BandUitgavev a k b l a d o v e r t e c h n o l o g i e e n u i t v o e r i n g v a n b e t o nfebruari20130116AEC-granulaatOver het ontstaanen de toepassingin beton2 februari 2013 16 I 01AEC-granulaatDe behoefte aan grondstoffen groeit wereldwijd snel. Tegelijkgroeit het besef dat de voorraad primaire grondstoffen eindig is.De oplossing lijkt eenvoudig: probeer ze na het eerste gebruikterug te winnen en te hergebruiken. Het gebruik van reststromenen recycling is natuurlijk niet nieuw. Veel materialen die vroegerwerden beschouwd als afval hebben inmiddels een nuttige toe-passing gevonden. In cement en beton zijn hoogovenslak,vliegas, silica fume en betongranulaat bekende voorbeelden. Indeze Betoniek gaan we dieper in op een nieuwe vervanger vanprimair zand en grind in beton, namelijk AEC-granulaat. Aanlei-ding daarvoor is de onlangs verschenen CUR-Aanbeveling 116`AEC-granulaat als toeslagmateriaal in beton'.AchtergrondEuropa is het enige werelddeel dat weiniggrondstoffen zoals metaalertsen heeft endaardoor erg afhankelijk is van de import uitandere werelddelen. Bovendien zijn som-mige grondstoffen ook wereldwijd schaars.Het beleid van de EU heeft als doel dat in2020 70% van het bouw- en sloopafval en50% van het huishoudelijk afval wordt her-gebruikt. In Nederland wordt het meestehuishoudelijk en industrieafval verbrand inafvalenergiecentrales (AEC's). Vroeger noem-den we dit afvalverbrandingsinstallaties(AVI's). De energie die hierbij vrijkomt, wordtgebruikt voor het opwekken van stroom ensoms voor opwarmen van water voor stads-verwarmingssystemen. Het materiaal dat naverbranding overblijft, wordt bodemas ge-noemd. De naam `as' is wellicht wat verwar-rend. Het materiaal bevat weliswaar vrij veel(30 ? 50%) fijne delen 1 mm ziet eruit als een zand-grind-mengsel waarbij de grovere korrels een watsintelige structuur hebben (foto 2).Deze korrels lijken in potentie geschikt alstoeslagmateriaal in beton. Echter, op het mo-ment dat de bodemas uit de verbrandings-2De grove fracties inbodemas hebbeneen wat sinteligestructuur3februari 2013 16 I 01oven komt, bevat het nog veel bestanddelendie niet in beton thuishoren en een negatieveinvloed kunnen hebben op de sterkte enduurzaamheid. In bodemas zitten bijvoor-beeld chloriden, sulfaten en alkali?n, restenvan brandbare en lichte deeltjes en verschil-lende metalen, waaronder aluminiumdeeltjes.Deze kunnen in betonspecie reageren, waar-bij waterstofgas ontstaat (zie kader `Water-stofgas'). Deze gasontwikkeling heeft, net alswanneer we hoge percentages lucht inbren-gen met een luchtbelvormer, een negatieveinvloed op de druksterkteontwikkeling vanbeton.1Afval Energie Bedrijf(AEB) AmsterdamWaterstofgasAluminiumdeeltjes reageren in een alkalisch milieu waarbij waterstofgas wordt gevormd.1. Reactie tussen metallisch aluminium en water:2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 en 2Al + 3H2O Al2O3 + 3H22. Reactie tussen aluminium, oxide en hydroxide ionen:2Al + 2OH? + 6H2O 2Al(OH)?4 + 3H2Uit deze reactievergelijkingen is te berekenen dat voor de vorming van 1 gram waterstof 8,67 gramaluminium nodig is. Omdat waterstofgas (bij 20 ?C) circa 90 gram per m3 weegt, kan hieruitworden berekend dat 1 gram (metallisch) aluminium bijna 1,3 liter waterstofgas