Stipendiat Geir Langelandsvik og masterstudent Olav Ragnvaldsen  overvåker en maskin som gjør biter av aluminium om til armering for betong. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)
Stipendiat Geir Langelandsvik og masterstudent Olav Ragnvaldsen  overvåker en maskin som gjør biter av aluminium om til armering for betong. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)

En vill idé kan bli til miljøvennlig betong

Nå er forskere i ferd med å lage en type betong som vil spare miljøet for store CO2-utslipp.

Publisert

Etter en sommeravslutning ved Institutt for materialteknologi i 2016 fikk professor Harald  Justnes  ideen som kan vise seg å føre til en revolusjon innen betong. 

– Det begynte med et dumt spørsmål, sier Justnes. «Kan du ikke armere med aluminium?» Samtalen hadde dreid seg om betong, et felt Justnes har mer enn 30 års erfaring fra.

Det er en vedtatt sannhet at aluminium er uaktuell som armering fordi metallet vil forvitre på grunn av for høy pH i betong.

Spørsmålet som plutselig dukket opp i  hodet til Justne på vei hjem fra festen, var dette:

Men hva om betongen var mindre basisk, altså med lavere surhetsgrad? Snart satte han i gang sitt eget forsøk.  

Nytt marked for aluminium 

Nå, nesten tre år senere, har Sintef, NTNU, prosjekteier Hydro og industripartnerne  Norcem  og Veidekke  vært i sving med betongprosjektet i nesten to år.  Norges forskningsråd gikk inn med forskningsstøtte fra sommeren 2017 av.  

– Alle rundt oss sa at dette ikke går. Men forskningsrådet liker høy risiko med stort potensial, og dette åpner et helt nytt marked for aluminium, sier Harald  Justnes, som er forsker ved Sinef Byggforsk og professor ved NTNUs Institutt for materialteknologi.

Professor Hans Jørgen Roven ved NTNU og forskningsleder Oddvin Reiso i Hydro er spente på om denne maskinen som skviser aluminium kan komme i produksjon. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)
Professor Hans Jørgen Roven ved NTNU og forskningsleder Oddvin Reiso i Hydro er spente på om denne maskinen som skviser aluminium kan komme i produksjon. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)

Reduserer mengden betong 

Prosjektet har nå kommet nesten halvveis. Og aluminiums-armert betong ser ut til å bli en realitet.

Den har flere fordeler. En betongkonstruksjon som er armert med aluminium kan bli vesentlig slankere enn en konstruksjon med stålarmert betong.

Vanlig betong med armering av stål, er nemlig ekstra tykk for å hindre at  karbondioksid eller salter  trenger inn til armeringen. Det ville gjøre at stålet ruster, utvider seg og får betongen til å sprekke.

Å få til slankere betongkonstruksjoner kan bli et vesentlig bidrag for å få ned mengden CO2 på jorda.  Bygging med betong kommer på tredjeplass i utslipp av CO2, etter oppvarming  og transport.  

Store kutt i CO2 

Aluminiums-armert  betong har store klimafordeler. Den har  lavere innhold av klinker og gir den lavere CO2-avtrykk. Klinker er harde kuler av kalkstein etter brenning av sement ved svært høye temperaturer.

Klinker-erstatningen i denne betongen brennes på mye lavere temperatur enn klinkeren som brukes i vanlig sement, noe som også gir mye lavere CO2-utslipp.

Litt over halvparten av klinker i aluminiums-armert betong  blir erstattet med  varmebehandlet leire. Leiren blir brent i ovn ved 850 grader, mens vanlig sement blir brent ved 1450 grader celsius.

Halvparten av sementen i den nye betongtypen er erstattet med varmebehandlet leire. Til venstre ser vi aluminiumsarmering uten tegn til korrosjon. Til høyre ser vi avtrykk i armert betong – etter 40 dagers hedring under fuktige forhold. (Foto: Hydro)
Halvparten av sementen i den nye betongtypen er erstattet med varmebehandlet leire. Til venstre ser vi aluminiumsarmering uten tegn til korrosjon. Til høyre ser vi avtrykk i armert betong – etter 40 dagers hedring under fuktige forhold. (Foto: Hydro)

Aluminiums-armert  betong kan være mer porøs enn vanlig betong, siden  karbondioksid og klorider (salter)  ikke er et problem  for aluminium. Det gjør at CO2 fra produksjonsprosessen blir bundet i materialet, den holder seg i støpen som kalkstein.  

