Hoe prefabbeton kan bijdragen tot een beter klimaat en een beter leefmilieu

Bijvoorbeeld door nieuwe betonsoorten te gebruiken die CO2 absorberen, zou de bouw zich kunnen transformeren van één van de grootste veroorzakers van broeikasgassen tot één van de grootste bijdragers aan de oplossing. De commercialisering van dit soort innovaties is een kwestie van tijd. Maar ook vandaag, los van deze nieuwe ontwikkelingen, heeft beton sterke troeven in handen om een bijdrage te leveren aan een beter klimaat en een beter leefmilieu. Dikwijls gaan klimaat en milieu hand in hand, maar ze kunnen ook tegenstrijdig zijn.

De pijlers van circulair bouwen

Grondstoffen liggen aan de basis van elk productie- en bouwproces. De manier waarop we met grondstoffen omgaan, mag er geenszins toe leiden dat toekomstige generaties niet langer in hun eigen behoeften kunnen voorzien.

Circulariteit beoogt het rendement van de al ontgonnen grondstoffen te maximaliseren, door te vermijden dat de ermee gemaakte producten tot afval herleid worden. Dat heeft een directe weerslag op het milieu en op het klimaat. Circulair bouwen is een bevattelijk begrip waarop elke producent van bouwmaterialen, elke ontwerper en elke bouwheer directe impact heeft.

Circulair bouwen steunt op drie pijlers:

1. Een lange levensduur (technisch, functioneel en economisch) door dynamisch, veranderingsgericht, aanpasbaar, multi-inzetbaar te ontwerpen en te bouwen;
2. Demontabel bouwen, ondersteund door open industrialisatie (modulering) om de uitwisselbaarheid van bouwcomponenten te bevorderen;
3. Recyclage in de vorm van hergebruik, materiaalrecyclage of recuperatie.

Ondersteunende tools zijn digitalisatie en BIM (Building Information Modelling), aangepaste verdienmodel–len, materialen(data)banken en -paspoorten. Begrippen die vandaag al bekend in de oren klinken.

Lange levensduur

Voor de eerste pijler, de zeer lange levensduur, geeft prefab beton alvast present. De prefab betonstructuur van een gebouw kan – indien correct ontworpen – vele generaties overspannen. Voorbeelden van conversies van industriële constructies uit de negentiende eeuw naar woongebouwen (lofts of appartementen), waarbij de betonstructuur behouden werd, zijn legio. Gevels zijn in tegenstelling tot de dragende structuur, onderhevig aan modetrends en worden vaak vervangen vóór ze hun theoretische levensduur hebben bereikt. Door de gevel ‘afneembaar’ te monteren kan dat zonder de dragende structuur aan te tasten. De ontwerper kan betonnen prefab infrastructuren of gebouwen ontwerpen in zogenaamde ‘levensduurlagen’, zodat de verschillende lagen afzonderlijk aangepast kunnen worden aan de veranderende behoeften.

De functionele en lange levensduur van een gebouw is vooral een zaak van de ontwerper. Dit houdt in dat gebouw en infrastructuur zodanig ontworpen zijn dat ze aanpasbaar zijn zodat ze latere herbestemmingen toelaten (sociale levensduur). De ontwerper zou op voorhand eventuele latere verbouwingen, op basis van doordachte scenario’s die de ontwerpkeuzes ondersteunen, moeten simuleren en zijn ontwerp onderwerpen aan een flexibiliteits- of veranderingstest. Voorgespannen betonbalken, holle vloerelementen of breedplaten laten een grofmazige modulering toe. Dit creëert grote vrije ruimten zonder hinderpalen voor een vrije en aan de veranderende behoeften aanpasbare inrichting. Modulair ontwerpen is geen noodzaak voor het bouwen met prefab beton maar het grid faciliteert de toepassing en het hergebruik na demontage van prefab betonelementen en -structuren.

