Global Concrete Market set for a green future worth $300bn

21/03/23-FR-English-NL-footer

Le marché mondial du béton est prêt pour un avenir vert d'une valeur de 300 milliards de dollars

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Si le béton était un pays, il aurait été le troisième émetteur mondial de dioxyde de carbone derrière la Chine et les États-Unis. Ce n'est pas une surprise étant donné qu'il s'agit du deuxième matériau le plus utilisé au monde après l'eau, il produit environ 8 % des émissions de gaz à effet de serre. La décarbonisation du béton est essentielle pour atteindre les objectifs net zéro de l'ONU.

GCCA, une association des principaux producteurs de béton, s'est fixé pour objectif d'atteindre des émissions nettes nulles d'ici 2050 en identifiant la décennie 2020-2050 comme la période pour trouver de nouvelles technologies propres et jeter les bases d'un déploiement complet. Le faible niveau de R&D de l'industrie a augmenté ces dernières années et les investissements en capital-risque dans l'industrie ont augmenté, mais ils sont encore en deçà de l'ampleur du problème.

L'industrie de la construction contribue à environ 38 % des émissions mondiales des maisons, contre 23 % pour l'industrie des transports. Pourtant, les investissements à risque liés au climat dans l'environnement bâti n'étaient que de 2 milliards de dollars en 2022, soit moins d'un cinquième des 12 milliards de dollars reçus par l'industrie des transports. Les gouvernements adoptent de plus en plus de politiques pour rendre obligatoire l'adoption du béton vert et avec l'engagement de l'industrie, nous voyons une voie pour que l'investissement dans l'industrie continue de croître à deux chiffres au cours de la prochaine décennie. La poursuite d'un marché du béton plus vert de 300 milliards de dollars est en cours.
Rendre le béton plus vert en changeant ses composants

Le ciment, un composant clé du béton, est disponible sous diverses formes, bien que les plus courantes soient le clinker Portland, le gypse, les matériaux cimentaires supplémentaires (SCM) et les charges. Le clinker Portland représente aujourd'hui plus de 98% de la production mondiale de béton. Il y a plusieurs raisons à cela, notamment le fait qu'il est peu coûteux, fiable et crée un béton de haute qualité.

Les émissions de procédé issues de la calcination du calcaire pour produire le clinker Portland représentent plus de 50 % des émissions du secteur du ciment. 40 % supplémentaires proviennent de la combustion de combustibles fossiles pour chauffer les fours à ciment à des températures élevées tout au long de la production. Le ciment émet naturellement du CO2 dans l'atmosphère du fait de la production de ciment. Cette libération de CO2 est un sous-produit de la chaleur nécessaire pour produire le ciment et une partie inhérente du processus chimique.

Un nombre croissant d'entreprises se concentrent sur la réduction de l'empreinte carbone du processus de production en changeant ses composants. Hoffmann Green Cement Technologies, établie en France, développe, fabrique et distribue un nouveau ciment bas carbone sans clinker avec une empreinte carbone six fois supérieure à celle du ciment PORTLAND standard. Le ciment H-IONA de l'entreprise est fabriqué principalement à partir de sous-produits industriels comme le laitier d'aciérie pour réduire les déchets et les émissions, ce qui donne un clinker décarbonate.

Ecocem, qui a reçu un investissement de 22 millions d'euros du fonds climatique de Bill Gates en 2021, a été le pionnier d'un ciment à base de laitier granulé de haut fourneau broyé (GGBS), un sous-produit de l'industrie sidérurgique. Avec le produit en béton à faible émission de carbone de l'entreprise, jusqu'à 70 % du ciment peut être remplacé, ce qui réduit les émissions globales d'une quantité similaire.