kan ontwikkelen.In de praktijk is veel aluminium in de slakdeeltjes ingekapseld of is het aanwezig in minderreactieve verbindingen, waardoor de gevormde hoeveelheid waterstofgas minder is.4 februari 2013 16 I 01DetoepassingvanAEC-bodemasalsIBC-bouwstofAEC-bodemas wordt al enige tijd in de bouw-wereld toegepast. Dit betreft vooral toepas-singen als zogenoemde IBC-bouwstof in weg-funderingen, aanvullingen en ophogingen.Hiervoor moet het materiaal in folie wordenverpakt. IBC staat namelijk voor inpakken,beschermen en controleren. Voor deze toe-passingen wordt een groot deel van de meta-len verwijderd en worden lichte, brandbarebestanddelen afgescheiden en weer terug-gebracht in de verbrandingsoven. Hoeweldeze AEC-bodemas al gedeeltelijk is gerei-nigd, is het nog ongeschikt om in beton teworden verwerkt. Daarvoor is het aandeel aanvoor beton schadelijke componenten nog tegroot. Proeven in het verleden om deze AEC-bodemas als toeslagmateriaal in beton te ge-bruiken, waren dan ook niet succesvol.GreendealsOmdat het gebruik van AEC-bodemas in IBC-toepassingen toch altijd nog een zeker risicoinhoudt, groeit de wens bij de rijksoverheidom deze toepassingen af te bouwen. Om ditte stimuleren, heeft het ministerie van Infraen Milieu met de Vereniging AfvalbedrijvenSamenstellingvanruwe,nogonbewerktebodemas? 80% mineraal (slakken, steenachtigmateriaal, glas en keramiek);? 5 ? 13% ijzer (ferro) en wat ijzerverbin-dingen;? 2 ? 5% non-ferrometalen (bijvoorbeeld:koper, aluminium, lood, zink);? 1 ? 3% organisch materiaal (nog nietvolledig verbrand papier, textiel, plastic,hout).De 80% minerale fractie heeft, chemischgezien, globaal de volgende samenstelling:SiO2: 55 ? 60%; CaO: 10%; Al2O3: 6%.3De ruwe bodemasin opslag5februari 2013 16 I 01recent een `green deal' afgesloten. Greendeals zijn afspraken van de rijksoverheid methet bedrijfsleven of brancheorganisaties omduurzame initiatieven voor bijvoorbeeldenergiebesparing of duurzamer omgaan metgrondstoffen te stimuleren. In dit geval gaathet om de green deal `Verduurzaming nut-tige toepassing AEC-bodemas'. Deze dealmoet leiden tot het toepassen van steedsmeer bodemas buiten de IBC-categorie enuiteindelijk (in 2020) tot het geheel vervallenvan deze categorie in het Besluit bodem-kwaliteit. Op deze manier wordt indirect ookde toepassing van AEC-granulaten ter ver-vanging van primaire grondstoffen in betongestimuleerd.NieuweopwerkingstechniekenvoorbodemasNatuurlijk is de hiervoor beschreven greendeal ambitieus, maar absoluut haalbaar. Nietalleen omdat de afgelopen jaren de be-staande technieken om bodemas te bewerkensteeds verder zijn verbeterd, maar ook omdatcompleet nieuwe technieken zijn ontwikkeldom nog meer herbruikbare stoffen uit de bo-demas te halen. Omdat de ferrometalen nu alvrijwel volledig worden teruggewonnen, rich-ten deze technieken zich vooral op het terug-winnen van de niet-magnetische metalen.Deze worden non-ferrometalen genoemd(aluminium, koper, lood, zink, enz., zie ookkader `Ferro en non-ferro').Het investeren in deze technieken is econo-misch haalbaar, omdat de non-ferro's vrijkostbaar zijn. Tegelijk is het voor het gebruikals toeslagmateriaal in beton belangrijk datdeze non-ferrometalen zo goed mogelijk uitde bodemas worden