Levensduur in infrastructuur

De lange levensduur is ook van toepassing op infrastructuurproducten. Op een correct ontworpen en uitgevoerde wegbedding houden betonstraatstenen het vele generaties uit. De stenen kunnen na kleine (huisaansluitingen) en grote werken (ontdubbelen riolering) steeds opnieuw aangewend worden. Een noodzakelijke lokale herstelling kan, mits een goede uitvoering, zonder storend en zichtbaar blijvend effect gerealiseerd worden.

Betonnen rioleringsbuizen kennen ook een lange levensduur, maar vragen aandacht op 2 punten:

– De rioleringsstelsels moeten zodanig ontworpen worden dat ze latere demografische groei, stads- of dorps–uitbreidingen zonder problemen kunnen opvangen.

– Het ontwerp van het rioleringsstelsel op zich mag er niet toe leiden dat er een omgeving ontstaat die de gebruikte materialen niet toelaat om hun theoretische levensduur te halen of die ertoe leidt dat de materialen niet langer herbruikbaar of recycleerbaar zijn.

Demontabel bouwen

Een glazen bol om de toekomst te voorspellen hebben we niet. Uiteindelijk zullen ook veranderingsgericht ontworpen gebouwen ooit afgebroken worden. Hier trachten we de elementen in hun geheel te recupereren. Daarom betekent circulair ontwerpen ook: demontabel ontwerpen. Het is perfect mogelijk om prefab betonconstructies demontabel te bouwen. Maar een gebouw bestaat uit meer dan enkel het deel in prefab beton.

De mate waarin een volledig gebouw gedemonteerd kan worden, hangt af van de hoeveelheid en de aard van de ingebouwde technieken en dus ook van het type van gebouw. Recent werden enkele parkeergarages en industriegebouwen demontabel gebouwd. Voor demontabele kantoor- en woongebouwen is het nog even uitkijken naar innovatieve systemen, hoofdzakelijk voor de inbouw en het demonteren van de soms erg complexe technische uitrusting van het gebouw.

Recyclage van grondstoffen

Ook al zijn de meeste componenten van beton overvloedig aanwezig, natuurlijk zand dat geschikt is voor het maken van beton zal als eerste uitgeput zijn. De zoektocht naar kwalitatieve alternatieven brengt ons al snel bij recyclage. Al wordt beton meestal vermalen tot granulaten, er kunnen ook zandfracties uitgehaald worden en ‘proof of concept’ is geleverd voor vermaling tot op het niveau van de cementfractie. Hoe zuiverder het te recycleren beton, hoe hoogwaardiger het ingezet kan worden. Bij het ontwerp al aandacht geven aan afbraak loont.

Beton kan meerdere malen gebroken en hergebruikt worden. Er is echter wel nood aan verder onderzoek om te bepalen in welke mate de rekenregels voor ‘origineel’ beton toepasbaar blijven voor beton vervaardigd met meermaals gerecycleerde granulaten.

Indien uit onderzoek blijkt dat het aantal keren dat een granulaat in dezelfde toepassing hergebruikt kan worden eindig is, dan nog kan het bijdragen om het gebruik van natuurlijke grondstoffen terug te dringen. Er zijn heel wat strategieën te bedenken die er uiteindelijk toe bijdragen dat granulaat zo lang mogelijk in de bouwketen blijft. Er is dus geen enkele reden om beton niet in één of andere toepassing te recycleren.

De rol van de cementsector

Een andere alternatieve piste voor vervanging van grondstoffen is het gebruik van granulaten die voortvloeien uit industriële productieprocessen uit andere sectoren, zowel voor de vervaardiging van cement als voor de vervaardiging van beton. De toevoeging van vliegassen, een bijproduct van de elektriciteitsproductie in steenkoolcentrales, verhoogde jarenlang de kwaliteit en de sterkte van het beton. Met het verdwijnen van deze centrales, worden vliegassen schaarser.

