EEN TOELICHTING OP DE ROADMAP Tijdens een symposium in november 2024 presenteerde het Cement&BetonCentrum zijn Roadmap CO 2 -reductie voor cement en beton in Nederland. De roadmap [1] beschrijft de reductie-initiatieven van de cementindustrie en de geschatte emissiereducties van aangrenzende sectoren in de betonketen. In dit artikel beschrijven we de belangrijkste onderdelen van deze roadmap en gaan we dieper in op de achtergrond en de technologische randvoorwaarden die hebben geleid tot de roadmap. Roadmap CO2- reductie voor cement en beton in Nederland CO 2 -EMISSIE CEMENT EN BETON De productie van cement en beton leidt om een aantal redenen tot CO 2 -emissies. Cement Wereldwijd draagt de productie van cement maar liefst 7% bij aan de totale, door mensen veroorzaakte CO 2 -emissie. In Nederland is de bijdrage met 1,9% (2021) weliswaar veel lager, maar ook relatief groot. Dat de bijdrage van in Nederland toegepast cement fors lager is dan de wereldwijde bijdrage heeft meerdere oorzaken. Het gaat om een verhoudingsgetal en Nederland stoot als rijk land relatief veel CO 2 uit. Daarnaast 2 VAKBLAD 3 2025 Auteur ir. Edwin Vermeulen MBA, Cement&BetonCentrum zelfs gunstiger dan het milieuprofiel van een constructie van andere materialen, inclusief verlijmd hout (CLT) [2]. Zeker wanneer we het over de gehele levensduur van een constructie bekijken, dus inclusief het energieverbruik en onderhoud, is beton een verantwoorde keuze. Beton is echter vanwege de betrouwbaarheid, veiligheid, veelzijdigheid, regionale beschik- baarheid en lange onderhoudsarme levensduur een zeer gewild materiaal. Daardoor wordt er wereldwijd meer beton geproduceerd dan alle andere materialen bij elkaar (fig. 2). Ook in Nederland is beton het meest toegepaste mate- riaal. Ruim 75% van de totale massa aan bouw- 2 Schatting wereldproductie materialen in 2020. Samengesteld door C&BC op basis van diverse bronnen. Andere materialen dan keramiek, asfalt, cement en beton worden ook of juist vooral buiten de bouw toegepast 1 Bijdragen CO 2 -emissies vanuit de betonketen (figuur gebaseerd op data uit Milieu-impact van betongebruik in de Nederlandse bouw, CE Delft, 2013) Download de complete roadmap op de website van het Cement­ &BetonCentrum via de QR-code. gebruiken we minder beton: ongeveer 0,75 m 3 per inwoner ten opzichte van 1,75 m 3 per wereldburger. Maar de belangrijkste oorzaak is dat het gemiddelde CO 2 -profiel van in Neder- land toegepast cement het laagste ter wereld is, vooral door het gebruik van hoogovencement. In het percentage voor Nederland zijn uiteraard de emissies als gevolg van de in het buitenland geproduceerde maar in Nederland toegepaste cement en klinker meegenomen. Betonketen in Nederland De productie van de grondstoffen voor beton (in binnen- en buitenland) en van het beton zelf (zonder wapeningsstaal) draagt 60% bij aan de totale CO 2 -emissie in de betonketen. De overige 40% is afkomstig van transport, bouw- en sloopwerkzaamheden en wapeningsstaal (fig. 1). Ongeveer 98% van het CO 2 -profiel van het (ongewapende) beton wordt bepaald door cement. VERGELIJKING MET ANDERE MATERIALEN De forse CO 2 -emissie als gevolg van de produc- tie van cement resulteert niet in een ongunstig CO 2 -profiel van beton. Sterker nog, ook op gebouwniveau is het milieuprofiel van een con- structie van beton meestal vergelijkbaar met, of 3 VAKBLAD 3 2025 materialen voor de woning- en utiliteitsbouw bestaat uit beton [3] en daarnaast wordt beton gebruikt voor bestrating en straatmeubilair, betonverhardingen, het rioolstelsel, sluizen, bruggen en viaducten. Momenteel wordt wereldwijd jaarlijks onge- veer 14 miljard m 3 beton per jaar geprodu- ceerd. In 2022 werd hiervoor 4,1 miljard ton cement geproduceerd, waarvan meer dan de helft in China en een kwart in de rest van Azië. Het aandeel van de Europese unie in de totale cementproductie was in 2022 4,3% [4]. De productie van cement is in de afgelopen decennia veel harder gestegen dan de groei van de wereldbevolking (fig. 3). De forse toe- name is dan ook vooral