Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

We raken door het zand heen

Grind en zand zijn onmisbaar voor wegen en betonnen gebouwen, maar we hebben de laatste reserves aangesproken. Nu begint er een race tegen de klok om een vervanging te vinden voordat ze echt op zijn.

Claus Lunau

Bouwplaatsen zitten te springen om beton. Dit jaar zal er naar verwachting wereldwijd meer dan 50 miljard ton doorheen gejaagd worden.

Daarmee kun je heel Nederland met een betonlaag van bijna een meter dik bedekken of elke twee seconden een zwembad vullen.

Beton is sterk, duurzaam en makkelijk te vormen op de bouwplaats, maar nu dreigt het gebrek aan zand en grind bij talloze bouwplannen zand in de machine te strooien.

© qaphotos.com/Alamy/ImageSelect

Beton wordt gemaakt van cement en water, dat gemengd wordt met zand, grind en steentjes, maar nu heeft de enorme vraag geleid tot een tekort aan grind.

Grindgroeven zijn uitgeput, zandbanken afgegraven en rivieren leeggezogen. Zonder deze onmisbare grondstof valt alle bouw met beton stil en kunnen er geen wegen aangelegd worden.

Maar gelukkig steken wetenschappers en ingenieurs hun kop niet in het zand en doen ze hun best om dit te voorkomen. De oplossing schuilt mogelijk in de woestijn.

Grind staat op de tweede plek

Het verbruik van grind is gigantisch: het is zelfs de op een na meest gebruikte grondstof.

Boven aan de lijst staat water, maar voorlopig zijn we niet door de 1400 miljoen kubieke kilometer heen waar onze planeet over beschikt.

Grind is een stuk minder ruim voorhanden, en de vindplaatsen worden veel sneller leeggehaald dan de natuur ze weer kan aanvullen.

Veel zand en grind is in de laatste ijstijd door gletsjers gevormd. De zware ijskap drukte het gesteente in de bodem, en toen de gletsjers zich terugtrokken, werden kleine steentjes meegevoerd door de rivieren van smeltwater.

Een deel daarvan belandde in zeeën en meren, maar omdat het ijs weg was, nam de druk op de bodem af en kwam die omhoog.

Daarom zijn er ook op het land veel steentjes te vinden. Grind kan ook uit verweerd gesteente bestaan dat in de loop van duizenden jaren is afgebrokkeld om uiteindelijk in rivieren, meren en zeeën terecht te komen en zandstranden te vormen.

25 miljoen kilo grind is er nodig voor één kilometer snelweg.

Dit geologische proces nam miljarden jaren in beslag, maar pas in de 19e eeuw werden zand en grind gewilde delfstoffen.

Het zijn zeer geschikte materialen voor de wegenbouw omdat de hoekige zandkorrels en steentjes van verschillende grootte in elkaar gedrukt kunnen worden en zo een stabiele onderlaag vormen die bestand is tegen regen en vorst.

Vandaag de dag slokt de wegenbouw onvoorstelbaar veel grind op. Onder het asfalt van een snelweg ligt zo’n 75 centimeter grind, en voor 1 kilometer vierbaansweg is 15.000 m3 grind nodig.

In heel Europa ligt circa 77.000 kilometer snelweg.

© Shutterstock

De productie van beton vergt zelfs nog meer zand en grind.

Beton is al bekend sinds de oudheid, maar in de jaren 1960 beleefde het zijn grote doorbraak.

Al 50 jaar geleden was de vraag naar grind zo groot dat kleine groeven, die vaak al 100 jaar bestonden, vervangen werden door enorme afgravingen op plaatsen met het meeste grind.

300 miljoen ton zand produceert de grootste groeve ter wereld per jaar.

Nu vormen uitgeputte, verlaten grindgroeven littekens in het landschap of zijn ze omgevormd tot recreatiegebieden waar de natuur de vrije loop krijgt.

Maar die natuur is niet in staat genoeg grind te produceren om het verbruik bij te kunnen benen, en er zijn inmiddels geen voorraden meer die rendabel zijn om aan te boren zonder dat dat het milieu grote schade zou berokkenen.

25.000 ton voor één kilometer

Het probleem is dat er grote hoeveelheden nodig zijn en dat het materiaal zeer zwaar is. 1 m3 grind weegt ongeveer 1700 kilo, en de 15.000 m3 die er voor een kilometer snelweg nodig is, weegt dus 25.000 ton.

Dat houdt in dat er voor 1 meter snelweg een vrachtwagenlading grind en zand aangevoerd moet worden. En als die vrachtwagen van ver moet komen, wordt het al gauw een kostbare en vervuilende operatie.

10.000 kilometer ver weg haalt Dubai het zand voor zijn wolkenkrabbers.

De grote hoeveelheden die afgezet zijn in rivieren en de zeebodem zijn al tientallen jaren de belangrijkste bron van zand en grind.