Een ander voorbeeld zijn de hoogovenslakken, een bijproduct van de metaalnijverheid. Zij hebben hydraulische eigenschappen en kunnen dus als cementvervanger ingezet worden. Het is de grondstof voor de aanmaak van CEMIII, de meest ecologische onder de cementsoorten. Maar ook de staalindustrie tracht minder ruwe erts te gebruiken en meer schroot te gebruiken waardoor de beschikbaarheid van slakken afneemt.

De betonsector is vragende partij voor de recuperatie en dus de opwaardering van de bijproducten van het productieproces van andere industrieën, maar daar zijn wel enkele essentiële voorwaarden aan verbonden. Het aangemaakte beton moet kwalitatief even goed of beter zijn en mag voor de gebruiker geen enkele nadelige invloed hebben. Het eindproduct moet op zijn beurt weer even goed recycleerbaar zijn en het nieuwe gebroken materiaal moet weer voor hetzelfde doel aanwendbaar zijn. Als het verwerken van bijvoorbeeld 100 kg rubber in 1 m³ beton op het eind van de levensduur resulteert in 2.400 kg niet recycleerbaar beton en dus afval, past dit niet in de filosofie van de circulaire economie.

Cement is en blijft in dit verhaal verantwoordelijk voor een groot deel van de CO2-uitstoot gelinkt aan betonproducten. De cementindustrie heeft zich geëngageerd om tegen 2050 volledig klimaatneutraal te produceren en zal zo een substantiële bijdrage leveren aan de realisatie van de Europese doelstelling uit de Green Deal.

De logistieke keten

Hergebruik, materiaalrecyclage en recu­peratie zullen een belangrijke impact hebben op de logistieke processen van betonfabrieken. Wat is wanneer beschikbaar en kan op welk moment geleverd worden? Hoe kan men de beschikbare reserves verdelen over de productie om deze gelijkmatig te houden, … Dit zal enkel kunnen op basis van gedetailleerde databanken en een ver doorgedreven digitalisatie van de bevoorrading en van het productieproces, zodat flexibel ingespeeld kan worden op de beschikbare voorraad van basismaterialen.

Recyclage in ontwerp

Ontwerpen is keuzes maken, ook op het vlak van bouwmaterialen. Duurzaamheid heeft in die context twee betekenissen: ‘lange levensduur’ enerzijds, en ‘respect voor de draagkracht van de aarde’ anderzijds. De levensduur van de meeste bouwmaterialen is min of meer gekend, de impact op de draagkracht van de aarde is veel minder gekend. Die wordt vaak herleid tot milieu-impact die vervolgens nog eens herleid wordt tot CO2 voetafdruk.

Geen wonder dat er een wildgroei van groene labels ontstaan is, waar verschillende sectoren hun gelijk proberen te halen. Veel van de huidige labels kijken enkel naar de CO2-uitstoot. Een objectieve en op Europese normen gebaseerde certificering is mogelijk op basis van de EPD-fiches, die transparante informatie over de milieuprestaties van bouwproducten geven.

Op initiatief van de federale overheid wordt van deze fiches een database opgebouwd, die als gegevensbank gebruikt kan worden in rekentools op gebouwniveau, zoals TOTEM, ontwikkeld door OVAM (de Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij), Leefmilieu Brussel en Service Public de Wallonie.

De rol van EPD-fiches

De EPD-fiches bekijken een product van ‘Cradle to Cradle’ (van grondstof tot grondstof), beperken zich tot de milieuaspecten gebaseerd op de CEN+ indicatoren, maar geven geen totaalbeeld van de duurzaamheid. Zij zijn een nuttig instrument om een fabrikant te helpen zoeken naar het milieuvriendelijker maken van zijn eigen product. De fout mag niet gemaakt worden om op basis van de EPD-fiches de milieu-impact van verschillende materialen te vergelijken. Bij de keuze van de bouwmaterialen moet het totale beeld bestudeerd worden: een berekening van de milieu-impact van de volledige structuur over de totale levensduur. Een dergelijke simulatie in TOTEM toonde aan dat de ecologische voetafdruk van een houten en die van een betonnen gebouw quasi gelijk zijn.