D'autres entreprises innovantes s'attachent à capter le carbone à l'intérieur du béton ou à capter directement le CO2 émis lors de la production. CarbiCrete est une entreprise canadienne qui a développé une technologie de production de béton à carbone négatif grâce à un procédé breveté qui élimine plus de CO2 qu'il n'en émet. Ce processus utilise du CO2 provenant de sources industrielles pour fabriquer un liant à faible teneur en carbone pour le béton, réduisant ainsi l'empreinte carbone globale de la production de béton et créant un produit plus durable.

Certaines entreprises ont créé des solutions pour fabriquer des granulats plus écologiques utilisés dans la construction. Neolithe est une entreprise française qui a développé une technologie de fossilisation pour transformer les déchets en granulats. Ce processus réduit les émissions de CO2 des déchets en broyant les matériaux non recyclés dans un fossiliseur et en les mélangeant avec une poudre de déchets et un liant à faible teneur en carbone. Le résultat est une pâte de pierre qui est ensuite transformée en un agrégat de décarbonate pour une utilisation dans la construction publique. Jusqu'à présent, l'entreprise a vendu une unité, elle devra donc se développer pour démontrer les avantages de sa technologie.

Bien que nous ayons constaté des progrès dans le développement d'un ciment plus vert, des obstacles considérables à une adoption plus large subsistent. Les consommateurs ont tendance à se méfier des produits moins éprouvés, ce qui a provoqué une résistance à la technologie, en particulier dans un secteur qui privilégie la sécurité. Les nouvelles technologies doivent également se développer et évoluer pour attirer des financements externes. Bien que la mise en œuvre d'une tarification du carbone puisse stimuler l'investissement dans le ciment à faible émission de carbone à ses débuts, il est peu probable qu'il atteigne des niveaux suffisamment élevés sur les principaux marchés tels que l'UE, la Chine, l'Inde et les États-Unis de sitôt. Un financement public et un changement de mentalité passant d'un ciment à faible technicité à un ciment à faible émission de carbone seront nécessaires pour faire progresser l'industrie.
Remplacer le béton par des substituts plus propres

Outre la modification des composants en béton, des start-up innovantes travaillent à la création de substituts de béton ou de différents types de béton. ​​Mighty Buildings est une société américaine qui a développé une machine d'impression 3D permettant de créer des structures de bâtiments à partir de résines photopolymères. Ces composites polymères sont aussi solides que le béton mais sont 30 % plus légers et ont une résistance à la traction et à la flexion 5 fois supérieure. Cela se traduit par un processus de construction plus respectueux de l'environnement et plus rapide et la capacité de produire des conceptions architecturales sophistiquées qui sont impossibles avec la construction en béton traditionnelle.

La société française XtreeE a développé une technologie d'impression 3D à grande échelle pour des solutions de construction durables. L'entreprise est agnostique en matière de matériaux imprimables avec ses systèmes bi-composants capables d'extruder divers mortiers, y compris les matériaux à base de terre, le plâtre et les géopolymères.

Les imprimantes COBOD offrent des solutions d'automatisation et de robotique, permettant à l'industrie de la construction d'améliorer la vitesse d'impression, l'efficacité, les besoins en main-d'œuvre et le coût des matériaux. L'entreprise propose également une gamme de matériaux en fonction des normes de performance du projet spécifique. COBOD a imprimé en 3D le premier bâtiment d'Europe en 2017. Par la suite, les premiers bâtiments de 2 et 3 étages en Europe, en particulier en Belgique et en Allemagne, ont été fabriqués avec leur technologie.

Alors que la technologie d'impression 3D prend de l'ampleur dans les industries du ciment et de la construction, elle peut être plus coûteuse que les méthodes de fabrication traditionnelles, en particulier pour la production à grande échelle. De plus, des matériaux limités sont disponibles pour l'impression 3D et la résistance et la durabilité des pièces imprimées en 3D peuvent souvent être inférieures à celles fabriquées avec des méthodes de fabrication traditionnelles. Les exigences en matière de contrôle qualité, de vitesse et de post-traitement peuvent également être difficiles pour les pièces imprimées en 3D.

