På verdensplan produceres årligt 8.000 milliarder ton mineaffald - såkaldt Mine Tailings - så der er tale om store ressourcer. Hvor stor en rolle dette affald kommer til at spille i betonindustrien, kan kun fremtiden vise. Konceptet rummer nemlig både teknologiske og logistikmæssige udfordringer.
Foto: ArkivfotoBetonindustrien er under forvandling, og forventningerne til et mindre CO2-aftryk vokser i takt med, at kravene til bæredygtighed i byggeriet strammes. Derfor er der sat masser af initiativer i gang med henblik på at gøre beton til et grønnere materiale. Både når det gælder genanvendelse i form af nedknust beton, når det gælder direkte genbrug af betonelementer i nyt byggeri samt ikke mindst, når det gælder forskning, hvor mulighederne for alternativer til Portland cementklinker undersøges.
Aalborg Portland har lanceret deres CO2-reducerede FUTURECEM-cement, og betonleverandørerne arbejder ligeledes intenst med at gøre betonrecepterne mere miljøvenlige blandt andet gennem tilsætning af kulflyveaske. Som restprodukt fra de kulfyrede kraftværker, er det imidlertid ved at være en knap ressource, og derfor retter man nu også blikket mod højovnsslagger, der er et restprodukt fra stålindustrien, samt kalcineret ler og kalk, som vi har så rigeligt af i Danmark.
DER ER INGEN MIRAKELKUR
Så jo, branchen kigger i mange retninger - også når det gælder om at spare på de naturlige råstoffer, som ikke findes i ubegrænsede mængder. Således kan nævnes et Ph.d.-projekt med fokus på at substituere en del af det naturlige sand i betonprodukter med affaldsprodukter fra forbrænding i det danske energisystem. Det er sket i samarbejde med DTU og de eksterne partnere Emineral samt HOFOR, da asken i forsøget blandt andet er kommet fra Amagerværkets blok 4.
På Dansk Betondag fortalte Anne Mette Tholstrup Bagger om mulighederne for at anvende mineaffald som erstatning for en del af cementen i beton. En teknologi med potentiale på sigt, men dog ikke en mirakelkur her og nu. Blandt andet skal visse udfordringer med bearbejdeligheden først løses.
Foto: Henrik MalmgreenNu har endnu et koncept meldt sin ankomst, nemlig muligheden for at erstatte en del af cementen med mineaffald, de såkaldte Mine Tailings. Hvorledes, dette materiale opfører sig som cementerstatning i beton, er blevet grundigt undersøgt i et andet Ph.d. projekt udført af Anne Mette Tholstrup Bagger i samarbejde med DTU Sustain, men selv om det er en ressource, der findes voldsomme mængder af i udlandet, er der desværre ikke tale om en mirakelkur.
STORE GEOLOGISKE FORSKELLE
”Både betonindustrien og forskningen har indset, at det er nødvendigt med alternative løsninger, og det er et arbejde, der blandt andet understøttes af Global Cement and Concrete Association, hvilket er nødvendigt, hvis vi skal kunne kigge i retning af en CO2-neutral fremtid,” siger Anne Mette Tholstrup Bagger, der tidligere på efteråret forsvarede sin Ph.d.-afhandling.
Grundlæggende beskriver den muligheden for at erstatte en del af den Portland cement, der i dag indgår som en helt naturlig bestanddel af beton, men den overordnede konklusion er indtil videre, at selvom der er et potentiale i mineaffald, er der tale om et materiale, som kan variere meget grundet geologiske forskelle, hvilket har stor betydning for dets egenskaber i forbindelse med betonproduktion.
Kulflyveaske har fine pozzolanske egenskaber, hvilket vil sige, at asken gennem kemisk reaktion bidrager til styrkeudviklingen. Det har mineaffald til gengæld ikke, hvilket formentlig er en af de største ulemper i anvendelsen af mineaffald.
Foto: DTUFLERE TEKNOLOGIER SKAL I BRUG
Der er altså ikke tale om et homogent materiale, som man så at sige blot kan tilsætte et vist antal skovlfulde af for at komme i mål, men der er dog tale om et materiale, som efter forbehandling rimeligvis vil kunne finde anvendelse i betonindustrien. Det store spørgsmål er så blot, hvorvidt det set i lyset af en mere kompleks produktionsproces fremadrettet vil være muligt reelt at spare CO2 i produktionen af beton.
