Eerste weg in Nederland voorzien van CO2 etend asfalt!

Eerste weg in Nederland voorzien van CO2 etend asfalt

Atmosferische CO2 reageert van nature met sommige gesteentesoorten, met name ultramafische stollingsgesteenten.

Ultramafische stollingsgesteenten zijn samengesteld uit silicaatmineralen zoals olivijn die rijk zijn aan tweewaardige metaalkationen zoals Mg en Ca (bijv. Oelkers et al., 2008)

Twaalf jaar geleden raakte ik in gesprek met Professor Olaf Schuiling die jarenlang de eigenschappen van olivijn onderzocht.

Zo heb ik vele malen met professor Schuiling zitten brainstormen, toen nog in zijn kantoor op de Universiteit in Utrecht. Over de toepassing van olivijn in wegenbouwprojecten als betonstraatstenen, oppervlakbehandelingen, asfalt en zelfs in een andere vorm over toepassing als blusmiddel voor bosbranden met mijn brandweerachtergrond. Later kwamen daar de vele gesprekken bij met Pol Knops en Eddy Wijnker die zich eveneens al vele jaren bezighouden met deze materie. Ook met hen veel gesproken over de toepassingen en ik heb veel steun van hen gehad.

In 2017 publiceerde Schuiling een fascinerend boekje met de titel “De Steen der wijzen” waarin hij zijn eigen studies bundelde naar de schijnbaar onuitputtelijke mogelijkheden van olivijn om onze overproductie aan CO2 te bufferen. Schuiling pleit er onder andere voor olivijn te verwerken in alles wat we verslepen, bouwen en omploegen.

Steen der Wijzen uitgebracht
1e exemplaar “Steen der Wijzen”

Het uitstrooien van olivijn langs bermen en op schouwpaden was niet moeilijk te realiseren. Maar hoe verwerk je het in oppervlakbehandelingen en asfalt waarbij de civieltechnische eisen natuurlijk een cruciale rol spelen?

Op de klimaatproeftuin In Groningen deden wij  onderzoek samen met studenten van de Hanzehogeschool Institute of Future Environments.

Asfalt Productie Westerbroek rondleiding
Gedreven studenten en medewerkers over het proces met dank aan de mensen van APW
Laboratorium testen….testen….testen
Uitleg van Andries over het proces

Na vier jaar onderzoek en experimenteren samen met Asfalt Productie Westerbroek en diverse labonderzoeken in eigen beheer van PolyCiviel hebben wij na pilots met oppervlakbehandelingen in 2018 en 2019 dan ook de eerste weg in Nederland in 2020 voorzien van CO2 etend asfalt. Het asfalt noemen wij Polyvijn®SMA NL8 en is gecertificeerd en gepatenteerd.

De samenstelling is een uitgekiende balans van toeslagmaterialen en groene additieven.

Aanbrengen asfalt

De weg van 60 meter ligt, hoe kan het anders, op de Klimaatproeftuin in Groningen bij BuildinG. Dit was een samenwerking met Ohpen Ingenieurs en Oosterhof-Holman.

Bij deze toepassing ruimen wij ca. 20 ton  CO2 op.

Aanbrengen asfalt (Kleur vochtig Olivijn)
De kleur van Olivijn

Uiteraard is het streven om zoveel mogelijk uitstoot van CO2 te voorkomen het eerste uitgangspunt maar als je toch wegen(onderhoud) nodig hebt waarom dan niet gelijk dit voordeel meenemen?

Daarnaast wordt in de wegenbouw steeds meer gedaan door lagere temperatuur asfalt, elektrisch transport, asfaltverwerking met elektrisch aangedreven asfaltafwerkmachine ’s en walsen etc.

Achtergrond

Eén vijfde deel van de CO2 uitstoot in Nederland wordt veroorzaakt door verkeer. In veel gemeenten is dat aandeel veel groter. In 166 gemeenten is verkeer de grootste bron van CO2-uitstoot.

Hoogste aandeel verkeer in CO2-uitstoot in landelijke gemeenten

In landelijke gemeenten blijkt de uitstoot van CO2 door verkeer het grootst. Dat is op zich niet verwonderlijk, omdat verplaatsingen langer zijn en er minder vervoersalternatieven zijn. De CO2-emissie per inwoner door verkeer is in landelijke gemeenten meer dan tweemaal zo groot als in grote steden:

Het CROW raad gemeenten aan om te onderzoeken hoe mobiliteit onderdeel kan worden van klimaat- en energiebeleid. En om klimaatdoelstellingen op te nemen in verkeersplannen. Dat gebeurt nog te weinig, ook in gemeenten die CO2-neutraal willen zijn. Door toepassen van CO2 bindende (micro)deklagen en/of oppervlaktebehandelingen met olivijn zal de automobilist direct bijdragen aan het verminderen van de uitstoot door contact van banden en wegdek. Actie=reactie.

