Alleen al in Nederland komt jaarlijks 13 miljoen ton betonafval beschikbaar. C2CA uit Rotterdam past uitvindingen van de TU Delft toe om dat betonafval te verwerken tot grondstof voor nieuw beton. Door de grote verscheidenheid in betonrecepten is dat een ware uitdaging. Samen met Strukton-onderdeel GBN en Dura Vermeer wordt in de havenstad momenteel hard gebouwd aan een fabriek met een capaciteit van 150.000 ton. Plannen voor nationale en internationale uitbreiding liggen klaar.
– ‘Het is logischer en duurzamer om verspreid over het land fabrieken te plaatsen.’
– ‘De cementindustrie veroorzaakt 8 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot.’
– ‘De taak van onze cso is bruggen te slaan tussen wetenschap en commercie.’
– In 2020 werd wereldwijd 14 miljard kubieke meter beton gestort.
Voor de eerste stap in het recyclageproces biedt C2CA een mobiele oplossing waardoor al meteen op de sloopplaats een eerste sortering kan plaatsvinden. Foto: C2CA
Beton is een geliefd materiaal bij de constructie van gebouwen, wegen, bruggen en dammen. Wereldwijd gaat het om enorme hoeveelheden. Volgens de Global Cement and Concrete Association werd in 2020 wereldwijd 14 miljard kubieke meter beton gestort. Dat is gemiddeld 1,75 kubieke meter per aardbewoner, genoeg om het landoppervlak van Nederland te bedekken met een laag beton van 413 meter dik. Hoewel sommige betonnen constructies uit de Romeinse tijd nog steeds overeind staan, bereiken vele al na enkele decennia het einde van hun nuttige leven. Ze worden afgebroken, vermalen en gedeponeerd op stortplaatsen of soms hergebruikt voor laagwaardige toepassingen zoals de ondergrond van wegen.
Kan dat niet anders? Die vraag komt natuurlijk wel bij je op als je hoogleraar grondstoffen en recycling bent aan de faculteit voor Civiele Techniek van de TU Delft. Onderzoek onder leiding van professor Peter Rem heeft de afgelopen jaren geresulteerd in verschillende uitvindingen om van afval weer bruikbare grondstoffen te maken. De technologie voor het recyclen van beton is ondergebracht bij het bedrijf C2CA Technology. C2CA staat voor ‘Concrete to Cement and Aggregates’: van betonafval dus weer grondstoffen maken voor nieuw beton.
Verschillende samenstellingen
Beton bestaat uit zand, grind of steenslag en cement. Dat cement – meestal een mengsel van calciumsilicaten – vormt met water calciumsilicaathydraten. Deze hydraten nemen de vorm aan van een netwerk en geven daardoor samenhang en sterkte aan het beton. Recyclen van beton betekent dus zand, grind en cement weer uit elkaar halen. Dat klinkt simpel, maar er komt wel het een en ander bij kijken. En er is nog een probleem. ‘Toen we hieraan begonnen, had ik geen idee dat er zo veel verschillende recepten zijn voor beton. Afhankelijk van de toepassing en de omgeving zijn verschillende samenstellingen nodig. De korrelgroottes van de verschillende soorten zand en grind moeten in de juiste hoeveelheden op elkaar worden afgestemd’, verklaart Rem. ‘Betonfabrikanten hebben geen grote opslagterreinen waar ze allerlei soorten zand en grind kunnen opslaan. Als je grondstoffen wilt leveren, moet je dus precies kunnen vertellen welke eigenschappen het materiaal heeft. Daar hebben we ook een oplossing voor gevonden.’
Componenten scheiden
Uitgangspunt voor het productieproces van C2CA is vergruisd beton: deeltjes met een omvang tot maximaal 16 millimeter. Met een gepatenteerd systeem dat advanced dry recovery (ADR) wordt genoemd, worden de deeltjes groter dan 4 millimeter mechanisch gescheiden van de kleinere. Deze grotere deeltjes zijn merendeels vrij van cementresten en kunnen meteen weer worden gebruikt in de productie van nieuw beton. Vergeleken met traditionele zeefsystemen kan ADR veel beter omgaan met relatief vochtig materiaal. Daarnaast kan een ADR-systeem zowel stationair als mobiel zijn. In het laatste geval kan meteen op de sloopplaats het eerste sorteerproces plaatsvinden.
De Makers Top 100 goed voor 102 miljard omzet en 300.000 banen.
Link naar De Makers Top 100
‘Het is nu eerst zaak om de grote fabriek te laten draaien’
De kleinere deeltjes worden aan een tweede proces onderworpen: het heating air and classification system (HAS). Daarin worden de restjes cement – deeltjes kleiner dan 0,25 millimeter – met behulp van hete lucht gescheiden van het zand. Deze cementpartikels kunnen weer worden gebruikt voor de productie van cementachtige bindstoffen. Daarbij komt veel minder CO2 vrij dan bij de productie van traditioneel cement.
Data vastleggen
Blijft nog het probleem van de precieze vaststelling van de eigenschappen van de door ADR geproduceerde grondstoffen. Daartoe is een sensorsysteem ontwikkeld op basis van laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), dat direct in de productielijn wordt geplaatst. Dit systeem controleert constant de kwaliteit en homogeniteit van het materiaal dat op een band voorbijkomt, zo’n 5.000 tot 10.000 chemometrische analyses per ton. De resultaten van deze metingen worden gecombineerd met data over onder meer sloopmethode, oorspronkelijk gebruik en locatie, wijze van transport, vroegere eigenaar van het gebouw en het sloopbedrijf. Alles wordt vastgelegd op RFID-dragers, die aan het materiaal worden toegevoegd, zodat toekomstige gebruikers met simpele RFID-lezers kunnen kennisnemen van al deze gegevens.
Hoge verwachtingen
C2CA is in 2016 opgericht door de TU Delft (Delft Enterprises) en GBN, een onderdeel van Strukton. Op een site van GBN bij Hoorn is een pilotplant gebouwd met een capaciteit van 1.000 ton. Als volgende stap wordt nu samen met Dura Vermeer in Rotterdam een fabriek gebouwd met een capaciteit van 150.000 ton. In 2023 is Chrysalix Venture Capital in het bedrijf gestapt; Fred van Beuningen, managing partner bij Chrysalix, trad toe tot de raad van commissarissen van C2CA. Hij verwacht veel van deze investering. ‘Chrysalix investeert in bedrijven die bijdragen aan een duurzame, schone economie, die efficiënt omgaat met grondstoffen. Daar past C2CA helemaal bij. In Nederland komt jaarlijks 13 miljoen ton betonafval beschikbaar. In Rotterdam alleen is dat al 200.000 ton. Eén fabriek voor 150.000 ton is natuurlijk lang niet genoeg, maar we gaan waarschijnlijk niet nóg grotere installaties bouwen. Het is logischer en duurzamer om op meerdere plaatsen verspreid over het land fabrieken te plaatsen en transportbewegingen zo veel mogelijk te vermijden.’
Hoe gaat het verder?
‘Het is nu eerst zaak om de grote fabriek te laten draaien: met verschillende soorten beton werken, de kinderziektes eruit halen en de kosten per eenheid product omlaagbrengen. In Nederland wordt de eerste fabriek gebouwd in samenwerking met Dura Vermeer. Voor de toekomst verwacht ik dat we zeker in het buitenland joint ventures aangaan met andere bedrijven in de sector die weten hoe en waar ze de grondstoffen kunnen afzetten.’
Wat betekent van oud beton nieuw beton maken voor het klimaat?