Samtidig gør Anne Mette Tholstrup Bagger opmærksom på, at anvendelsen af mineaffald ikke er en løsning, der kan stå alene, da den erstatningsmængde, der kan anvendes i beton, for nærværende er volumenmæssigt forholdsvis begrænset. I de fremtidige bestræbelser på at gøre beton mere miljøvenlig er det derfor nødvendigt med en holistisk tilgang, hvilket indebærer, at flere forskellige teknologiløsninger skal arbejde sammen.
MÅSKE BEDRE SOM SANDERSTATNING
”I den sammenhæng gælder det om at have et åbent sind og kigge til alle sider. F.eks. ser jeg muligheder i, at mineaffald ligeledes kan komme til at spille en rolle som sanderstatning, hvilket vil gøre det muligt at spare på de jomfruelige materialer. Men virksomheder som norske Cemonite samt finske Betolar har allerede set mulighederne i CO2-reduktion gennem anvendelsen af mineaffald,” uddyber Anne Mette Tholstrup Bagger.
Mine Tailings er nedknust stenmateriale, der blandt andet er rig på silicium, aluminium, jern og calcium. Partikelstørrelsen ligger mellem cement og kulflyveaske. Partiklerne har skarpe kanter, hvilket kan kræve mere cementpasta til at dække dem.
Foto: DTUCemonite har således lanceret en cementfri beton baseret på mineaffald fra de norske titanium miner, mens Betolar allerede i dag ligeledes kendes fra deres arbejde med højovnsslagger i form af Ground Granulated Blast-furnace Slag (GGBS) og deres cementerstatning Geoprime. Så jo, betonbranchen har i høj grad blikket rettet mod nye løsninger, men som nævnt er det altså ikke i alle sammenhænge, at man kan erstatte cement 1:1 med andre komponenter såsom mineaffald.
MANGE UKENDTE FAKTORER
”Vi har kun lige taget hul på en ny og spændende verden, og mit Ph.d.-projekt har blot været det første spæde skridt ind i de nye muligheder,” forklarer Anne Mette Tholstrup Bagger, der har arbejdet med materialer fra miner i både Grønland, Finland, Kina og Chile, primært for at afdække den store geologiske spændvidde. Projektet dokumenterer derfor også, at der er mange ukendte faktorer at tage hensyn til.
Blandt andet kan nævnes, at mineaffald rummer mange forskellige metaller og byder på et kemisk indhold, vi ikke kender ret meget til. Såvel sammensætning som partikelstørrelse har afgørende betydning for anvendelsesmulighederne, og når det f.eks. gælder mineaffalds pozzolanske egenskaber - det vil sige evnen til at reagere kemisk og danne forbindelser med cementagtige egenskaber - var testmaterialet under referenceværdierne i projektet.
Når man arbejder med mineaffald som erstatning for en del af cementen, kan det være svært at forudsige styrkeudviklingen. Den afhænger både af materialets sammensætning samt ikke mindst den mængde, der er tilsat.
Foto: DTUSER ET POTENTIALE PÅ SIGT
”Her har mineaffald altså som udgangspunkt en klar begrænsning. Desuden dokumenterede projektet, at der alt efter mineaffaldets sammensætning samt ikke mindst afhængig af den mængde, der blev tilsat betonen, er meget stor forskel på faktorer såsom varmeudvikling og ikke mindst styrkeudvikling. Ligeledes er der meget stor forskel på bearbejdeligheden set ud fra de flydemålstest, vi foretog,” slutter Anne Mette Tholstrup Bagger.
Hvis man tager skridtet videre og ser på, hvorledes man eventuelt kan bearbejde mineaffald, inden det indgår i produktion af beton, er hun dog optimistisk og ser et potentiale. Samtidig har hendes projekt vist, at selvom mineaffald indeholder forholdsvis store mængder af metaller, sker der ikke højere grad af udvaskning sammenlignet med referencerne i projektet, da der sker en fin binding af metallerne og ingen EU-grænseværdier for udvaskning blev overskredet i forbindelse med projektet.