het gevolg van de toe- name van de welvaart in met name Azië. Zodra de welvaart toeneemt, ontstaat er verdere ver- stedelijking en daarmee extra behoefte aan beton voor onder andere huizen, rioolstelsels, verhardingen en infrastructuur. Vanwege de enorme vraag naar beton en dus cement is er ondanks het relatief gunstige mili- euprofiel van beton toch een forse bijdrage aan de totale CO 2 -emissie. WEINIG ALTERNATIEVEN VOOR PORTLANDCEMENTKLINKER De enorme vraag naar beton en daarmee naar cement maakt het zoeken naar een alternatief voor op portlandcementklinker gebaseerd cement lastig. De meeste grondstoffen vallen af omdat ze ofwel schaars zijn, ofwel omdat er geen bindmiddel van te maken is. Zo zijn er reparatiemortels voor beton op basis van magnesiumfosfaatcement, maar serieus opschalen levert problemen op met de voed - selproductie, aangezien fosfaat een belang- rijke en nu al schaarse component is voor kunstmest. Portlandcementklinker wordt gemaakt van grofweg 80% kalksteen en 20% klei en dat zijn materialen die onbeperkt beschikbaar zijn. Kalksteen wordt hoofdzakelijk gevormd door skeletjes van plankton. Jaarlijks wordt er in de oceanen meer kalksteen gevormd dan er gebruikt wordt voor de klinkerproductie. Dat was de afgelopen vele miljoenen jaren ook al zo en daarom is overal ter wereld kalksteen ruim voorradig. Klei ontstaat door de verwe- ring en erosie van gesteenten en wordt voort- durend gevormd en afgezet. Met het gebruik van kalksteen en klei als basis wordt portlandcementklinker gevormd uit de elementen zuurstof, silicium, calcium, ijzer en aluminium en daarnaast bevat klinker onver - mijdelijk wat natrium, kalium en magnesium. Deze elementen vormen samen 98% van de aardkorst (fig. 4). IJzer is in ertsvorm overigens wel redelijk schaars (voorraad voor enkele eeuwen) en ook aluminiumerts is niet oneindig beschikbaar (~20.000 jaar) [5], maar voor de productie van klinker gaat het om ijzer en aluminium die aanwezig is in klei. Omdat de mogelijkheden voor alternatieven beperkt zijn, zal ook in de voorzienbare toe- komst beton hoofdzakelijk worden gemaakt met op portlandcementklinker gebaseerd cement. En beton vervangen door andere materialen levert milieutechnisch meestal geen winst op en is bovendien alleen al op basis van het enorme volume niet mogelijk. Het is daarom noodzakelijk om de CO 2 -emissie als gevolg van de productie van cement en beton te reduceren en uiteindelijk terug te brengen tot nul. Hierna gaan we in op de stappen die hiervoor nodig zijn. ROUTE NAAR CO 2 -NEUTRAAL CEMENT EN BETON Cement Cement draagt zoals eerder aangegeven voor bijna 60% bij aan de totale CO 2 -emissie van de betonketen. De CO 2 -emissie reduceren bij de productie van de basisgrondstof voor cement, portlandcementklinker, is echter niet een­ voudig, vooral omdat de CO 2 die vrijkomt in de chemische reactie die plaatsvindt bij het verhitten van kalksteen, de zogeheten proces- emissies, niet te vermijden zijn. Deze emissies vormen ongeveer tweederde van de emissies als gevolg van de productie van klinker. Grofweg een derde is het gevolg van het gebruik van brandstoffen om de grondstoffen, hoofdzakelijk kalksteen en klei, te verhitten tot uiteindelijk 1.450 °C. Nu al is in Europa meer dan de helft en vaak al zo'n 80% van de fossiele brandstoffen vervangen door secundaire brandstoffen en op de langere termijn kunnen ovens ook met groene waterstof worden verhit, maar vanwege de 3  Wereldproductie van cement en ruwijzer in relatie tot de groei van de wereldbevolking. Samengesteld door C&BC op basis van diverse bronnen 4 Portlandcementklinker wordt gemaakt van elementen die samen 98% van de aardkorst vormen 4 VAKBLAD 3 2025 CO 2 uit de kalksteen zal het ook dan noodzakelijk zijn om CO 2 bij de klinker­ productie af te vangen. Figuur 5 geeft schematisch weer wat de CO 2 - bronnen bij de productie van cement zijn, evenals de gemiddelde verhouding tussen klinker en overige hoofdbestanddelen van cement in Nederland. Betonketen Er zijn weinig alternatieven voor op portland- cementklinker