Le béton biologique à base de bactéries est une technique qui en est encore au stade de la recherche et du développement, mais qui s'avère prometteuse en tant qu'alternative durable et peu coûteuse aux procédés traditionnels de fabrication et de réparation du béton. Le béton bio utilise des micro-organismes naturels et inoffensifs pour former un état dormant dans le matériau. Prometheus Materials est une entreprise utilisant cette approche. Elle a développé une technologie qui utilise des microalgues naturelles pour produire un bio-ciment qui offre une alternative abordable, solide et durable au ciment Portland à forte intensité de carbone.
Innover dans le processus de production du béton

Des start-ups progressistes et même des géants de la technologie utilisent l'intelligence artificielle pour optimiser le processus de création de béton et de ciment afin de réduire les émissions de CO2, comme Meta (la société mère de Facebook). L'entreprise a développé une nouvelle façon de créer un béton qui émet 40 % moins d'émissions de carbone que les mélanges standards.

Pour former un modèle d'IA afin de trouver la recette optimale, les chercheurs de Meta ont utilisé une ressource qui répertorie diverses propriétés de 1030 mélanges de béton appelée l'ensemble de données sur la résistance à la compression du béton. Cela inclut la résistance de chaque béton après durcissement pendant une semaine et un mois et son empreinte carbone. L'IA a ensuite pu analyser tous les mélanges de béton possibles et trouver des exemples qui correspondaient à une résistance minimale donnée, mais avaient également les émissions les plus faibles possibles.

Alcemy, basé à Berlin, est un développeur de logiciels d'analyse prédictive conçus pour aider les fabricants de ciment et de béton. Le logiciel de l'entreprise offre des prévisions de qualité précises pour les mélanges et leurs ingrédients avant l'expédition des produits, permettant aux entreprises de contrebalancer les fluctuations du calcaire et du ciment. Parallèlement, Alcemy permet aux entreprises de produire plus de béton en utilisant des ingrédients recyclés avec précision et en toute sécurité. La société affirme que son logiciel peut économiser jusqu'à 50 % de CO2 pendant la production.

Il existe également des entreprises comme Solidia et CarbonCure qui utilisent du béton pour stocker le CO2. CarbonCure a développé un type de béton durable qui convertit chimiquement le CO2 en un minéral intégré dans le béton. La technologie est adaptée aux centrales à béton et permet aux producteurs d'injecter du dioxyde de carbone capturé dans le béton frais pendant le malaxage. Le CO2 est ensuite converti en un minéral intégré dans le béton, offrant des avantages climatiques et augmentant la résistance du béton.

Le temps presse pour développer et commercialiser un béton durable

Les années à venir seront cruciales pour une utilisation concrète alors que la demande se déplace des marchés établis vers les marchés émergents. L'urbanisation dans les pays en développement tels que l'Inde et l'Indonésie entraînera une augmentation de la demande de béton dans le monde entier.

Selon les estimations de l'ONU, nous allons créer 230 milliards de m2 supplémentaires de surface au sol au cours des 40 prochaines années, soit plus que doubler la surface au sol existante des bâtiments dans le monde. Cela survient alors que de nombreuses structures en béton approchent de la fin de leur durée de vie, ce qui nécessite un renouvellement et un retrait (un problème particulièrement aigu en Chine) car les bâtiments doivent être démolis et remplacés ou abandonnés.

Compte tenu de ces réalités, il est de plus en plus nécessaire d'accélérer le développement et la commercialisation de béton respectueux de l'environnement et durable si nous voulons atteindre l'objectif de zéro émission nette.
Article par Ali Al Suhail, associé à la banque d'investissement DAI Magister.
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21/03/23-English

Global Concrete Market set for a green future worth $300bn

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If concrete was a country, it would have been the world’s third-largest carbon dioxide emitter behind only China and the US. This is no surprise given that it is the second most used material in the globe after water, it produces roughly 8% of greenhouse gas emissions. Decarbonization of concrete is essential to meeting the UN net zero targets.