Hoe werkt dit?

Carbonisatie van mineralen is de eigenschap dat basische mineralen reageren met CO2 (en dus carbonaten vormen). Dit is de grootste natuurlijke CO2 binder op deze aarde, jaarlijks goed voor meer dan 2,4 MegaTon. En dal al gedurende miljoenen jaren!

Het is dan ook een definitieve CO2 opruiming, zonder enig gevaar dat het CO2 weer vrijkomt.
Het is in feite een chemische reactie tussen een zuur (CO2 = koolzuur) en een basisch gesteente. Deze reactie treedt langs het oppervlak van de steen op.
Olivijn (duniet) is bij uitstek het mineraal met de meeste potentie voor CO2 binding. Dit met name vanwege de hoeveelheid gebonden COper kilogram product.

Door onttrekking van de CO2 uit het water stopt de verzuring en wordt het water basisch!!

Het regenwater, dat op de weg valt, is enigszins zuur door het CO2. Dit zure water reageert met het Olivijn. Hierdoor wordt de CO2 “geneutraliseerd”:

1 kg Olivijn onttrekt ca. 1,25 kg CO2

De natuur zorgt altijd voor evenwicht. Na de reactie blijft CO2 -arm water over, hetgeen CO2 uit de lucht onttrekt en op deze wijze bijdraagt aan een lager CO2 gehalte in de lucht.

Hiermee kunnen we rekenen aan compensatie van uitstoot van fossiele brandstoffen maar omdat we steeds meer elektrisch verkeer zien praten wij zelfs over negatieve emissie. Over het algemeen zijn Ev auto’s zwaarder en zorgen daarmee voor nog meer bandencontact/wrijving en daarmee zelfs voor versnelde verwering van het olivijn in de weg.

We monitoren hoe snel het Olivijn reageert. De normale reactie zal versneld worden doordat de auto’s zorgen voor wegslijtage.

De snelheid van de normale Olivijn reactie is vanuit de literatuur bekend. Door het meten van de slijtage van de weg kun je vaststellen hoeveel sneller de verwering is door de invloed van de auto’s. De natuurlijke verwering is circa 1 µm per jaar op schouwpaden en in bermen, er wordt verwacht dat dit een factor 20 tot 50 sneller gaat door de invloed van de auto’s op de weg.

Rijden en CO2 opeten

Fijnstof en gezondheid

Een tweede voordeel is dat het afgesleten fijnstof enerzijds snel reageert (de verwering van het fijne materiaal gaat natuurlijk sneller) en anderzijds minder problemen van fijnstof zal geven.

De afgesleten fijnstofdeeltjes hebben relatief veel oppervlakte, zodat deze veel sneller reageren dan het aangebrachte materiaal.

Daarnaast is Olivijn een toegelaten straalmiddel (in tegenstelling tot kwarts) omdat het niet kristallijn is.

Dus vanuit gezondheidsoverwegingen kun je zonder meer stellen dat het door Olivijn geproduceerde fijnstof gezonder (en korter aanwezig is) dan het fijnstof van de kwartsachtige mineralen die doorgaans op wegen in deklagen en voor slijtlagen worden gebruikt.

De restproducten van de CO2 vastlegging zijn magnesiumcarbonaat en siliciumoxide. Dit zijn meststoffen die in de berm spoelen en hier door de planten opgenomen worden als meststof.

Dit sluit goed aan bij de bloemenmengsels in bermen en akkerranden ter bevordering van de stand van bijen en vlinders.

Klimaatadaptatie en Groen

 

Start Innovatie proeftuin BuildinG op Zernikecomplex Groningen

Begin december hebben wij als Infra Living Lab Noord een presentatie gegeven voor het BINK netwerk van BuildinG op het Zernikecomplex in Groningen. 

Presentatie Bink netwerk BuildinG

Blij verrast door de vele positieve reacties stonden wij een dag later op de Infra Innovatie Marktdag bij BuildinG met als thema: Hoe Noord Nederland ruimte maakt voor innovatie in de infra. Er zijn nog kavels voor innovatieve bouwconcepten en Early Adopters voor infra-innovaties naast de zeven innovaties die wij zelf inbrengen als PolyCiviel en Ohpen ingenieurs.

Start december 2018