TNO ontwikkelt nieuwe aanpak op weg naar duurzamer beton

Nederland staat voor een grote opgave om de CO2-uitstoot drastisch te verminderen en tegelijk materialen-schaarste het hoofd te bieden. De bouw speelt een belangrijke rol bij het realiseren van de klimaatdoelen. De sector verbruikt namelijk de helft van alle grondstoffen in ons land, is goed voor 40 procent van het energieverbruik en een derde van de totale CO2-uitstoot. Omdat de helft van al het bouwmateriaal beton is, valt veel winst te boeken door dat te verduurzamen. TNO heeft hiervoor een nieuwe aanpak en tool ontwikkeld, die zich met name richt op de inzet van duurzamere betonsoorten en hergebruik van secundaire grondstoffen. Tot nu toe worden deze materialen nog niet grootschalig ingezet, met name doordat toepassing in betonconstructies complex is: aan de ene kant is er verandering gaande in het beton dat we altijd al kenden, en aan de andere kant komen er steeds meer eisen, een constructie moet niet alleen veilig en betaalbaar zijn, maar ook duurzaam en circulair.

Resource based engineering met MIMO

De nieuwe aanpak, voluit Materiaal gedreven Multi-criteria Ontwerp-optimalisatie (MIMO), is een ontwerp aanpak voor duurzamer beton die helpt bij het maken van optimale keuzes voor meerdere betrokken partijen: opdrachtgevers, bouwbedrijven, aannemers, sloopbedrijven, recyclingbedrijven. De MIMO-aanpak vormt een knooppunt tussen data, modellen en slimme optimalisatie-software. Informatie over lokaal beschikbare grondstoffen staat centraal: ‘resource based engineering’. Bijvoorbeeld, van elementen of korrels uit betonpuin worden de materiaaleigenschappen bepaald, de data. Daarnaast worden gelijktijdig alle eisen meegegeven, zoals minimaliseren van milieu-impact en kosten maar ook het maximaliseren van veiligheid, we willen immers veilige betonconstructies. MIMO verwerkt de data vervolgens met behulp van rekenmodellen tot ontwerp-scenario’s die optimaal en meetbaar voldoen aan de verschillende eisen tegelijk. De gebruiker kan nu eenvoudig afwegen wat het beste scenario is op basis van wensen en planning.

Aanzienlijke CO2-reductie door optimale inzet secundaire materialen

Elk jaar komt er zo’n 22 miljoen ton steenachtig afval vrij door sloop. Op dit moment wordt daarvan slechts 2 miljoen ton hergebruikt en dat terwijl we jaarlijks 33 miljoen nieuw beton produceren. De inschatting van TNO is dat MIMO kan ondersteunen in het afwegen en optimaal inzetten van hergebruik en recycling uit bouw- en sloopafval. ‘Deze stroom is goed voor meer dan de helft van de huidige betonproductie!’, vertelt Siska Valcke van TNO, expert op het gebied van circulair beton. ‘Bij het optimaliseren van hergebruik, ook voor CO2 reductie, komen dankzij MIMO algauw twee belangrijke strategieën in beeld: volledig hergebruik van elementen uit bestaande betonconstructies en inzet van gemalen metselwerkpuin zouden naar schatting 0,75 tot wel 1,25 miljoen ton CO2 reduceren per jaar’, licht Valcke toe.

Meer informatie optimaal inzetten voor de sector

MIMO sluit aan op initiatieven die de sector nu al ontwikkelt, zoals nieuwe betonsoorten met minder cement, slanker construeren en demontabel bouwen. Partijen kunnen verschillende strategieën voor verduurzaming en circulariteit tegen elkaar afwegen en optimaal combineren. De nieuwe aanpak wordt inmiddels op beperkte schaal als tool beproefd. Daaruit blijkt welke voordelen de aanpak biedt voor de betrokken partijen als deze op verschillende stadia in besluitvorming en ontwerp wordt ingezet. Constructeurs kunnen in een vroeg stadium de mogelijkheden en data van leveranciers, sloopbedrijven en recyclers betrekken in hun ontwerp om tot een optimale oplossing te komen. Opdrachtgevers krijgen inzicht in oplossingen die meetbaar voldoen aan hun eisen en die ze transparant met elkaar kunnen vergelijken. Aannemers en sloopbedrijven krijgen meetbaar inzicht in de kosten en baten van slim demonteren en de opslag van materialen.

Basis gelegd

MIMO is zo opgezet dat nieuwe ontwerpvragen, eisen, data en modellen kunnen worden toegevoegd en gekoppeld zodat het stap voor stap breder kan worden ingezet. Siska Valcke: ‘Onze aanpak levert de meeste waarde als de samenwerking in de betonsector gaat groeien: bedrijven, overheden en kennisinstellingen. Dan kan de MIMO een enabler zijn in de ketenbrede transitie naar duurzamer beton. De basis is gelegd en van hieruit kunnen we samen met de sector aan de slag om de transitie te maken naar grootschalige resource based engineering op weg naar duurzamer beton.’