Foto: Torben Eskerod

Ny opskrift på cement sænker byggeriets CO2-udledning

tirsdag 03 dec 19

Kontakt

Henrik Stang
Vicedirektør, professor, konstitueret sektionsleder
DTU Byg
45 25 17 35

Futurecem

Den nye, grønne cement består af:

  • Ca. 62 pct. cementklinker
  • Ca. 17 pct. kalcineret (dvs. brændt) ler
  • Ca. 17 pct. kalksten Resten er gips

Traditionel portlandcement består af ca. 90 pct. cementklinker, og resten er lige dele kalksten og gips.

Konsortiet bag Grøn Beton II

Projektets officielle navn er Grøn Omstilling af Cement- og Betonproduktion, i daglig tale kaldet Grøn Beton II. Projektet varede fra 2014 til 2019 med støtte fra Innovationsfonden. Projektets partnere var bl.a.:

  • Teknologisk Institut
  • DTU Byg
  • Aalborg Portland
  • Unicon
  • Dansk Fabriksbetonforening
  • Dansk Beton i Dansk Byggeri
  • Sweco
  • Rambøll Danmark
  • MT Højgaard
  • Banedanmark
  • Vejdirektoratet
  • Femern A/S
  • Energistyrelsen
  • Københavns Erhvervsakademi
  • Erhvervsakademi Sjælland
  • Erhvervsakademiet Lillebælt
  • Via University College – Campus Horsens
  • Center for Betonuddannelse (AMU Nordjylland)

www.gronbeton.dk

Danske forskere har sammen med cement- og betonproducenter udviklet en ny type CO2-besparende cement, der kan anvendes til beton. På DTU regner forskerne på holdbarheden af den grønnere beton, og studerende følger den i realtid.

Cement består primært af kalksten og udgør hovedbestanddelen i beton. Den globale cementproduktion anslås til at være årsag til 5 pct. af den totale menneskeskabte CO2-udledning, og prognoser forudsiger, at det globale behov for cement og beton i 2050 vil være dobbelt så stort, som det var i 2010. Det har øget interessen for at finde måder at begrænse CO2-udledningen fra cement- og betonproduktionen på. Det kan mærkes hos bl.a. Aalborg Portland, Danmarks eneste cementproducent, hvor Jesper Sand Damtoft er udviklingsdirektør:

”Hos Aalborg Portland oplever vi en stigende interesse blandt vores kunder for materialernes miljøpåvirkning, hvilket kommer til udtryk ved, at flere og flere vil se en miljødeklaration på produkterne. Det er en tendens, vi ser hos både håndværkeren og entreprenøren samt arkitekten og bygherren,” udtaler Jesper Sand Damtoft i en pressemeddelelse fra virksomheden.

Udviklingsdirektøren var formand for styregruppen bag innovationskonsortiet Grøn Beton II, der på knap fem år og med et budget på 29 mio. kr. opfandt en ny, grønnere opskrift på cement. Den nye cement, som kaldes for Futurecem, kan reducere den globale CO2-udledning fra cementproduktion med op til 30 pct.

Energiintensiv produktion

I standardcementproduktion skyldes CO2-udledningen to ting: For det første skal kalkstenene til cementen opvarmes kraftigt i store cementovne, og de høje temperaturer medfører en energiintensiv produktion, hvilket koster i CO2-regnskabet. For det andet afgiver kalksten CO2 i den nedbrydning, der sker, når materialet opvarmes.

Derfor arbejdes der verden over på at finde løsninger, der gør det muligt at fremstille cement ved lavere forbrændingstemperaturer og med alternative råmaterialer, fortæller Henrik Stang, vicedirektør ved DTU Byg, som var partner i Grøn Beton II-projektet.

”Ved at ændre lidt på cementopskriften og erstatte noget af kalken med kalcineret (dvs. brændt) ler er det muligt at sænke energiforbruget i cementproduktionen. Hvor kalken skal opvarmes til 1.400 grader, skal leret kun opvarmes til 800 grader. Desuden frigiver leret forsvindende lidt CO2, når det opvarmes. Tilsammen reducerer dette cementproduktionens CO2-udledning,” siger Henrik Stang.

