CO2 opslaan in de muren: veelbelovende nieuwe aanpak kan flink helpen in klimaatcrisis

Het klinkt bijna te mooi om waar te zijn: bouwen en tegelijkertijd de planeet afkoelen. Toch is dit heel goed mogelijk, volgens een nieuwe studie onder leiding van Elisabeth Van Roijen, expert op het gebied van CO2-opslag in de bouw. Door conventionele bouwmaterialen te vervangen door materialen die CO2 opslaan, kunnen we een flinke stap zetten op weg naar netto-nul.

Volgens de onderzoekers kan de volledige vervanging van traditionele bouwmaterialen door CO2-opslagmaterialen jaarlijks zo’n 14 tot 19 gigaton CO2 uit de atmosfeer halen. Dat is ongeveer de helft van de door mensen veroorzaakte CO2-uitstoot in 2021. Het is een geweldig idee, want naast het verminderen van uitstoot is het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer dringend nodig om de opwarming van de aarde af te remmen.

De inzet van bouwmaterialen is hier ideaal voor vanwege hun brede toepassing en lange levensduur. Van Roijen en haar team van UC Davis hebben berekend hoeveel CO2 wereldwijd kan worden opgeslagen in materialen zoals beton, baksteen, asfalt, kunststof en hout, als die op een slimme manier worden aangepast. Denk bijvoorbeeld aan het mengen van koolstofaggregaten in beton of het gebruik van biogrondstoffen in bakstenen.

Kwantiteit is belangrijker dan kwaliteit
In gesprek met Scientias benadrukt Van Roijen dat het vermogen van bouwmaterialen om CO2 op te slaan vooral afhangt van de hoeveelheid materiaal die wordt gebruikt. De hoeveelheid CO2 die per kilo materiaal kan worden vastgehouden, is minder belangrijk. Beton bijvoorbeeld slaat relatief weinig CO2 op, maar omdat het op zo’n gigantische schaal wordt gebruikt, kan het alsnog een grote impact hebben.

Toch zijn er enkele flinke uitdagingen. Veel bouwers staan huiverig tegenover nieuwe materialen, uit angst voor aansprakelijkheid als hun innovatieve aanpak faalt. Daarnaast is het vinden van voldoende koolstofbindende mineralen om deze nieuwe materialen te produceren een lastig vraagstuk. En dan is er nog de noodzaak om een streng gecontroleerde toeleveringsketen op te zetten.

Van experiment naar standaardpraktijk
De weg naar grootschalige implementatie van CO2-opslag in bouwmaterialen is dus niet zonder hindernissen, maar de voordelen zijn groot. Door bouwplaatsen te transformeren tot onzichtbare reservoirs van koolstof kunnen we bouwen aan een duurzamere toekomst – letterlijk en figuurlijk.

Maar kunnen bouwmaterialen dan écht het verschil maken in de strijd tegen klimaatopwarming? We vroegen aan hoofdonderzoeker Elisabeth van Roijen hoe dat dan in zijn werk gaat. “Het proces verschilt per materiaal. Voor beton kunnen we zowel de aggregaten (stenen) als het cement vervangen door koolstofhoudende materialen. Bijvoorbeeld: traditionele betonaggregaten bestaan uit steen, maar in ons onderzoek stellen we voor om op carbonaten gebaseerde aggregaten te gebruiken. Hierbij worden minerale oxiden (zoals MgO en CaO) gecombineerd met CO2 om calcium- of magnesiumcarbonaten te vormen. Naast deze carbonaatmaterialen kijken we ook naar het gebruik van biomassa. Zo kunnen we bakstenen verrijken met 15 procent aan biomassavezels, kunnen we kunststoffen maken van biomassa en asfaltbitumen vervangen door bio-olie. Deze materialen slaan CO2 op, omdat biomassa tijdens de fotosynthese CO2 uit de atmosfeer opneemt.”

Zoden aan de dijk
Maar zet dit dan echt zoden aan de dijk? Nou zeker wel, laat Van Roijen zien. “In totaal kan jaarlijks meer dan 16 miljard ton CO2 worden opgeslagen in bouwmaterialen. Dit cijfer hebben we bepaald door aan te nemen dat alle aggregaten in beton en asfalt vervangen worden door op carbonaten gebaseerde aggregaten en 15 procent van het cement wordt aangevuld met biochar – een koolstofrijk, houtskoolachtig product dat ontstaat door pyrolyse (de afbraak van biomassa door verhitting in afwezigheid van zuurstof). De rest bestaat uit carbonaat-cement. We nemen verder aan dat 15 procent van de bakstenen wordt vervangen door biomassa, terwijl de rest gemaakt wordt van calciumhydroxide, dat CO2 kan vasthouden. Daarnaast zijn in onze berekeningen alle plastics in de bouw vervangen door biologisch afbreekbare kunststoffen, bitumen in asfalt wordt vervangen door bio-olie, en we schatten in dat de vraag naar hout met 20 procent toeneemt. Het opslagpotentieel van elk materiaal hebben we bepaald op basis van de massaverhouding van koolstof in het materiaal. Vervolgens schaalden we deze waarden op op basis van consumptiecijfers uit 2016.”

Bestaande normen
Het klinkt als een lumineus idee. Waarom staan bouwers er dan zo huiverig tegenover? “Bouwvoorschriften en standaarden zijn moeilijk aan te passen omdat er risico’s verbonden zijn aan de introductie van nieuwe materialen. Voordat beleidsmakers deze materialen overnemen in bestaande normen, is het nodig om uitgebreid en gedetailleerd onderzoek naar hun prestaties te doen. Voor sommige technologieën ontbreekt dat onderzoek nog. Een andere grote hindernis is de kostprijs. Bio-gebaseerde kunststoffen bestaan bijvoorbeeld al sinds het begin van de 20ste eeuw, maar ze vormen nog steeds slechts 1 procent van de plasticmarkt, deels vanwege de lage kosten van op olie gebaseerde kunststoffen.”

Volgende stappen
Maar stel, deze uitdagingen worden overwonnen, wat zijn dan de volgende stappen om de eco-vriendelijke bouwmaterialen in de praktijk te brengen? “We kunnen al meer dan 1 gigaton koolstofdioxide opslaan door bronnen te benutten die nu al beschikbaar zijn, zoals landbouwafval voor biomassa en mineralenrijke afvalstromen om carbonaat-cement en aggregaten te maken. Het is de hoogste tijd om beleidsmaatregelen in te voeren die deze waardevolle ketens ondersteunen en bedrijven te stimuleren om over te stappen op koolstofarme materialen. Dit zou al enorm helpen in de strijd tegen klimaatopwarming”, aldus Van Roijen.

Zelf is ze erg onder de indruk van de mogelijkheden. “De enorme schaal van het koolstofopslagpotentieel is behoorlijk indrukwekkend. Vooral als je het in de context plaatst van de hoeveelheid CO2-verwijdering die nodig is om onder de doelstellingen van 1,5 en 2 graden opwarming te blijven. We ontdekten dat zelfs als we deze technologieën pas in 2075 volledig kunnen implementeren, we tussen 2075 en 2100 nog steeds genoeg CO2 kunnen opslaan om die doelstellingen te halen.” Een veelbelovende aanpak dus, die we zeker zullen blijven volgen.

Bronmateriaal

"Building materials could store more than 15 billion tons of CO2 annually
" - Science
Interview met hoofdonderzoeker Elisabeth van Roijen van UC Davis
Afbeelding bovenaan dit artikel: Aleksandar Pasaric / Pexels

Fout gevonden?

Interessant voor jou

Voor jou geselecteerd