Kennisplatform over betonconstructies

Terugwinnen fijne fractie uit beton
Bijdrage TU Delft aan internationaal onderzoeksproject VEEP
Peter Rem, Francesco di Maio, Abraham Gebremariam

do 5 juli 2018
artikel

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 universiteit bij aan het volledig sluiten van de materiaalkringloop en het implementeren van een circulaire economie in de bouw.

1 ADR-installatie

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 onderzoek in een aantal Europese landen. De laatste jaren zijn er nieuwe technologieën ontwikkeld die als doel hadden de kringloop van beton te sluiten door het recyclen van beton voor het gebruik in nieuw beton. De meest geavanceerde van deze betonrecyclingtechnologieën
produceren grof toeslagmateriaal (>4 mm) door cementpasta te verwijderen van het oppervlak van het gebroken betonpuin. De resterende fijne fractie, ongeveer 40% van het betonpuin, is niet eenvoudig te hergebruiken in nieuw beton en wordt daarom vaak gedowncycled.

VEEP-project

2 ADR-installatie

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 betonrecylingtechnologiën te ontwikkelen voor het hergebruik van bouw- en sloopafval in nieuwe prefab betonproducten, zowel voor nieuwbouw als voor verbouw. De link naar de prefabbetonindustrie 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.  

Dit kan bijvoorbeeld door grondstoffenreductie, hergebruik van restproducten, beperking van de CO2-footprint en energieverbruik, hergebruik van elementen, procesinnovatie, afvalbeperking, 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. 

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 industrieënuit om de recycling van C&DW in de breedste zin met innovaties vooruit te helpen, met aandacht voor zowel bestaande bulk materialen zoals beton als opkomende materialen.  

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&Rgroep robuuste en goedkope technologieën voor het bewerken van betongranulaat inclusief een continue monitoring en beoordeling van de kwaliteit en de eigenschappen van de gerealiseerde producten. Op basis van specifieke eigenschappen van de gerecyclede toeslagmaterialen en mineralen kunnen specifieke 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 &Rgroep een serie technologieën die parallel kunnen worden ingezet. Hiermee moeten secundaire grondstoffen van gegarandeerde en gedocumenteerde kwaliteit direct vanaf de sloop inzetbaar zijn voor hernieuwd gebruik. Hierdoor is het nodigdat informatie over de materiaaleigenschappen snel beschikbaar is. Er moeten gelijktijdig diverse problemen worden opgelost, 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 gereinigd.
De installatie (foto 1 en 2) wordt gevoed met gebroken betonpuin en scheidt op basis van soortelijk gewicht en afmetingen 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 (<1 mm) (fig. 3)). Het luchtmes product wordt gescheiden van de grove fractie door een ‘windzifter’ die de fijne korrels afbuigt uit de 1-12 mm stroom. Daardoor zijn grove maar lichte bestanddelen zoals hout en plastic ook onderdeel van dit product. Het rotor product wordt gevormd door fijne deeltjes die door interne luchtcirculatie en turbulentie uit de jet van de ADR worden geblazen. De ADR-technologie kan goed worden gecombineerd met een thermische behandeling. De zogenoemde HAS (’Heating and Air classification’)-inrichting (fig. 4) gaat uit van enerzijds een verhitting met lucht en daarmee een activering van de fijne delen, en anderzijds een classificatie van het materiaal op basis van deeltjesgrootte. Met de combinatie van ADR en HAS kan betonpuin volledig worden gerecycled tot schoon grof, fijn en ultrafijn toeslagmateriaal waarbij de laatste producten thermisch zijngeactiveerd door kortstondige verhitting tot 600°C. 

Het grote voordeel van de combinatie van deze systemen boven traditionele technologieën is dat het upcyclen van zowel de grove (> 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 bestudeerd [1]. Het blijkt mogelijk de fijne delen (0,25 – 4 mm) te ontdoen van de gereageerde cementpasta door malen in een kogelmolen. De XRF-waarden (röntgenfluorescentiespectrometrie) 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 α-kwarts (zand). Grootschalige testen met fijne ADR-fracties in de cementoven laten zien dat het materiaal als CO2-arme voeding in de cement-productie een standaardkwaliteit cement oplevert. Het verschil met kalksteen als bron van CaO is dat gereageerde cementpasta nauwelijks carbonaten bevat en daarom weinig ‘chemische’ CO2 produceert in de conversie naar klinker.  Deze systemen zijn transporteerbaar wat het mogelijk maakt ze in te zetten op locatie van de sloop. 

3 Simulatie van ADR (door TUD-promovendus W. de Vries). Stromen van fijne en grove deeltjes vanaf de jetstroom, 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 luchtmes

4 HAS-inrichting op de TU Delft

5 Toename in druksterkte van beton met gerecycled toeslagmateriaal (RAC) vergeleken met primair (NAC)

Volledige
artikel lezen?
het volledige artikel is gratis beschikbaar
voor onze leden. Nog geen lid? meld je
aan bij ons netwerk.

Reacties

xMet het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord

Copyright 2018 Aeneas Media

Constructeurs opgelet!

Leer alles over de software die je kan helpen bij parametrisch ontwerpen. Leden hebben gratis toegang op 31 oktober!

Bekijk evenement

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren