Beton dat zijn eigen wonden kan helen

Duurzame toekomst| De wereld sprak vorig jaar in Parijs af de opwarming van de aarde te beperken tot maximaal 2 graden. Maar hoe? Onderzoekers en kleine bedrijven zoeken oplossingen. Een serie over groene innovaties en uitvindingen. Vandaag: zelfherstellend beton

De productie van beton jaagt jaarlijks miljoenen tonnen aan CO2 de atmosfeer in. Maar toch, de wereld kan niet zonder. Het is een belangrijke bouwsteen van de maatschappij, zonder beton zouden bruggen, viaducten en wolkenkrabbers moeilijk overeind blijven. Maar het kan duurzamer, zegt microbioloog Henk Jonkers van de TU Delft.

Het huidige beton valt volgens de 'betongeleerde' vroeg of laat ten prooi aan verval. Dan treden scheuren op, door de trekkrachten die gebouwen als bruggen en parkeergarages te verduren krijgen. Zodra er een scheur in komt, kan binnendringend water het bewapeningsstaal aantasten. Dat kan leiden tot de beruchte betonrot, waardoor een constructie afbrokkelt. Kostbare en langdurige reparaties zijn het enige medicijn. En anders rest sloop.

Slecht voor de portemonnee en slecht voor het milieu, zegt Jonkers op zijn werkkamer in het gebouw van de faculteit Civiele Techniek in Delft. Maar de microbioloog heeft een alternatief. Een oplossing die de natuur hem heeft aangedragen. Het (gehoopte) resultaat: een betonnen gevaarte dat zijn eigen wonden heelt als een snee in een vinger. Zelfherstellend beton, zegt Jonkers.

Voor de buitenstaander lijkt het iets buitenaards, maar Jonkers wist al langer dat het bestond. Het 'geheim' is dat aan Jonkers' beton bacteriën zijn toegevoegd tijdens het mengen. Die 'slapen' in een capsule van bioplastic, met bijgevoegd voedsel. Jonkers: "Ontstaat er een scheur en komt er water naar binnen, dan worden de bacteriën wakker en beginnen ze het voedsel te eten. Dat zit vol calcium en daardoor scheiden ze kalk uit. Daarmee metselen ze een scheur binnen zes weken dicht."

De voordelen zijn legio, zegt Jonkers. Het grootste is wat hem betreft dat met zijn zelfoplappende beton een van de grootste mankementen uit de bouw verholpen kan worden. "Een betonconstructie gaat met ons materiaal langer mee, omdat je minder reparaties hoeft uit te voeren. Dat is nu een enorme kostenpost, Rijkswaterstaat heeft daar 50 procent van zijn budget voor gereserveerd. Scheuren moeten handmatig worden geïnjecteerd met epoxy (lijm) of zelfs uitgehakt. Allemaal handwerk. En dat terwijl infrastructuur eigenlijk permanent moet functioneren. Je wil een metrotunnel niet stilleggen om die te repareren, dat levert economisch nog meer schade op dan dat de reparatie kost."

Ook het klimaat profiteert mee, denkt Jonkers. Geen overbodige luxe, want de betonproductie is wereldwijd verantwoordelijk voor 5 procent van alle CO2-uitstoot. Vooral bij het maken van cement komt veel CO2 vrij.

Het zelfherstellende beton van de Delftse wetenschapper gaat 30 procent langer mee dan regulier beton, legt hij uit, en heeft de helft minder onderhoud en reparatie nodig. "Grofweg levert het een emissiewinst van 30 procent op. Omdat je met een langere levensduur van constructies minder beton nodig hebt voor nieuwbouw. Hetzelfde geldt voor reparaties." Die winst voor de natuur is 'mooi meegenomen', zegt Jonkers. "Als wetenschapper wil je vooral de maatschappij vooruit helpen. Maar ik wil graag dat we minder schadelijk gaan bouwen. Met oplossingen uit de natuur."

Tien jaar is Jonkers er inmiddels mee bezig. Als microbioloog werd hij binnengehaald door de TU Delft om samen met een team materiaalkundigen te werken aan zelfherstellend materiaal. En met succes. In het laboratorium wisten Jonkers en collega's in 2011 aan te tonen dat hun uitvinding werkt. Patent werd aangevraagd en toegekend. Het zelfherstellende beton klonk velen als revolutionair in de oren, en het kon op veel aandacht rekenen. Ook uit de bouwsector.

