Hvert år produseres betong i stor skala. Faktisk ville det vært mulig å dekke én kvadratkilometer med betong på høyde med Mount Everest, dersom vi samlet all betongen som brukes i løpet av et år. 

– Verden vil i årene som kommer kunne oppleve mangel på råstoffene som i dag brukes i framstillingen av betong ettersom disse er lagerressurser, dersom vi ikke finner gode alternativer som monner, sier sjefforsker Harald Justnes i Sintef.

Da Sintef Byggforsk startet forskningssenteret Concrete Innovation Centre for fem år siden, var et av målene å framstille en sement som reduserte CO2-utslippene med minst 30 prosent.

I dag er målet nådd. En av grunnene til dét, er en uutnyttet ressurs som kalles mergel. Mergel er en type leire som er forurenset av små kalkpartikler. Det gjør at den ikke egner seg som råstoff til keramiske produkter som teglstein eller Leca, og mergel har derfor til nå blitt sett på som et unyttig materiale.

Men det var før forskere fikk en idé: Kunne denne leiresorten benyttes som erstatning for sement; en av hovedbestanddelene i betong? Bakgrunnen for forskernes funderinger på dette er at betongen er ressurskrevende å produsere, både i forhold til materialer og energiforbruk.

Høye temperaturer

Hovedmaterialet (cirka 80 prosent) som benyttes for å framstille sement, er i dag kalkstein som brennes ved svært høye temperaturer og blir til klinker. For å redusere CO2- utslippene fra denne prosessen, har industrien erstattet deler av klinkeren med såkalt flygeaske – aske som er et biprodukt fra kullkraftverk og masovnslagg fra produksjon av jern.

Nå er imidlertid disse erstatterne utnyttet fullt ut i mange land. Forskernes løsning med å bruke mergel gir derfor håp til en industri som stadig er på råstoffjakt.

Etter omfattende testing i laboratoriene, har nemlig Sintef-forskerne konkludert med at den uutnyttede leiresorten mergel egner seg svært godt som råstoff for sement – og dermed betong.

– Vi ser av fasthets-testene våre at det er mulig å erstatte halvparten av sementen med Mergel, uten at dette går utover styrken i betongen ved 28 døgn, en alder all betongbyggeri forholder seg til.

– Den tidlige styrken, det vil si etter ett døgn, blir naturlig nok lavere enn for tradisjonell betong, men allikevel mer enn sterk nok til å fjerne forskalinga, sier Justnes. 

Uregistrerte forekomster

Ifølge forskeren er leire noe som finnes i de fleste deler av verden. Han tror at mergel er enda mer utbredt.

– Leireindustrien har kartlagt de “rene” leireforekomstene, men forekomstene av mergel er derimot ikke registrert siden de ikke har hatt bruk for det, så det er vanskelig å fastslå akkurat hvor mye mergel som finnes, men sannsynligheten for at det er snakk om store mengder, sier Justnes.

Lave temperaturer

Men for å kunne ta i bruk mergelen, må denne varmes opp til ca halvparten av den temperatur sement lages ved. Denne prosessen skjer gjennom at mergelen brennes. Det gjør at den får egenskaper som bidrar til styrken i betongen.

Den lave temperaturen som skal til for å bearbeide mergelen, gjør at forskerne nå øyner håp om at denne prosessen er mulig å gjennomføre med biobrensel.

– Hvis biobrensel kan brukes  har vi et CO2-regnskap som går ut i null  på produksjonssiden av mergel, sier Justnes og tilføyer:

– Bakgrunnen for at vi  trodde at mergel ville ha gode egenskaper, var at min kollega Klaartje De Weerdt nylig tok en doktorgrad på miljøsement.

Hennes arbeid viser at reaksjonen mellom kalksteinsmel og stoffer som finnes i flygeaske – som er egentlig leire brent på høy temperatur, gir ekstra styrke til betong. 
Fordi mergel inneholder en blanding av kalksteinsmel og leire – to komponenter som reagerer sammen og som også gir betongen ekstra styrke – hadde vi håp om å slå to fluer i en smekk. Det viste seg å holde stikk.

Prosjektet er finansiert av Forskningsrådet og industripartnerne i COIN. COIN-partneren Saint Gobain Weber, en av verdens største produsenter av byggematerialer, har fattet stor interesse for egenskapene til varmebehandlet mergel.