‘Helemaal kilo voor kilo vervangen zal nooit lukken, maar er is wel sprake van een substantiële reductie van CO2-uitstoot. En dan gaat het ook over het cement. De cementindustrie veroorzaakt ongeveer 8 procent van de wereldwijde uitstoot van CO2! Bij de productie van nieuw cement uit kalksteen komt CO2 vrij door opwekking van de noodzakelijke warmte én door de chemische reactie, waarbij onder meer gecalcineerd calciet (CaCO3) wordt omgezet in CaO en CO2. De zogenaamde ‘klinkers’ die in dit proces worden gevormd, zijn een basisgrondstof voor cement. Wij kunnen die klinkers op zijn minst gedeeltelijk vervangen door onze cementpartikels.’
‘Van al onze spin-offs hebben we veel geleerd, vooral wat er mis kan gaan’, aldus Peter Rem, hoogleraar grondstoffen en recycling aan de TU Delft. Foto: TU Delft
Is jullie kennis goed beschermd?
‘De processen zijn wereldwijd geoctrooieerd en we zijn bezig met een aanvraag voor het systeem als geheel en voor de manier waarop in het HAS-systeem met energie wordt omgegaan. Doel is volledige elektrificatie. Chrysalix heeft bovendien uit zijn netwerk nieuwe kennis en ervaring in het bedrijf kunnen brengen. Thomas Petithuguenin is de eerste ceo geworden. Hij heeft onder meer zes jaar ervaring bij FLSmidth, een Deens technologiebedrijf dat wereldwijd apparatuur en diensten levert aan de mijnbouw- en cementindustrie. En Carsten Riisberg Lund is benoemd tot onafhankelijk voorzitter van de RvC. Hij heeft in het verleden ook bij FLSmidth gewerkt, onder meer als president van de onderdelen Material Handling Division en Cement Industry.’
Link magazine februari/maart 2025. Thema: Artificial Intelligence als onderdeel van je processen. Vraag exemplaar op met de ranking van De Makers Top 100. Vraag een exemplaar aan bij Mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Wat is momenteel de relatie met de TU Delft?
‘We beschouwen de universiteit in feite als onderdeel van onze researchafdeling. Er is ook een chief science officer aangetrokken, Priya Perumal. Haar taak is bruggen te slaan tussen wetenschap en commercie. Ze was eerder werkzaam aan een universiteit in Finland en heeft ook in India gestudeerd. Daar is ze gepromoveerd op het gebied van bouwmaterialen.’
Grondstoffen recyclen en het belang van octrooien
De TU Delft-afdeling van Peter Rem heeft al veel bruikbare kennis ontwikkeld en in de markt gezet. Denk aan een technologie om uit kleingemalen plastic afval de verschillende soorten plastic van elkaar te scheiden in een vloeistof met nanodeeltjes. Voor homogene plastic afvalstromen zijn veel hoogwaardige toepassingen mogelijk. Het Rotterdamse Umincorp maakte gebruik van deze technologie, maar ging failliet. Niet omdat de technologie niet werkte, maar omdat virgin materialen goedkoper zijn en er nog geen wetgeving is die fabrikanten verplicht om (gedeeltelijk) gerecycled materiaal te gebruiken. Ook Myne uit Harderwijk maakt gebruik van vindingen uit Delft bij het sorteren van metaalafval.
Voor nieuwe vindingen wordt natuurlijk een octrooi aangevraagd. ‘In het verleden hebben we daarbij een behoorlijke zeperd gemaakt’, vertelt Rem. ‘In 2008 hadden we ReSteel opgericht voor het selecteren van staal uit ongesorteerd metaalafval. Daarbij ging het vooral om het herkennen van koper met een mantel van staal. Dat koper moet eruit, maar dan heb je niets aan magneten. Wij hadden daar een oplossing voor gevonden. Door een administratieve fout was voor de belangrijkste technologie van ReSteel het octrooi alleen in Europa gevestigd. Een Amerikaanse machinebouwer had aan de hand van de website van ReSteel het principe gekopieerd en al elf machines verkocht, voordat ReSteel er eentje aan de man wist te brengen. Later is ReSteel verkocht aan een Oostenrijkse machinebouwer. Van al onze spin-offs hebben we veel geleerd, vooral wat er mis kan gaan.’