gehaald. Door de inzetvan deze nieuwe bewerkingstechniekenwordt dus niet alleen de terugwinning vannon-ferro's aanmerkelijk verbeterd, het levertook een beter toeslagmateriaal op. Zo snijdthet mes aan twee kanten!Ferroennon-ferroIn de `metaalwereld' wordt onderscheidgemaakt tussen de ferrometalen en non-ferrometalen. IJzer en legeringen met meerdan circa 50% ijzer zijn magnetisch en wor-den ferrometalen genoemd. Non-ferrome-talen bevatten geen of minder dan 50%ijzer en zijn niet magnetisch. Non-ferrome-talen zijn bijvoorbeeld aluminium, koper,lood, zink en goud.4Ontvangstbunkerhuisvuil in afval-energiecentrale6 februari 2013 16 I 01Voor de overheid is belangrijk dat deze bewer-king geen negatieve invloed heeft op hetmilieu en dat het gebruik van primaire grond-stoffen wordt verminderd. Aan deze voor-waarden wordt bij het opwerken (het zuive-ren) van bodemas ruimschoots voldaan.De afgelopen jaren is door diverse bedrijvenfors ge?nvesteerd in het optimaliseren vanscheidingstechnieken en het ontwikkelen vannieuwe technieken om de terugwinning vanbruikbare stoffen te verbeteren en het daarnaoverblijvende granulaat schoner te maken.Deze technieken kunnen we in grote lijnenonderscheiden in de natte en de droge opwer-king.DedrogereinigingstechniekDe droge opwerkingstechniek is ontwikkelddoor de TU Delft in nauwe samenwerking methet bedrijfsleven. Deze techniek is bekendonder de naam Advanced Dry Recovery (ADR).De ADR-techniek (foto 7) is vooral effectief opde fractie tot maximaal circa 16 mm. In dezefractie bevinden zich de meeste verontreini-gingen en veel fijn materiaal (< ca. 2 mm). Defijne bestanddelen houden veel vocht vast enmaken deze fractie plakkerig en moeilijk tebewerken. Met de ADR-techniek kan hetgrootste deel van de fijne en lichte bestand-delen worden verwijderd. Hierdoor is het5Oven van een huis-vuilverbrandings-installatie6Non-ferromateria-len uit bodemas7februari 2013 16 I 01Eddycurrent-techniekBij de zogenoemde Eddy current-techniek worden, eenvoudig gezegd, de non-ferromaterialenmet een trucje tijdelijk met behulp van een magneet magnetisch gemaakt, waarna een vol-gende magneet ze afstoot en `eruit wipt' (fig. 8 en foto 9).7De opstelling van deADR-techniek in eenopwerkinstallatievoor bodemasfoto: Inashco BV8Principe van de Eddycurrent-techniek9Eddy current-techniek in werkingoverblijvende materiaal minder plakkerig enlosser van structuur, waardoor het eenvoudigin verschillende korrelgroepen kan wordengesplitst. Wanneer hierop vervolgens de non-ferroscheiding met de Eddy current-techniekwordt toegepast is deze veel effectiever enwordt een veel hoger percentage van de non-ferro's teruggewonnen.8 februari 2013 16 I 01DenattereinigingstechniekBij de natte opwerking wordt de bodemasgewassen. De installaties (foto 10) die hier-voor worden gebruikt, zijn heel divers. Demeest geavanceerde installaties zijn dooront-wikkeld vanuit de wastechnieken, die ookworden gebruikt bij bodemsanering engrondreiniging. Vaak wordt het wassengecombineerd met het splitsen van het gra-nulaat in verschillende korrelgroepen en hetafscheiden van lichte, drijvende bestanddelen(foto 11).Wassen werkt vooral effectief om de water-oplosbare verontreinigingen, zoals chloriden,sulfaten, alkali?n en fijne deeltjes