Beton is lokale productie

Eén van de troeven van beton is het maximaal ondersteunen van de lokale economie. Betonproducten zijn één van de weinige bouwmaterialen die over de hele productieketen ‘lokaal’ zijn. De grondstoffen zijn lokaal aanwezig. De meeste betonfabrieken zijn ingeplant in de nabijheid van de ontginningsplaatsen van de granulaten. Zij bieden werkgelegenheid aan arbeiders uit de buurt. Die moeten doorgaans geen lange afstanden afleggen in witte bestelwagens, op weg naar verafgelegen werven. Voeg daar nog de afstand van de leveringen bij, die door het gewicht van de producten beperkt is, en het zal duidelijk zijn dat het transport nodig voor het vervaardigen en leveren van betonproducten minimaal is, dus ook de ermee gepaard gaande CO2 uitstoot.

Een andere hint die de sector mee wil geven aan de beleidsmakers is het belang van de thermische opslagcapaciteit van beton, waardoor het functioneert als een thermische batterij die warmte opslaat tijdens de warmste periode van de dag (en dus in de zomer de energiebehoefte voor koeling vermindert) en weer afgeeft als het afkoelt. De combinatie van betonkernactivering met een geothermische installatie kan een energiebesparing van 80 % realiseren in gebouwen met grote behoefte aan koeling.

Dit brengt ons rechtstreeks bij de intrinsieke en al langer bekende troeven van beton. Prefab beton is een multifunctioneel materiaal dat voor elk onderdeel in de bouwwereld ingezet kan worden (van wegenaanleg en fundering tot dakstructuur en aanleg van de omgeving) en tegelijkertijd een antwoord biedt aan de meeste bouwfysische noden (brandveiligheid, akoestiek, wind- en waterbestendigheid (gevels), impactbestendigheid, …).

Hoe meer duurzaamheid in zijn totaliteit beheers- en meetbaar wordt, hoe duidelijker wordt dat prefab beton ook op dit vlak multi-inzetbaar is en een positief resultaat geeft bij elke invalshoek. Beton is niet hernieuwbaar, maar wel steeds weer opnieuw herbruikbaar of recycleerbaar als hetzelfde product. Ecologisch gezien is dat minstens evenwaardig. Men mag ook niet uit het oog verliezen dat hernieuwen dikwijls een traag proces is en dus snel tot schaarste en/of grote transportafstanden zal leiden.

Slotnoot: Brandveiligheid

Er wacht prefab beton een mooie toekomst. Beleids- en stedenbouwkundige ontwikkelingen zetten de trend in naar denser bouwen. Willen we ondanks de demografische ontwikkelingen toch groene buitenruimte behouden om onze levenskwaliteit te behouden, dan zullen we van kwalitatieve hoogbouw moeten uitgaan (zie ook het interview met Erik Wieërs). Waar veel mensen samenwonen, zullen akoestiek en brandveiligheid doorwegen in de ontwerpbeslissingen en materiaalkeuzes.

Technologische ontwikkelingen zullen de CO2 uitstoot van de productie in de eerste plaats verminderen en wat overblijft neutraliseren. Innovatieve projecten toonden al aan dat de capaciteit van beton om CO2 op te slaan via aangepaste betonsamenstellingen enorm kan toenemen. Prefab beton zal het bouwmateriaal zijn dat een belangrijke bijdrage levert aan het behalen van de Europese doelstellingen uit de Green Deal.

Samen met FEBE en FEBELARCH publiceert Architectura een whitepaper over architectonisch beton. Je kan dit boeiende document gratis aanvragen door simpelweg een mail te sturen naar info@architectura.be. Kort daarna ontvang je de digitale whitepaper in jouw mailbox.