Onderzoekers ontwikkelen biocement van urine, aarde en industrieel afval

Aarde, dierlijke urine en industrieel afval zijn de hoofdingrediënten van een nieuw type CO2-neutraal cement, dat gaten in wegen kan vullen en onze kusten kan versterken.

Aarde, dierlijke urine en industrieel afval zijn de hoofdingrediënten van een nieuw type CO2-neutraal cement, dat gaten in wegen kan vullen en onze kusten kan versterken.

Shutterstock / 24Novembers

In een laboratorium in Singapore is een gloednieuw biocement ontwikkeld uit hoofdzakelijk aarde, dierlijke urine en industrieel afval. En dat kan weleens fantastisch nieuws zijn voor de strijd tegen klimaatverandering.

Het recyclen van de afvalstoffen met aarde is relatief goedkoop en volledig CO2-neutraal, anders dan de traditionele cementproductie, een van de grootste vervuilers ter wereld.

De conventionele cementproductie is nu verantwoordelijk voor 8 procent van de mondiale CO2-uitstoot – meer dan de 1,38 miljard inwoners en 21 miljoen bedrijven van India bij elkaar.

Daarom is cement zo vervuilend

Cement is het basisbestanddeel van beton, dat elke dag gebruikt wordt voor de bouw van huizen en wegen.

De vraag naar cement is zo groot dat die wereldwijd waarschijnlijk alleen overtroffen wordt door de behoefte van dieren en mensen aan water en voedsel. En het cementverbruik groeit met ruim 2 procent per jaar.

Dat cement zo’n grote CO2-voetafdruk heeft, komt doordat de chemische combinatie van onder andere kalk, silicium en ijzer om gebroken materialen als kalksteen, zand en mergel te mengen, temperaturen tot 1500 °C vergt.

Daarom werken onderzoekers van de Nanyang Technological University (NTU) in Singapore aan het bij kamertemperatuur mengen van dierlijke urine en industrieel afval zoals acetyleengas, dat onder meer wordt gebruikt voor lasverbindingen.

Dr. Wu Shifan (l) en professor Chu Jian van Nanyang Technological University met monsters van hun nieuwe biocement.

© Nanyang Technological University, Singapore

Urine maakt aarde hard

Het biocement wordt gemaakt door de stoffen in de urine te laten interageren met de calciumionen in industrieel afval en met gewone aarde te mengen.

De kalk wordt opgelost in zuur en de urine wordt toegevoegd om natuurlijke mortel te verkrijgen.

De onderzoekers voegen een bacteriecultuur toe die de urine afbreekt en een chemische reactie in gang zet, waarbij calciumcarbonaat ontstaat. Dit is een vaste stof die van nature voorkomt in krijt en kalksteen.

De enigszins exotische mix wordt gemengd met aarde en bindt de aarde- en zanddeeltjes zo goed dat ze de holten in de natuurlijke mortel opvullen.

Het proces levert een harde, versterkte aardemassa op, die gebruikt kan worden voor de reparatie van gebouwen, wegen en geërodeerde stenen dijken langs de kust.

Volgens de onderzoekers is de maximale druksterkte van de aarde met biocement nu 1,7 megapascal. Dat is nog lang niet de 35 megapascal van bijvoorbeeld funderingen van bouwwerken.

Koeien- en kippenmest in cement

Het project in Singapore is lang niet het enige experiment met het ontwikkelen van een degelijk, duurzaam alternatief voor cement.

Onderzoekers van het MIT in de VS mengden eerder al traditioneel cement met vulkanische as en bereikten daarmee een druksterkte van 53 megapascal, hoewel het cement niet in alle opzichten even groen was.

Onderzoekers in Zuid-Afrika hebben zelfs kippenmest met conventioneel cement gemengd, terwijl Indonesische onderzoekers historische bouwmaterialen als koeienmest en klei met micro-organismen combineerden om groene alternatieven te ontwikkelen.

Het Amerikaanse bedrijf Biomason werkt al ruim tien jaar met micro-organismen in biocement en kreeg dit voorjaar een kapitaalinjectie van 65 miljoen dollar voor de ontwikkeling.

Het doel van Biomason is dat biocement tegen 2030 de CO2-uitstoot van de betonindustrie met 25 procent beperkt.