GCCA, an association of the key concrete producers, set a goal of achieving net zero emissions by 2050 identifying the 2020–2050 decade as the period to find new clean technologies and laying the groundwork for full deployment. The industry low level of R&D has increased in recent years and venture investments into the industry has but they still fall short of the size of the problem.

The construction industry contributes around 38% of global house emissions compared to 23% contributed by the transportation industry. Yet, climate related venture investments into built environment were only $2bn in 2022, less than fifth of the $12bn received by the transportation industry. Governments are increasingly adopting policies to mandate adoption of green concrete and with the industry commitment, we see a path for investment in the industry to continue growing at double digits over the coming decade. The pursuit of a greener $300bn concrete market is in progress.
Making concrete greener by changing its components

Cement, a key component of concrete, is available in various forms, although the most common are Portland clinker, gypsum, supplementary cementitious materials (SCMs), and fillers. Portland clinker makes up more than 98% of worldwide concrete production today There are several reasons for this, including the fact that it is inexpensive, dependable, and creates high-quality concrete.

Process emissions released from the calcination of limestone to produce Portland clinker account for more than 50% of the cement sector’s emissions. A further 40% stems from burning fossil fuels to heat cement kilns to high temperatures throughout production. Cement naturally emits CO2 into the atmosphere as a result of cement production. This CO2 release is a by-product of the heat required to produce the cement and an inherent part of the chemical process.

A growing number of companies are focusing on reducing the carbon footprint of the production process by changing its components. Hoffmann Green Cement Technologies, established in France, develops, manufactures, and distributes novel clinker-free low-carbon cement with a carbon footprint six times that of standard PORTLAND cement. The company’s H-IONA cement is manufactured mainly from industrial by-products like steelworks slag to reduce waste and emissions, resulting in a decarbonate clinker.

Ecocem, which received a €22m investment from Bill Gates’s climate fund in 2021, has pioneered a cement based on ground granulated blast furnace slag (GGBS), a steel industry by-product. With the company’s low-carbon concrete product, up to 70% of the cement can get replaced, reducing the overall emissions by a similar amount.

Other innovative companies are endeavouring to capture the carbon inside concrete or directly capture the CO2 emitted during production. CarbiCrete is a Canadian company that has developed a technology for producing carbon-negative concrete through a patented process that removes more CO2 than it emits. This process uses CO2 from industrial sources to make a lower-carbon binder for concrete, reducing the overall carbon footprint of concrete production and creating a more sustainable product.

Some companies have created solutions to make greener aggregates used in construction. Neolithe is a French company that developed a fossilisation technology to transform waste into aggregates. This process reduces CO2 emissions from wasted materials by grinding the un-recycled materials in a fossiliser and mixing them with a waste powder and a low-carbon binder. The result is a stone paste which is then processed into a decarbonate aggregate for use in public construction. So far, the company has sold one unit, so it will need to scale up to demonstrate its technology’s benefits.

While we’ve seen progress in developing greener cement, considerable obstacles to broader adoption remain. Consumers tend to be wary of less tried and tested products, which has caused resistance to the technology, particularly in a sector that prioritises safety. New technologies must also grow and scale to attract external funding. Although implementing carbon pricing could stimulate investment in low-carbon cement in its early stages, it’s unlikely to reach high enough levels in major markets such as the EU, China, India, and the US anytime soon. Public financing and a shift in mindset from low-tech to low-carbon cement will be required to advance the industry.
Replacing concrete with cleaner substitutes

Aside from modifying concrete components, innovative start-ups are working on creating concrete replacements or different types of concrete. ​​Mighty Buildings is an American company that has developed a 3D printing machine that enables the creation of building structures from photopolymer resins. These polymer composites are as strong as concrete but are 30% lighter and have 5 X tensile and flexural strength. This results in a more environmentally friendly and speedier construction process and the ability to produce sophisticated architectural designs that are impossible with traditional concrete construction.

