio, dr. Abraham Gebremariam, prof.dr. Peter Rem TU Delft, fac. CiT6 1, 2 ADR-installatie Overige materialen Naast beton zitten er in bouw- en sloop afval andere materialen en mineralen, zoals glas en minerale wol. Het aandeel minerale wol bedraagt momenteel ongeveer 0,3% van het totaal. De verwachting is dat dit aandeel in de toekomst toeneemt. Voor veel van deze materialen is er nog geen commercieel interessante bestemming, waardoor ze vaak bij het restafval terechtkomen. De Europese Commissie nodigt onderzoeksinstituten en industrieën uit om de recycling van C&DW in de breedste zin met innovaties vooruit te helpen, met aandacht voor zowel bestaande bulk mate - rialen zoals beton als opkomende materialen. 2 Terugwinnen jne fractie uit beton 4 2018 36 thema dat informatie over de materiaaleigenschappen snel beschik- baar is. Er moeten gelijktijdig diverse problemen worden opge- lost, bijvoorbeeld op het gebied van sorteertechnieken en kwaliteitsbeoordeling.   Een van de technologieën die wordt gebruikt is de door dezelfde R&R-groep ontwikkelde ADR-technologie (Advanced Dry Recovery). Bij deze methode wordt betonpuin droog gerei- nigd. De installatie (foto 1 en 2) wordt gevoed met gebroken betonpuin en scheidt op basis van soortelijk gewicht en afme- tingen van de korrels. Het betonpuin (0 ? 12 mm) wordt gescheiden in drie productstromen: de grove fractie (4 ? 12 mm), een 'luchtmes' product (1 ? 4 mm) en een rotor product ( 4 mm) als de fijne fractie (< 4 mm) uit betonpuin mogelijk maakt.   De grove factie >4 mm is schoon en kan 100% van het primaire grove toeslagmateriaal vervangen. Het gedrag van de fijne en ultrafijne bestanddelen na een warmtebehandeling door de HAS-techniek is uitvoerig bestu- deerd [1]. Het blijkt mogelijk de fijne delen (0,25 ? 4 mm) te ontdoen van de gereageerde cementpasta door malen in een Dit kan bijvoorbeeld door grondstoffenreductie, hergebruik van restproducten, beperking van de CO 2-footprint en energie - verbruik, hergebruik van elementen, procesinnovatie, afvalbe- perking, lichtgewicht oplossingen en betere thermische prestaties door innovatief en kosteneffectief isolatiemateriaal.   Het doel van het VEEP-project is het ontwikkelen van nieuwe typen beton, gemaakt van ten minste 75% (m/m) gerecycled bouw- en sloopafval. Vanuit Nederland zijn Strukton (via GBN) en de TU Delft betrokken, meer specifiek de groep Resources & Recycling (R&R-groep). De rol van deze groep in dit project is het ontwikkelen van technieken waarmee uit bestaand beton nieuwe grondstoffen kunnen worden gewonnen.     Recycling De productie van schone secundaire grondstoffen is op zichzelf niet voldoende om de switch te maken van toepassing van primaire grondstoffen naar secundaire grondstoffen. Het is nodig de kwaliteit van deze secundaire grondstoffen exact te specificeren en te garanderen, zodat ze interessant genoeg zijn voor gebruik in nieuw beton. Daarvoor ontwikkelt de R&R- groep robuuste en goedkope technologieën voor het bewerken van betongranulaat inclusief een continue monitoring en beoordeling van de kwaliteit en de eigenschappen van de gerea- liseerde producten. Op basis van specifieke eigenschappen van de gerecyclede toeslagmaterialen en mineralen kunnen speci - fieke recepten voor betonmengsels worden ontwikkeld met de juiste eigenschappen. Daarmee kan marktacceptatie van de secundaire grondstoffen door de betonindustrie het snelst worden bewerkstelligd.     Gebruikte technologieën Om de materialenkringloop van beton volledig te kunnen sluiten is er niet één technologie (zelfs geen zeer geavanceerde) die echt het verschil kan maken. Daarom ontwikkelt de R&R- groep een serie technologieën die parallel kunnen worden ingezet. Hiermee moeten secundaire grondstoffen van gegaran- deerde en gedocumenteerde kwaliteit direct vanaf de sloop inzetbaar zijn voor hernieuwd gebruik. Hierdoor is het nodig 3 Simulatie van ADR (door TUD-promovendus W. de Vries). Stromen van fijne en grove deeltjes vanaf de jet - stroom, ontstaan bij de rotor (links) tot aan de opvang van de 1-12 mm fractie (rechts), die daarna verder worden gescheiden met behulp van een lucht - mes 4 HAS-inrichting op de TU Delft 5 Toename in druksterkte van beton met gerecycled toeslagmateriaal (RAC) ver - geleken met primair (NAC) 0,25-0,5 mm 0,5-1 mm 1-2 mm 2-4 mm 4-8 mm 8-12 mm 2 1,5 1 0,5 -0,5 -1 rotor 1 - 12 mm luchtmes + grove 0 - 1 mm rotor product 0 3 \ 6 \ 9 1 2 15 afstand [m] afstand [m] 3 Terugwinnen jne fractie uit beton 4 2018 37 kogelmolen. De XRF-waarden (röntgenfluorescentiespectro- metrie) van de ultrafijne delen laten een groot aandeel CaO zien, terwijl ze voor het belangrijkste deel uit gereageerd cement bestaan, aangezien het grootste deel van de fijne fractie bestaat uit ?-kwarts (zand). Grootschalige testen met fijne ADR-fracties in de cementoven laten zien dat het materiaal als CO 2-arme voeding in de cement-productie een standaardkwa- liteit cement oplevert. Het verschil met kalksteen als bron van CaO is dat gereageerde cementpasta nauwelijks carbonaten bevat en daarom weinig 'chemische' CO 2 produceert in de conversie naar klinker.   Deze systemen zijn transporteerbaar wat het mogelijk maakt ze in te zetten op locatie van de sloop.     Testen Er zijn diverse testen uitgevoerd in samenwerking met de industrie (onder andere Strukton), die laten zien dat de druk- sterkte van beton waarvan het grove toeslagmateriaal voor 100% is vervangen door gerecycled materiaal hoger is bij een zelfde hoeveelheid cement. Het verschil bedraagt wel 30% op jonge leeftijd en wordt minder na verloop van tijd (fig. 5).     Slotwoord Nieuwe technologieën zoals die ontwikkeld worden in het VEEP project openen de weg naar een goedkope bron van goed gedocumenteerd toeslagmateriaal, direct vanuit de stad naar nieuwe toepassingen in de bouw. Essentieel van zulke techno- logie is dat de fijne fractie zorgvuldig wordt afgescheiden en de gereageerde cementfractie weer beschikbaar komt voor nieuwe binders met een lage CO 2-footprint. ?     ? REFERENTIES 1 Lotfi, S., & Rem, P., Recycling of End of Life Concrete Fines into Hardened Cement and Clean Sand. Journal of Environmental Protection, 7(06), 934, 2016. 60 50 40 30 20 10 0 0 7 28 91 NACRAC afstand [m] dagen 5 4 Terugwinnen jne fractie uit beton 4 2018