Onderzoekers van de Amerikaanse Rice University hebben een alternatief ontwikkeld voor het zand dat in beton gebruikt wordt. Van metallurgische cokes (een bewerking van steenkool) is grafeen gemaakt, dat weer dienst doet als ingrediënt in beton. Gemengd met cement en water levert het beton op dat 25 procent lichter, maar even sterk als gewoon beton is.
Zand is, na water, wereldwijd de meest gebruikte grondstof. Vrijwel alles wat de mens bouwt, zit tjokvol zand. Het is een hoofdbestanddeel van onder andere beton, asfalt en glas. Jaarlijks wordt wereldwijd 50 miljard ton zand gebruikt. Dit is zoveel zand dat je er een muur van 27 bij 27 meter om de evenaar van zou kunnen bouwen.
Zandcrisis
De komende decennia gaat er alleen maar meer zand nodig zijn. De wereldwijde bevolkingsgroei en verstedelijking zijn hier de drijvende krachten achter. Dit geldt met name voor lage-inkomenslanden: verwacht wordt dat in West- en Oost-Afrika de vraag naar bouwzand in 2060 wel 500 procent hoger ligt dan nu. De Verenigde Naties spreken over een ophanden zijnde zandcrisis.
Zand dreigt een schaars goed te worden. Want lang niet al het zand is geschikt om mee te bouwen. Woestijnzand bijvoorbeeld is ongeschikt. Door de wind zijn de zandkorrels zo ver afgesleten dat ze ronde, gladde korrels vormen. Voor beton zijn juist grove, onregelmatige zandkorrels nodig die aan elkaar en het cement haken.
Rivierdelta’s
Grof zand dat geschikt is voor de bouw, vind je vooral rond rivieren. Door erosie en verwering breekt gesteente in steeds kleinere deeltjes af tot het grind en zand wordt. Waterlopen voeren dit materiaal naar zee. Maar de mens gebruikt op dit moment zoveel zand, dat de natuurlijke aanwas het tempo van consumptie niet kan bijbenen.
Zandwinning vindt vooral in rivierdelta’s en kustgebieden plaats. In grote delen van de wereld is dit niet of nauwelijks gereguleerd. Dat heeft grote negatieve effecten. Door zandwinning dalen in Azië onder meer de dichtbevolkte Ganges-Brahmaputra-Meghna-delta, de Yantzedelta en de Mekongdelta. In combinatie met een stijgende zeespiegel en steeds extremer weer is dit een gevaarlijke ontwikkeling. Ook ecosystemen lijden onder de verminderde aanvoer van zandachtige materialen, die rijk zijn aan voedingsstoffen.
De oplossing?
Het grafeen dat de Amerikaanse onderzoekers hebben ontwikkeld, kan voor een deel in de zandbehoefte voorzien. Wel wordt het van cokes gemaakt. Om die te produceren, moet steenkool worden verhit – een proces waar CO2 bij vrijkomt. Deze betonmix kan toe met minder cement – een materiaal dat ook erg CO2-intensief is om te produceren. Hoe deze rekensom precies uitvalt, is op basis van het eerste onderzoek niet te zeggen. Wel is steenkool natuurlijk óók een eindige grondstof.
Nederland
In Nederland wordt ook op grote schaal zand gewonnen, vooral in de Noordzee. Jaarlijks wordt er een stuk zeebodem ter grootte van Schiermonnikoog met zo’n tachtig centimeter diepte afgegraven. Dit verstoort het zeeleven: bodemstructuren veranderen, het water wordt troebeler en zeestromen verschuiven. Nederland gebruikt een groot gedeelte van dit zand voor het versterken van de dijken.
Ook langs rivieren werd en wordt in ons land zand gewonnen. De sporen hiervan zijn in het landschap terug te zien: veel recreatieplassen in Nederland zijn voormalige zandafgravingen.