French company XtreeE has developed large-scale 3D printing technology for sustainable building solutions. The company is agnostic regarding printable materials with its bi-component systems able to extrude various mortars, including earth-based materials, plaster and geopolymers.

COBOD printers offer automation and robotics solutions, enabling the construction industry to improve printing speed, efficiency, labour need, and material cost. The company also provides a range of materials depending on the specific project’s performance standards. COBOD 3D printed Europe’s first building in 2017. Subsequently the first 2- and 3-story buildings in Europe, specifically in Belgium and Germany were made with their technology.

While 3D printing technology is gaining momentum in the cement and construction industries, it can be more expensive than traditional manufacturing methods, especially for large-scale production. Additionally, limited materials are available for 3D printing and the strength and durability of 3D printed parts can often be lower than those made with traditional manufacturing methods. Quality control, speed, and post-processing requirements can also be challenging for 3D-printed parts.

Bio concrete based on bacteria is a technique that is still in the research and development stage but shows promise as a sustainable and low-cost alternative to traditional concrete manufacture and repair processes. Bio concrete uses naturally occurring and harmless microorganisms to form a dormant state within the material. Prometheus Materials is one company using this approach, it developed a technology that uses naturally occurring microalgae to produce a bio-cement that offers an affordable, strong, and durable alternative to carbon-intensive Portland cement.
Innovating the concrete production process

Progressive start-ups and even tech behemoths are utilising artificial intelligence to optimise the process of creating concrete and cement to cut CO2 emissions such as Meta (Facebook’s parent company). The company has developed a new way of creating concrete that emits 40% fewer carbon emissions than standard mixtures.

To train an AI model to find the optimal recipe, Meta researchers used a resource that lists various properties of 1030 concrete mixtures called the Concrete Compressive Strength Data Set. This includes the strength of each concrete after curing for a week and a month and its carbon footprint. The AI could then analyse all possible concrete mixtures and find examples that matched a minimum given strength but also had the lowest possible emissions.

Berlin-based Alcemy is a developer of predictive analysis software designed to assist cement and concrete manufacturers. The company’s software offers precise quality predictions for mixtures and their ingredients before shipping products, enabling companies to counterbalance limestone and cement fluctuations. At the same time, Alcemy enables companies to produce more concrete using recycled ingredients precisely and safely. The company claims its software can save up to 50% CO2 during production.

There are also companies like Solidia and CarbonCure using concrete to store CO2. CarbonCure has developed a type of sustainable concrete that chemically converts CO2 into a mineral embedded in concrete. The technology is retrofitted into concrete plants and lets producers inject captured carbon dioxide into fresh concrete during mixing. The CO2 then gets converted into a mineral embedded in the concrete, providing climate benefits and increasing the concrete’s strength.

Time is running out to develop and commercialise sustainable concrete

The coming years will be crucial for concrete usage as demand shifts from established to emerging markets. Urbanisation in developing countries such as India and Indonesia will drive increased demand for concrete worldwide.

According to UN estimates, we will create another 230 billion m2 of floor area in the next 40 years, more than doubling the existing floor size of the world’s buildings. This comes as many concrete structures are nearing the end of their lifespans, resulting in a need for renewal and removal (a particularly acute problem in China) as buildings must be torn down and either replaced or abandoned.

Given these realities, there is an intensifying need to ramp up the development and commercialisation of environmentally friendly and sustainable concrete if we are to meet net zero emissions target.
Article by Ali Al Suhail, Associate at DAI Magister investment bank.
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21/03/23-NL

Wereldwijde betonmarkt klaar voor een groene toekomst ter waarde van 300 miljard dollar

Image- DAI Magister

Als beton een land was, zou het de op twee na grootste uitstoter van kooldioxide ter wereld zijn geweest, na alleen China en de VS. Dit is geen verrassing, aangezien het na water het op een na meest gebruikte materiaal ter wereld is, het produceert ongeveer 8% van de uitstoot van broeikasgassen. Decarbonisatie van beton is essentieel om de VN-doelstellingen voor netto nul te halen.

GCCA, een vereniging van de belangrijkste betonproducenten, stelde zich ten doel om tegen 2050 netto nulemissie te bereiken en identificeerde het decennium 2020-2050 als de periode om nieuwe schone technologieën te vinden en de basis te leggen voor volledige implementatie. Het lage niveau van O&O in de sector is de afgelopen jaren toegenomen en investeringen in durfkapitaal in de sector zijn toegenomen, maar ze zijn nog steeds niet voldoende om de omvang van het probleem te dekken.

De bouwsector draagt voor ongeveer 38% bij aan de wereldwijde uitstoot van huizen, vergeleken met 23% die wordt bijgedragen door de transportsector. Toch bedroegen klimaatgerelateerde risico-investeringen in de gebouwde omgeving in 2022 slechts 2 miljard dollar, minder dan een vijfde van de 12 miljard dollar die de transportsector ontving. Overheden nemen steeds meer beleid om de acceptatie van groen beton verplicht te stellen en met de toezegging van de industrie zien we een pad voor investeringen in de industrie om de komende tien jaar met dubbele cijfers te blijven groeien. Het streven naar een groenere betonmarkt van $ 300 miljard is aan de gang.
Beton groener maken door zijn componenten te veranderen

Cement, een belangrijk onderdeel van beton, is verkrijgbaar in verschillende vormen, hoewel de meest voorkomende Portlandklinker, gips, aanvullende cementgebonden materialen (SCM's) en vulstoffen zijn. Portlandklinker maakt tegenwoordig meer dan 98% uit van de wereldwijde betonproductie. Hiervoor zijn verschillende redenen, waaronder het feit dat het goedkoop en betrouwbaar is en hoogwaardig beton maakt.

Procesemissies die vrijkomen bij het calcineren van kalksteen om Portlandklinker te produceren, zijn verantwoordelijk voor meer dan 50% van de emissies van de cementsector. Nog eens 40% is afkomstig van het verbranden van fossiele brandstoffen om cementovens tijdens de productie tot hoge temperaturen te verhitten. Cement stoot van nature CO2 uit in de atmosfeer als gevolg van de cementproductie. Deze CO2-uitstoot is een bijproduct van de warmte die nodig is om het cement te produceren en een inherent onderdeel van het chemische proces.

Een groeiend aantal bedrijven richt zich op het verkleinen van de CO2-voetafdruk van het productieproces door de componenten ervan te wijzigen. Hoffmann Green Cement Technologies, gevestigd in Frankrijk, ontwikkelt, produceert en distribueert nieuw klinkervrij koolstofarm cement met een koolstofvoetafdruk die zes keer groter is dan die van standaard PORTLAND-cement. Het H-IONA-cement van het bedrijf wordt voornamelijk vervaardigd uit industriële bijproducten zoals staalfabriekslakken om afval en emissies te verminderen, wat resulteert in een koolstofarme klinker.

Ecocem, dat in 2021 een investering van € 22 miljoen ontving van het klimaatfonds van Bill Gates, heeft een pioniersrol vervuld met een cement op basis van gemalen gegranuleerde hoogovenslak (GGBS), een bijproduct van de staalindustrie. Met het koolstofarme betonproduct van het bedrijf kan tot 70% van het cement worden vervangen, waardoor de totale uitstoot met een vergelijkbare hoeveelheid wordt verminderd.

Andere innovatieve bedrijven proberen de koolstof in beton af te vangen of de CO2 die tijdens de productie vrijkomt direct af te vangen. CarbiCrete is een Canadees bedrijf dat een technologie heeft ontwikkeld voor de productie van koolstofnegatief beton door middel van een gepatenteerd proces dat meer CO2 verwijdert dan het uitstoot. Bij dit proces wordt CO2 uit industriële bronnen gebruikt om een koolstofarm bindmiddel voor beton te maken, waardoor de algehele koolstofvoetafdruk van de betonproductie wordt verkleind en een duurzamer product ontstaat.