gebaseerd cement en CO 2 - afvang bij de productie van klinker is bijzonder kostbaar en zal daarom beperkt moeten wor - den tot onvermijdelijke emissies. Daarom is er voor CO 2 -reductie een breed pakket van maat- regelen nodig in de gehele betonketen. Het gaat om CO 2 -besparingen vanaf de productie van portlandcementklinker, tot de bouw en hergebruik van beton. In de Europese Road - map van CEMBUREAU [6] wordt de brede gezamenlijke verduurzaming van de betonke - ten de '5C aanpak' genoemd, omdat het gaat om de onderdelen Clinker, Cement, Concrete, Construction en Carbonation. Kort samenge - vat gaat het om reductie van de CO 2 -emissie bij de productie van klinker, verlaging van het klinkergehalte in cement, verlaging van het cementgehalte in beton, efficiënter gebruik van beton in constructies en carbonatatie van beton (fig. 6). Hierna gaan we op deze vijf onderdelen in. (MEER) CARBONATATIE Gedurende de gehele gebruiksfase en bij de recycling neemt beton CO 2 op. Vooral de kalk- hydraat in de cementsteen reageert met CO 2 tot het oorspronkelijke uitgangsmateriaal kalksteen. Het gaat om zeer grote hoeveelhe- den CO 2 . Volgens het Global Carbon Budget 2023 wordt jaarlijks maar liefst 1,8% van de door mensen veroorzaakte CO 2 -emissies vast- gelegd in beton. Volgens een in 2016 versche- nen artikel in Nature Geoscience zou het zelfs om 2,5% gaan. Op basis van een Zweedse stu- die wordt in de roadmap echter zeer conserva- tief gerekend met een CO 2 -opname van 23% van de procesemissies, hetgeen overeenkomt met ongeveer 15% van de CO 2 -emissies als gevolg van de productie van klinker. Uitgaande van de totale bijdrage van 7% (waarvan 90% van de productie van klinker) komt dat overeen met 0,95% van de door mensen veroorzaakte CO 2 -emissies. De opname van CO 2 door beton kan worden ver- sterkt door betongranulaat te beluchten met rookgassen van klinkerovens. Door de hogere CO 2 -concentratie en temperatuur wordt dan meer dan 50% van de procesemissies opgeno- men. In de roadmap is echter uitsluitend de natuurlijke CO 2 -opname door carbonatatie van beton en betongranulaat meegerekend. In de roadmap is wel een bescheiden hoeveel- heid CO 2 (25.000 ton in 2030) meegerekend die zal worden vastgelegd in gerecyclede cement- steen (RCF). Met selectieve breektechnieken komt bij recycling van beton de cementsteen als een aparte materiaalstroom vrij. Door dit materiaal met CO 2 te laten reageren wordt én CO 2 weer permanent vastgelegd én wordt het materiaal reactief, waardoor het CO 2 -inten- sieve klinker kan vervangen. Het gaat bij deze (gepatenteerde) technologie om grote hoe- veelheden: een ton RCF kan tot zo'n 200 kg aan CO 2 permanent vastleggen. MINDER BETON IN BETONCONSTRUCTIES Door beton en wapeningsstaal alleen daar te plaatsen waar het constructief nodig is, kan fors worden bespaard op beton en wapeningsstaal. In figuur 7 wordt een extreem voorbeeld getoond, een vloer met in vergelijking met een massieve vloer tot 70% minder beton en tot 90% minder wape- ningsstaal. In de roadmap is voor 2030, inclu- sief her­ bestemmen van gebouwen en her­­­ gebruik, gerekend met 5% minder beton 5 CO 2 -emissies bij de productie van cement (de percentages in kleine cijfers hebben betrekking op massaverhoudingen, niet op CO 2 -emissies) 6 CO 2 -reductie in de betonketen vraagt om een breed pakket aan maatregelen. 5 VAKBLAD 3 2025 en wapeningsstaal ten opzichte van 2017. Gezien de potentiële besparingen een zeer bescheiden percentage, maar anders ont- werpen, produceren en bouwen is een complexe en zeker in het begin kostprijs- verhogende opgave. MINDER CEMENT IN BETON Door de betonsamenstelling te optimaliseren is minder cement nodig. Bij deze optimalisatie gaat het om onder andere korrelpakkingopti- malisatie, acceptatie van langere verhardings- tijden en nieuwe hulpstoffen, waardoor het cementgehalte in beton kan worden verlaagd. De betontechnoloog bereikt nu een zo laag mogelijk volume aan holle ruimtes tussen de korrels zand en grind door de beschikbare toe- slagmaterialen in een