Baggeren – zand uit een rivier opgraven of van de zeebodem zuigen – kan op de korte termijn rendabel zijn, maar trekt vaak een zware wissel op het milieu.

Als er veel zand en grind uit een rivier verdwijnt, wordt het ecosysteem aangetast en worden mensen die langs de rivier wonen verdreven.

Grootste baggerschip ter wereld bouwt kunstmatige eilanden

Elk uur vergroot het baggerschip Tian Kun Hao het grondgebied van China door 6000 kubieke meter zand op te pompen van 35 meter diepte.

Een voorbeeld is de Mekong in Vietnam en Cambodja. Het is de op 11 na langste rivier ter wereld, en het laatste stuk, voor ze in de Zuid-Chinese zee uitmondt, is rijk aan zand en grind.

Jaarlijks wordt er 55 miljoen ton zand uitgebaggerd, en dat heeft grote gevolgen: de waterstand in de rivier is circa een meter gedaald.

Daardoor stort de rivierbedding in en dringt tegelijkertijd zout zeewater tot diep in de delta door, waar het de omliggende rijstvelden vergiftigt.

Ook het visbestand lijdt onder de winning. Vroeger schoten veel vissen kuit in de drassige grond langs de bijrivier Tonlé Sap, waar tijdens de moesson veel water uit de Mekong in liep.

De vissen gingen de andere kant op om eten te zoeken in de Mekong en kwamen dan in de netten van vissers terecht.

Maar doordat er veel zand uit de Mekong is gehaald, is er meer plaats in de bedding.

Daardoor wordt er minder regenwater in de bijrivier gestuwd en krijgen de ongeveer 60 miljoen mensen die van de visvangst langs de Mekong leven, een stuk minder vis in hun netten.

Zandhonger laat sporen na

Om aan de stijgende vraag naar zand en grind te kunnen voldoen, trekken ‘zandjagers’ telkens nieuwe gebieden in. Te land en ter zee graven en baggeren ze per dag miljoenen tonnen uit.

Zandwinning verandert landschap

Vanwege dit soort schadelijke effecten verboden de Chinese autoriteiten in 2000 de zandwinning in de Jangtsekiang. Hierdoor moesten de baggeraars hun heil zoeken rond het Poyangmeer, dat 600 kilometer ten westen van Shanghai in de Jangtsekiang stroomt.

Het meer en de bijrivieren werden in korte tijd getransformeerd tot de grootste zandgroeve ter wereld met een productie van 300 miljoen ton per jaar.

Satellietfoto’s laten duidelijk zien dat het landschap binnen een paar jaar drastisch veranderd is, wat rampzalig is voor het ecosysteem.

Meerdere bedreigde vogelsoorten zijn hun habitat kwijtgeraakt, en de waterstand in het kapotgegraven gebied is minder stabiel. Daardoor treden er vaak overstromingen op, met alle gevolgen van dien voor de bevolking.

3 andere stoffen die opraken

Zand en grind zijn niet de enige grondstoffen waarvan we meer gebruiken dan de aarde produceert. Stoffen die van groot belang zijn voor deeltjesfysica, de landbouw en elektronica zijn bijna op.

  • © Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

    Fusie moet helium produceren

    Helium is een bijproduct van radioactiviteit en ontstaat als uranium en thorium in het binnenste van de aarde gedurende duizenden jaren vervallen. Elk jaar komt er 3000 ton bij. Ons verbruik kan 12 tot 15 keer zo hoog liggen doordat we helium uit aardgas winnen, maar over 100 jaar zijn we door de voorraad heen. De energievorm van de toekomst, fusie, kan veel helium gaan opleveren. Als tritium en deuteriumkernen (midden) samensmelten, ontstaat het gas (rechtsboven).

  • Accu’s worden lithiumloos

    Lithium is een van de meest felbegeerde metalen. Geologen schatten dat er 16.000.000 ton uit de natuur te halen valt, wat genoeg is voor 260 miljoen accu’s voor elektrische auto’s. Maar omdat er meer dan een miljard auto’s rondrijden, moeten er accutechnologieën zonder lithium komen. Accu’s met aluminium aan de negatieve pool kunnen een oplossing zijn, want dat metaal is ruim voorhanden. De positieve pool moet uit grafiet en titaniumnitride bestaan.

  • © Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

    Fosfor wordt gewonnen uit afvalwater

    Al over 30 à 40 jaar wordt het lastig om aan voldoende fosfor te komen om de velden te bemesten. Daarom willen ingenieurs fosfor uit onder meer menselijke urine halen met behulp van zogeheten struvietinstallaties. Struviet bestaat uit fosfor, magnesium en stikstof en vormt vaak afzettingen in de buizen van zuiveringsinstallaties. Een struvietinstallatie kristalliseert het fosfor, waardoor de helft uit afvalwater gehaald kan worden.

Zand winnen uit zee is geen beter idee. Als de laag zand en grind wordt verwijderd van de bodem, verdwijnen ook de planten en dieren die er leven.