Udfaser flyveaske

Den nye opskrift løser også et andet problem i betonproduktionen. Ifølge Teknologisk Institut, der var projektleder på Grøn Beton II, har Danmark og andre lande hidtil opnået et lavere CO2-aftryk i betonproduktionen, fordi man delvist har erstattet cement med flyveaske i fremstillingen af beton. 

Men flyveaske er et restprodukt fra kulfyrede kraftværker, og i takt med at kul udfases på vej mod det fossilfrie samfund, opstår der en knaphed på flyveasken, og en opmærksomhed på, at asken på et tidspunkt slet ikke er tilgængelig længere, er vokset frem. Denne problematik imødekommer den nyudviklede cementtype også:

”Med den nye cementtype har vi en løsning, der på sigt kan gøre flyveasken overflødig i betonproduktionen,” forklarer Henrik Stang.

Grøn beton afprøves

Den grønne beton er allerede afprøvet i fire demonstrationsprojekter, hvor det ene ligger på DTU. Her blev betonen i marts 2019 brugt for første gang i en bygning til vægge og gulv. I de tre øvrige projekter er den grønne beton blevet brugt til broer, som Vejdirektoratet og Banedanmark har bygget.

“Demonstrationerne har været yderst vigtige for projektet og for vores interessenters tro på tingene, og resultaterne er meget lovende. Det er heller ikke nogen tilfældighed, at vi tester den nye cement og beton i brobyggeri. Det er meget krævende konstruktioner, der er med til at understrege de grønne byggematerialers styrke og holdbarhed,” forklarer Jesper Sand Damtoft.

Forskere beregner holdbarheden

Netop holdbarheden har været i fokus hos forskerne på DTU Byg i Grøn Beton II-projektet. Det er i sagens natur vanskeligt at opnå viden om langtidsholdbarheden af den grønne beton på kun fire-fem år. Derfor er der på DTU Byg udviklet en ny beregningsmodel, der kan forudsige holdbarheden af den nye beton – og andre betontyper i fremtiden. Modellen inddrager bl.a. vands, gassers og vanddamps rolle i nedbrydningsprocesser i beton. 

"Med den nye cementtype har vi også en løsning, der på sigt kan gøre flyveasken overflødig i betonproduktionen."
HENRIK STANG, VICEDIREKTØR, DTU BYG

”Vores beregningsmodel tager højde for de fysiske og kemiske processer, der foregår, når beton reagerer med omgivelserne. Dermed bidrager modellen med en forbedret forståelse af nedbrydningsprocesser i beton og kan give en hurtig indikation af holdbarheden af nye, mere miljøvenlige materialer i beton,” siger Mouadh Addassi, postdoc på DTU Byg, som har skrevet ph.d. om den nye beregningsmodel.

Den nye model kan give en bedre forståelse af de langsigtede konsekvenser af at erstatte den traditionelle cement med andre materialer. Beregningsmodellen har været afprøvet i laboratorieforsøg med ti forskellige cementblandinger fra Aalborg Portland.

”Resultaterne fra forsøgene bekræfter, at modellen kan bidrage til holdbarhedsvurderingen af beton med ny og mere miljøvenlig cement og dermed reducere omkostninger og tidsforbrug til screening af nye betonblandinger,” siger Mouadh Addassi.

Betonen indgår i undervisning

Forskere på DTU Byg videreudvikler og tester fortsat modellens evne til at forudsige langtidsholdbarheden af forskellige betonblandinger. I DTU Bygs laboratorier gennemføres accelererede tests af betonstøbningers nedbrydning for at validere og forbedre konklusionerne fra den matematiske model. Derudover videreudvikler og tester forskerne modellens evne til at forudsige holdbarheden af forskellige betonblandinger i barske miljøer med høje temperaturer og trykforhold.

Bygningen med den grønne beton på DTU Lyngby Campus indgår allerede i undervisningen af universitetets studerende. De studerende kan ved hjælp af en app overvåge, hvordan både den grønne beton og de øvrige betontyper i bygningen hærdes, da der er indlejret temperaturfølsomme sensorer i betonen. Det gør det muligt at trække data ud, som kan anvendes direkte i undervisningen – og når bygningen tages i brug i 2020, så vil nye studerende kunne hente data fra processen mange år frem.

Relaterede Videoer  

Vis flere