zo optimaal mogelijke verhouding te mengen. Hierbij wordt gekeken naar de korrelopbouw van de toeslagmateria- len, maar er wordt geen rekening gehouden met de vorm van de korrels, oppervlaktekrach- ten en andere fenomenen die van invloed zijn op de korrelpakking. Daarnaast vindt meestal geen optimalisatie plaats van de korrelpakking van de toegepaste poeders (cement en even- tuele vulstoffen). Met korrelpakkingsmodel- len, die met meer factoren rekening houden dan alleen de korrelgradering, kan een hogere pakkingsdichtheid worden bereikt. Een hogere pakkingsdichtheid betekent een lager volume aan holle ruimtes, waardoor er minder cementlijm nodig is en dus ook minder cement bij gelijkblijvende sterkte. Voor 2030 wordt, in lijn met eerdere inschattin- gen die in het kader van het Betonakkoord zijn gemaakt, door optimalisatie van de betonsa- menstelling een CO 2 -besparing van 1,6% ver- wacht, vooral op basis van verbetering van de korrelpakking. Theoretisch zijn veel grotere besparingen mogelijk, maar er wordt uitge- gaan van optimalisatie van alleen de toeslag- materialen (niet de poeders) en van de nu gebruikte grondstoffen. De bijdrage van de optimalisatie van de beton- samenstelling neemt in de roadmap nog toe tot 2040. Voor 2050 is met een lagere bijdrage gerekend als gevolg van het toenemend aan- deel CO 2 -neutraal cement, om dubbeltelling te voorkomen. MINDER KLINKER IN CEMENT Voor Europa zijn er goede mogelijkheden om het gemiddelde gehalte aan klinker in cement de komende jaren te verlagen. Verwacht wordt dat het gemiddelde klinkergehalte kan worden verlaagd van 77% nu naar 60% in 2050. In Nederland zitten we echter al op een gemid- deld klinkergehalte van 60%, dankzij groot- schalige toepassing van hoogovencement. De beschikbaarheid van hoogovenslak zal echter, door verduurzaming van de staalindustrie, in de komende jaren gaan afnemen. Kalksteen- meel en gecalcineerde klei zijn wel onbeperkt beschikbaar c.q. te maken (fig. 8), al kan met deze materialen niet net zoveel klinker worden vervangen als met hoogovenslak. In de Nederlandse Roadmap gaan we ervan uit dat de afname van de beschikbaarheid van hoogovenslak tot 2030 beperkt zal zijn en kan worden gecompenseerd door meer import en door vervanging van portlandcement door portlandcomposietcement, met gebruik van kalksteen en natuurlijke en gecalcineerde puz- zolanen als hoofdbestanddeel in cement. Voor 2040 en 2050 wordt eveneens verwacht dat het gemiddelde aandeel klinker gehandhaafd kan blijven op circa 60%. Vermoedelijk zal het klin- kergehalte in transportbeton, waar nu gebruik van hoogovencement CEM III/B met een klin- kergehalte van slechts 25 tot 30% gangbaar is, wat gaan toenemen, terwijl het klinkergehalte in prefab beton zal dalen. MINDER CO2 IN KLINKER Optimalisatie klinkerproductie De optimalisatie van de klinkerproductie betreft verbetering van de thermische efficiëntie van het klinkerproces en het gebruik van gedecarbona - teerde grondstoffen. Bij gedecarbonateerde grondstoffen gaat het vooral om afval en rest - stromen van andere industrieën, waarin calcium in een andere vorm zit dan gebonden met CO 2 . De optimalisatie van de klinkerproductie betreft ook vergroting van het aandeel aan secundaire brandstoffen. Er wordt ook onder- zoek gedaan naar verhitten met groene stroom en groene waterstof, maar voor 2030 wordt daarvan nog geen bijdrage verwacht. CCS/CCU In 2030 zal naar verwachting in Nederland door CO 2 -afvang al op relatief grote schaal CO 2 -neu- traal cement beschikbaar zijn. Het in Nederland toegepaste cement en de in Nederland voor de productie van cement geïmporteerde portland- cementklinker komen hoofdzakelijk uit Duits- land en België. Bij twee cementfabrieken in Bel- gië zijn projecten gestart om de CO 2 die vrijkomt bij de productie van portlandcementklinker vol- ledig af te vangen. Twee van de vier klinker- ovens in België zullen hierdoor al voor 2030 CO 2 -neutrale portlandcementklinker produce- ren. Cement dat met deze klinker wordt gemaakt zal een zeer bescheiden CO 2 -profiel hebben. Ook in Duitsland zijn CCU/CCS-projec- ten gestart bij voor Nederland relevante loca- ties die al voor 2030 operationeel zullen zijn. Op basis hiervan wordt ingeschat dat in 2030 in Nederland 25% van de portlandcementklinker 7 Door alleen materiaal te plaatsen waar het constructief nodig is kon in een onderzoek 70% op beton en 90% op wapeningsstaal worden bespaard in vergelijking met een traditionele betonvloer. (foto: Block Research Group, Zürich.) 