Sommige bedrijven hebben oplossingen bedacht om groenere aggregaten te maken die in de bouw worden gebruikt. Neolithe is een Frans bedrijf dat een fossilisatietechnologie heeft ontwikkeld om afval om te zetten in aggregaten. Dit proces vermindert de CO2-uitstoot van verspilde materialen door de niet-gerecycleerde materialen in een fossiliser te vermalen en te mengen met een afvalpoeder en een koolstofarm bindmiddel. Het resultaat is een steenpasta die vervolgens wordt verwerkt tot een koolstofarm aggregaat voor gebruik in de openbare bouw. Tot nu toe heeft het bedrijf één unit verkocht, dus het zal moeten opschalen om de voordelen van zijn technologie te demonstreren.

Hoewel we vooruitgang hebben gezien bij de ontwikkeling van groener cement, blijven er aanzienlijke obstakels voor een bredere acceptatie bestaan. Consumenten hebben de neiging om op hun hoede te zijn voor minder beproefde producten, wat weerstand heeft veroorzaakt tegen de technologie, vooral in een sector die prioriteit geeft aan veiligheid. Nieuwe technologieën moeten ook groeien en schalen om externe financiering aan te trekken. Hoewel het invoeren van koolstofbeprijzing investeringen in koolstofarm cement in een vroeg stadium zou kunnen stimuleren, is het onwaarschijnlijk dat het niveau in grote markten zoals de EU, China, India en de VS snel hoog genoeg zal zijn. Overheidsfinanciering en een mentaliteitsverandering van low-tech naar koolstofarm cement zullen nodig zijn om de industrie vooruit te helpen.
Beton vervangen door schonere vervangers

Naast het aanpassen van betonnen onderdelen zijn innovatieve start-ups bezig met het maken van betonvervangers of andere betonsoorten. Mighty Buildings is een Amerikaans bedrijf dat een 3D-printmachine heeft ontwikkeld waarmee bouwconstructies kunnen worden gemaakt van fotopolymeerharsen. Deze polymeercomposieten zijn zo sterk als beton, maar zijn 30% lichter en hebben 5 x trek- en buigsterkte. Dit resulteert in een milieuvriendelijker en sneller bouwproces en de mogelijkheid om geavanceerde architectonische ontwerpen te produceren die onmogelijk zijn met traditionele betonconstructies.

Het Franse bedrijf XtreeE heeft grootschalige 3D-printtechnologie ontwikkeld voor duurzame bouwoplossingen. Het bedrijf is agnostisch met betrekking tot bedrukbare materialen met zijn tweecomponentensystemen die verschillende mortels kunnen extruderen, waaronder materialen op aarde, gips en geopolymeren.

COBOD-printers bieden automatiserings- en robotoplossingen, waardoor de bouwsector de printsnelheid, efficiëntie, arbeidsbehoefte en materiaalkosten kan verbeteren. Het bedrijf levert ook een reeks materialen, afhankelijk van de prestatienormen van het specifieke project. COBOD 3D-printte het eerste gebouw van Europa in 2017. Vervolgens werden de eerste gebouwen met 2 en 3 verdiepingen in Europa, met name in België en Duitsland, gemaakt met hun technologie.

Terwijl de 3D-printtechnologie aan kracht wint in de cement- en bouwindustrie, kan het duurder zijn dan traditionele productiemethoden, vooral voor grootschalige productie. Bovendien zijn er beperkte materialen beschikbaar voor 3D-printen en kunnen de sterkte en duurzaamheid van 3D-geprinte onderdelen vaak lager zijn dan die gemaakt met traditionele productiemethoden. Kwaliteitscontrole, snelheid en vereisten voor nabewerking kunnen ook een uitdaging zijn voor 3D-geprinte onderdelen.