Toch staan er anno 2016 maar weinig bouwbedrijven in de rij voor Jonkers' uitvinding. De microbioloog legt uit dat er al proeven lopen met zijn zelfherstellend beton. Daar willen bouwbedrijven wel voor samenwerken. Maar het eerste gebouw dat volledig uit zelfhelend beton bestaat, moet nog verrijzen. Wel heeft het Waterschapsbedrijf Limburg er een afvalwaterzuiveringstank van gebouwd, zegt Jonkers. Die is net voor de zomer opgeleverd.

Er ís wel interesse, zegt de wetenschapper. "Maar tot grootschalig gebruik leidt die nog niet echt." Grootste obstakel zijn de kosten. De bijzondere bacteriën maken Jonkers' beton duurder dan de klassieke variant. "Anderhalf tot twee keer zo duur. Dan is het voor grote aannemers de vraag of het loont." Alleen door het product in grotere hoeveelheden te maken, kan de kostprijs dalen. "Maar ook dan is het nog duurder."

Het is voor veel bedrijven ook een kwestie van eerst zien en dan geloven, zegt Jonkers. En wat volgens de wetenschapper ook niet helpt, is dat een bouwbedrijf de eerste dertig jaar onderhoud van een nieuw gebouw vaak voor zijn rekening neemt. Terwijl het een levensduur van vijftig tot honderd jaar moet hebben. De meerkosten van zijn wonderbeton zijn pas terugverdiend op die langere termijn, legt Jonkers uit. Daarom is het volgens hem vooral interessant voor de eigenaren van een bouwproject, en niet voor de 'relatief korte termijn' waar de bouwbedrijven verantwoordelijk voor zijn.

De bouwsector wil garanties, zegt Jonkers, en is ook een tikje conservatief. "Eigenaren vragen ons of wij kunnen garanderen dat ons beton honderd jaar meegaat. Ja, dat is moeilijk. Want die ervaring hebben we niet. Alleen uit het laboratorium. En de praktijk kan altijd anders blijken. Daarom bouwen we bij wijze van proef, om te laten zien dat de techniek werkt. Er komt bijvoorbeeld een loopbrug hier op de campus." En eigenlijk mag dat niet. Want Nederland is qua regelgeving dichtgetimmerd, legt Jonkers uit. "Wij kunnen slanker bouwen, omdat we minder beton nodig hebben. Maar de regels, die uitgaan van traditioneel beton, verbieden dat. Het is nu dus vooral een kwestie van overtuigen; we praten veel met overheden en bedrijven."

De Delftse microbioloog geeft toe: hij had niet verwacht dat het zo lastig zou zijn 'bio-beton' aan de man te brengen. Lachend: "Het uitvinden was achteraf relatief makkelijk. Je denkt een oplossing voor een frequent probleem te hebben. Maar niet iedereen vindt dat een probleem. Velen vinden dat beton juist mág scheuren, omdat het te repareren is."

Maar misschien lukt het Jonkers en zijn team wel via een omweg. Twee reparatieproducten met dezelfde bio-techniek als het zelfhelende beton - een mortel en spray - doen het wel goed op de markt. "Die zijn goedkoper en leveren snel resultaat", verklaart Jonkers. "Via die weg kunnen we aantonen dat het werkt."

Zijn al die onvoorziene problemen bij de marktintroductie van zijn wonderbeton niet frustrerend? Ach, antwoordt hij nuchter: "Daar ben je als wetenschapper aan gewend. Vergelijk het met een nieuw medicijn: je moet waken voor nare bijwerkingen. Bij iets dat nieuw en radicaal is, is het altijd een proces van een lange adem." Maar, voegt hij daaraan toe: "Over tien jaar rijden we onder viaducten van zelfherstellend beton door."

Cement en CO2

De cementindustrie is een van de grootste boosdoeners van CO2-uitstoot. Van alle uitstoot die de mens veroorzaakt, neemt zij wereldwijdwijd zo'n vijf procent voor haar rekening. Voor de productie van cement moet namelijk kalksteen in een hoogoven worden verhit tot 1400 graden. Door die hitte ontstaat een halffabricaat (portlandklinker), wat cement zijn bindmiddelfunctie geeft. Dat proces kost erg veel energie en dus is de CO2-uitstoot groot. Om die uitstoot te verminderen worden wel alternatieve CO2-neutrale brand-en grondstoffen gebruikt zoals biomassa en hoogovenslak. Nederland is een van de koplopers als het gaat om productie en gebruik van dit 'CO2-vriendelijke cement'. Volgens CBS-cijfers was in 2010 de Nederlandse cementindustrie verantwoordelijk voor minder dan één procent van de totale Nederlandse CO2-uitstoot. Daar staat tegenover dat Nederland veel bestanddelen importeert.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden