Cementproductie is verantwoordelijk voor tot negen procent van de wereldwijde antropogene CO2-uitstoot, volgens de World Business Council for Sustainable Development. Sabbie Molenaar, universitair docent bij de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek, wil dat veranderen door alternatieve manieren te vinden om cement te maken of helemaal te vervangen.

Al duizenden jaren gebruiken mensen cement als bouwmateriaal. Vermengd met water en rotsfragmenten, het vormt beton voor gebouwen, snelwegen en bruggen.

Het maken van cement omvat het verhitten van kalksteen en klei tot 1450°C (2640°F), die zowel energie verbruikt als koolstofdioxide afgeeft. Het proces vereist ook grote hoeveelheden vers water. Maar de reden dat cement zo'n belangrijke rol speelt bij de uitstoot van kooldioxide, komt door de enorme hoeveelheid beton die wereldwijd wordt gestort.

"Het is een weerspiegeling van de veranderende samenleving en het bouwen van meer infrastructuur, " zei Molenaar.

Molenaar, die lid is van de duurzaamheidscommissie van het American Concrete Institute, richt haar onderzoek op drie gebieden:alternatieve materialen voor conventioneel cement, manieren om de hoeveelheid cement in beton te vervangen of te verminderen, en technische benaderingen die gericht zijn op de gewenste mitigatiestrategieën voor het verminderen van de milieueffecten van cement en beton.

"Ik heb gemerkt dat constructief ontwerp en materiaaltechniek zelden samenkomen - als de bouwkundig ingenieur zegt dat ik 25 MegaPascal (standaard) beton nodig heb, niemand zegt ooit dat ik de structuur opnieuw kan ontwerpen, zodat ik met minder weg kan komen, maar beton met een hogere sterkte, " ze zei.

Een recente studie door Miller en collega's gepubliceerd in: Natuurmaterialen beschrijft hoe het veld van duurzaam onderzoek evolueert; kleine veranderingen met gemakkelijk implementeerbare methoden kunnen de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen door betonproductie drastisch verminderen met ongeveer 20 procent, argumenteert ze. Miller heeft ook de minder algemeen beschouwde milieueffecten onderzocht bij de productie van beton, zoals de vraag naar water, en heeft aangetoond dat de productie van dit ene materiaal resulteert in ongeveer 20 procent van het wereldwijde industriële waterverbruik.

Er is een breed scala aan alternatieve materialen die kunnen worden gebruikt om cement te maken met minder energie, of om cement in beton te vervangen. Miller wil weten hoe deze alternatieven de structurele en thermische eigenschappen van beton en cement beïnvloeden. Hoe verhouden ze zich tot conventionele materialen? Hoe lang gaan ze mee en wat gebeurt er als ze kapot gaan? Welke grondstoffen zijn nodig om ze te produceren en welke impact heeft die productie op het milieu?

Voor sommige toepassingen is het is misschien mogelijk om minder van een alternatief materiaal te gebruiken en toch de milieu-impact te verminderen door de algehele sterkte en duurzaamheid van een constructie te verbeteren.

"Een lange levensduur zou de vraag naar materialen in verband met vervanging en onderhoud kunnen verminderen, " zei Molenaar.

Zonder vertraging in de wereldwijde vraag naar beton, er is volop ruimte om de impact op grondstoffen te verminderen, energieverbruik, watervraag, en de uitstoot van kooldioxide.

"Het is de uiterste rand van een oceaan van onderzoek, " zei Molenaar.