Nivåene for energiforbruk og utslipp av CO2 er bare en tidel av det beste av tilsvarende produksjon i dag.

En   betong med lavere pH vil i prinsippet også være en evigvarende, vedlikeholdsfri betong , for den brytes ikke ned slik vanlig betong gjør.  

Interesse i utlandet

Prosjektet vekker oppsikt i utlandet. Prosjektleder Linda T. Wiik i Hydro fikk utmerkelse for beste innlegg da hun presenterte planene under  en konferanse i Brasil  i fjor høst.  Og Harald  Justnes bekrefter at de er blitt møtt med begeistring når de har presentert dette ute i verden.

 Hans Jørgen Roven, professor  ved NTNUs Institutt for materialteknologi, mener betongen har et voldsomt stort potensial hvis det går bra.

– Dette er også et godt eksempel på hvordan ulike  industrigrener  kommer sammen for å gjøre noe godt for miljøet, sier han. 

Kan gi gjennombrudd for annen oppfinnelse 

Roven er også spent på mulighetene som  aluminiums-armert betong kan gi for en annen oppfinnelse de har jobbet lenge med ved Institutt for materialteknologi, en såkalt skrue-ekstruder.  

Slik ser skrue-ekstruderen ut som omdanner skrap fra aluminium til en solid masse som kan brukes som armering i den nye betongen. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)
Slik ser skrue-ekstruderen ut som omdanner skrap fra aluminium til en solid masse som kan brukes som armering i den nye betongen. (Foto: Wenche Margrethe Kulmo/NTNU)

Skrue-ekstruderen virker som en slags kvern. Når maskinen blir fylt med resirkulert  aluminiumspon så kommer en kompakt masse ut i den andre enden. Innretningen gjør smelting av metallet overflødig. Det er smeltetrinnet  som krever mye energi  hos konkurrentene til denne teknologien.

– Vi kan benytte resirkulerte materialer direkte inn i prosessen, forklarer Hans Jørgen Roven.

Ved å ta i bruk denne oppfinnelsen i produksjon av den nye betongen, så blir det ytterligere reduksjon av energiforbruk og CO2-utslipp. Maskinen har nivåer som ligger på en tidel av det beste av tilsvarende produksjon i dag.

Teknologien er ikke tatt i bruk i industriell målestokk ennå, men Oddvin  Reiso, forskningsleder i Hydro, håper at noen er villig til å ta risikoen. Hans Jørgen Roven mener at det i så fall kan åpne opp for egne fabrikkanlegg for skrueekstrudering i Norge.

Tester i saltvann 

Forskerne vil også undersøke om det er mulig å bruke resirkulert aluminium fra motorblokkene i bensin- og dieselbiler til å lage armeringen i betongen.  

Roven og  Justnes  ser for seg at markedene for  aluminiums-armert betong er størst i områder hvor stålarmert betong er utsatt for korrosjon, slik som i marine miljø.

Ennå gjenstår mer utprøving og utvikling. Den nye betongtypen skal blant annet bli testet på et kaianlegg.  

– Vi satser ikke på å erstatte all armering med aluminium, men kun på de områdene hvor korrosjon av stål er det største problemet, sier Roven.

Rødslam  i betong og bygningsstein? 

I tillegg til å utvikle betong og metoder for å lage armering, så ser også forskerne på muligheten til å bruke rødslam som bestanddel i vanlig betong og i bygningsblokker, som blir herdet ved kjemiske reaksjoner, uten tilførsel av varme.

Rødslam er et avfallsprodukt fra raffinering av et råmateriale i aluminiumsproduksjon. Slammet utgjør et stort miljøproblem i verden i dag. Forskerne forteller at om de lykkes med denne utviklingen, så kan det bli aktuelt å produsere slike byggematerialer lokalt i Brasil.  

Prosjektet for de nye mulighetene innen betong og bygging har navnet DARE2C (Durable Aluminium Reinforced Environmentally-friendly Concrete Construction)