6 VAKBLAD 3 2025 CO 2 -neutraal zal zijn, ongeveer het dubbele van wat voor heel Europa wordt verwacht. Voor 2040 is in lijn met de roadmap van CEM- BUREAU gerekend met CO 2 -afvang bij ruim 50% van de klinkerovens in Europa en voor 2050 bij ruim 75% van de ovens. Meer over de technieken en projecten voor CO 2 -afvang bij de klinkerproductie is te lezen in het Betoniek-artikel CO 2 -afvang bij de pro- ductie van cement (maart 2024). Alternatieve klinkersoorten Er zijn meerdere alternatieven voor portland- cementklinker in ontwikkeling, waaronder cal- ciumsulfoaluminaat-belietcementklinker waarvoor in Nederland al regelgeving wordt ontwikkeld voor toepassing in constructief beton. Deze klinker levert een CO 2 -reductie van zo'n 25 tot 30% ten opzichte van portland- cementklinker, terwijl de sterkteontwikkeling vergelijkbaar is. Vanwege de beperkingen in opschaalbaarheid van de grondstoffen en/of het toepassingsgebied zal de bijdrage van alternatieve klinkersoorten aan de CO 2 -reduc- tie wel beperkt blijven. ROADMAP CO2-REDUCTIE In de roadmap zijn alle genoemde maatregelen samengevoegd. Het einddoel is om uiterlijk in 2050 klimaatneutraal te zijn, maar de roadmap geeft ook doelen voor CO 2 -reductie voor 2030 en 2040. 8 Beschikbaarheid en gebruik van hoofdbestanddelen voor cement. Samengesteld door C&BC op basis van diverse bronnen De emissiereducties worden in figuur 9 weer- gegeven. Voor 2030 gaat het om ruim 50% reductie ten opzichte van 1990, terwijl Neder- lands beton ook in 1990 al het laagste CO 2 -pro- fiel ter wereld had. Dat we in 2030 toch al 50% reductie bereiken komt onder meer doordat in 2030 al 25% van in Nederland toegepaste port- landcementklinker CO 2 -neutraal zal zijn, aan- zienlijk meer dan gemiddeld in Europa. RANDVOORWAARDEN Voor de reducties zijn geen baanbrekende innovaties nodig. Wel is het noodzakelijk dat de Europese Unie en de lidstaten de juiste rand- voorwaarden scheppen om uitvoering van alle benodigde maatregelen en investeringen mogelijk te maken. Het gaat daarbij onder meer om een waterdicht Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM), infrastructuur voor trans - port en opslag van CO 2 , financiering van pro- jecten vanuit ETS-opbrengsten (ETS is het Emission Trade System, het handelssysteem in Europa voor de CO 2 -uitstoot van de industrie), toegang tot CO 2 -vrije energie en verlening van noodzakelijke vergunningen. TOT SLOT De roadmap geeft de doelen voor CO 2 -reductie weer en beschrijft de bijbehorende maatrege- len. De roadmap kan ook worden gezien als een verwachting. Hij geeft een realistisch beeld van de emissiereducties die in de beton- keten bereikt kunnen worden in 2030, 2040 en 2050. Met voor 2030 en 2040 reducties van res- pectievelijk 50,4% en 89,5% zitten we dicht bij de ambities van de Europese Unie voor de maatschappij als geheel, terwijl cement valt onder de sectoren waarvoor het bijzonder las- tig is de CO 2 -emissies te verminderen. Literatuur [1] Roadmap CO ? -reductie voor cement en beton in Nederland, Cement&BetonCentrum, november 2024 [2] Vermeulen, E., Bouwen met hout of beton?, Cement 3/2020, Aeneas Media [3] Materiaalstromen, milieu-impact en energieverbruik in de woning- en utiliteitsbouw, Stichting Economisch Instituut voor de Bouw en Metabolic, januari 2020 [4] CEMBUREAU Activity Report, 2023 [5] Mineral resources: Geological scarcity, market price trends, and future generations, Elsevier, 2016 [6] From Ambition to Deployment - our 2050 roadmap, CEMBUREAU, mei 2024. 9 Roadmap CO 2 -reductie voor cement en beton in Nederland 7 VAKBLAD 3 2025