Biobeton op basis van bacteriën is een techniek die zich nog in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase bevindt, maar veelbelovend is als een duurzaam en goedkoop alternatief voor traditionele betonproductie- en reparatieprocessen. Biobeton maakt gebruik van natuurlijk voorkomende en onschadelijke micro-organismen om een slapende toestand in het materiaal te vormen. Prometheus Materials is een van de bedrijven die deze benadering gebruikt. Het ontwikkelde een technologie die van nature voorkomende microalgen gebruikt om een biocement te produceren dat een betaalbaar, sterk en duurzaam alternatief biedt voor koolstofintensief portlandcement.
Innovatie van het betonproductieproces

Vooruitstrevende start-ups en zelfs techreuzen gebruiken kunstmatige intelligentie om het proces van het maken van beton en cement te optimaliseren om de CO2-uitstoot te verminderen, zoals Meta (het moederbedrijf van Facebook). Het bedrijf heeft een nieuwe manier ontwikkeld om beton te maken dat 40% minder koolstofemissies uitstoot dan standaardmengsels.

Om een AI-model te trainen om het optimale recept te vinden, gebruikten Meta-onderzoekers een bron die verschillende eigenschappen van 1030 betonmengsels opsomt, de Concrete Compressive Strength Data Set. Dit omvat de sterkte van elk beton na uitharding gedurende een week en een maand en de ecologische voetafdruk. De AI kon dan alle mogelijke betonmengsels analyseren en voorbeelden vinden die voldeden aan een minimaal gegeven sterkte maar ook de laagst mogelijke emissies hadden.

Het in Berlijn gevestigde Alcemy is een ontwikkelaar van voorspellende analysesoftware die is ontworpen om cement- en betonfabrikanten te helpen. De software van het bedrijf biedt nauwkeurige kwaliteitsvoorspellingen voor mengsels en hun ingrediënten voordat producten worden verzonden, waardoor bedrijven kalksteen- en cementfluctuaties kunnen opvangen. Tegelijkertijd stelt Alcemy bedrijven in staat om nauwkeurig en veilig meer beton te produceren met gerecyclede ingrediënten. Het bedrijf beweert dat zijn software tijdens de productie tot 50% CO2 kan besparen.

Er zijn ook bedrijven als Solidia en CarbonCure die beton gebruiken om CO2 op te slaan. CarbonCure heeft een soort duurzaam beton ontwikkeld dat CO2 chemisch omzet in een in beton ingebed mineraal. De technologie wordt achteraf in betoncentrales ingebouwd en laat producenten tijdens het mengen afgevangen koolstofdioxide in vers beton injecteren. De CO2 wordt vervolgens omgezet in een mineraal ingebed in het beton, wat klimaatvoordelen oplevert en de sterkte van het beton vergroot.

De tijd dringt om duurzaam beton te ontwikkelen en te commercialiseren

De komende jaren zullen cruciaal zijn voor concreet gebruik, aangezien de vraag verschuift van gevestigde naar opkomende markten. Verstedelijking in ontwikkelingslanden zoals India en Indonesië zal wereldwijd de vraag naar beton doen toenemen.

Volgens schattingen van de VN zullen we in de komende 40 jaar nog eens 230 miljard m2 vloeroppervlak creëren, meer dan een verdubbeling van de bestaande vloeroppervlakte van de gebouwen in de wereld. Dit komt omdat veel betonnen constructies het einde van hun levensduur naderen, wat resulteert in de noodzaak van vernieuwing en verwijdering (een bijzonder acuut probleem in China) aangezien gebouwen moeten worden afgebroken en vervangen of verlaten.

Gezien deze realiteit is er een toenemende behoefte om de ontwikkeling en commercialisering van milieuvriendelijk en duurzaam beton op te voeren als we de doelstelling voor netto nulemissies willen halen.
Artikel door Ali Al Suhail, medewerker bij investeringsbank DAI Magister.
NJC.© Info DAI Magister

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