En zonder zandbanken is de kust een stuk kwetsbaarder bij zware stormen.

Natuurlijke zandstranden zijn belangrijke recreatiegebieden die ontstaan zijn gedurende duizenden jaren, en als het zand afgegraven wordt, kan dat de lokale zeestromingen beïnvloeden en veranderen de stranden sterk of spoelen ze weg.

Omdat zandwinning uit rivieren en de zee zo veel nadelen heeft, volgen steeds meer landen het Chinese voorbeeld en wordt baggeren verboden.

Er zijn dan ook andere methoden nodig om aan de vraag te kunnen blijven voldoen.

Een voor de hand liggende mogelijkheid is het hergebruiken van het beton van gesloopte gebouwen.

© Shutterstock

Maar aannemers zien dat niet zitten omdat de mengverhouding van cement, grind, water en oud beton zeer moeilijk te bepalen is als de samenstelling van het oude beton niet bekend is.

Betonnen gebouwen zijn bedoeld om zeker 100 jaar te blijven staan, en het is nog niet aangetoond dat beton op basis van hergebruikt materiaal even lang meegaat.

Bovendien kan er met deze methode bij lange na niet worden voldaan aan de gigantische vraag. Er moeten dus andere oplossingen komen, en een daarvan is wellicht woestijnzand.

Bouwen met woestijnzand

Alleen al de Sahara in Afrika bevat 30.000 keer zo veel zand als er jaarlijks in beton verwerkt wordt, maar je kunt niet zomaar woestijnzand in de betonmolen gieten.

Het zand van de Sahara is gevormd door de wind – niet door ijs en rivieren – en bestaat uit ronde, gladde en piepkleine korreltjes die vrijwel identiek zijn.

Woestijnzand is gevormd door de wind en te fijnkorrelig voor de gewone betonproductie.

© Shutterstock

Daardoor is woestijnzand ongeschikt voor toepassing in de bouw: het kan niet samengedrukt worden en zo het beton of de grond onder een snelweg hard en sterk maken.

Voor de bouw van de stad Dubai midden in de woestijn is de kust leeggezogen, en nu wordt er zelfs zand uit Australië gehaald voor de bouwprojecten van Dubai – al liggen er om de hoek miljarden kubieke meters zand voor het oprapen en is Australië 10.000 kilometer ver weg.

Als woestijnzand geschikt gemaakt kan worden voor betonproductie, zou dat een grote doorbraak betekenen, en meerdere onderzoeksprojecten zijn een methode op het spoor.

Het Duitse bedrijf Multicon hakt bijvoorbeeld het van zichzelf al fijne zand in nog kleinere korreltjes.

Lijm maakt grind van woestijnzand

Duitse ingenieurs hebben een methode ontwikkeld om fijnkorrelig, onbruikbaar woestijnzand om te zetten in grind waar beton van gemaakt kan worden. Het proces is gebaseerd op een bindmiddel, waarvan de ingrediënten een bedrijfsgeheim zijn.

Dan wordt er een zogeheten schijfgranulator ingezet.

Daar worden meestal houtpellets mee gemaakt, maar bij Multicon wordt het ‘woestijnpoeder’ in de machine gemengd met een speciaal bindmiddel en omgevormd tot steentjes met een diameter van 0 tot 15 millimeter – de juiste grootte voor beton.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Een ander Duits bedrijf, Polycare, en zijn eigenaar dr. Gerhard Dust, ontwikkelden een vergelijkbaar materiaal op basis van zand uit de Namibwoestijn.

Dat wordt gemengd met water en een bindmiddel dat Polycare heeft samengesteld.

Het resultaat is een bouwmateriaal dat volgens het bedrijf even sterk en duurzaam is als beton en tijdens de productie bovendien veel minder CO2 uitstoot.

Het exacte recept van Polycare is een bedrijfsgeheim, maar Dust heeft al een bescheiden betonelementenfabriek gebouwd in Namibië. De Namib is de oudste woestijn ter wereld en bevat duizenden miljarden tonnen zand.

De ‘betonnen’ elementen van Polycare kunnen als legoblokjes in elkaar worden gezet, en het is vooralsnog de bedoeling om er eenvoudig, snel en goedkoop kleinere huizen van te bouwen.

© PolyCare

Of nu Polycare, Multicon of een ander project de beste manier in huis heeft om aan de grote vraag naar beton te blijven voldoen, zal de tijd leren.

Maar voor de ingenieurs is het een race tegen de klok.

Alleen al in het kwartiertje dat het je gekost heeft om dit artikel te lezen, hebben graafmachines en zandzuigers meer dan een miljoen ton grind en zand uit de natuur gehaald.

Lees ook:

Klimaatverandering

Bosbranden zijn een tikkende tijdbom onder CO2-balans

5 minuten
Grondstoffen

Waar komt krijt vandaan?

1 minuut
Grondstoffen

Pest en oorlog bezorgden Europa ijzerkoorts

7 minuten

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg