Het onderzoek van Hunger (1978, Friedrichroda, Duitsland) begon als een studie naar het verbeteren van zelfverdichtend beton, begin jaren negentig een ‘revolutionaire ontdekking’ genoemd door zijn extreem goede werkbaarheid. Het voegt zich namelijk met groot gemak naar de mal. Toch werd het nooit succesvol. Hunger, vanuit zijn werk in Yverdon-les-Bains in Zwitserland, waar hij werkt voor het Mexicaanse bedrijf Grupo Cementos de Chihuahua: “Het bleek te duur omdat er veel cement wordt gebruikt om het zo vloeibaar te maken. Cement is de duurste component van beton omdat het veel energie kost om het te maken.”

“Beton bestaat uit cement, zand, grind en water en het gaat er vooral om, om de juiste combinatie te vinden om een dichte pakking voor het beton te krijgen”, vertelt prof.dr.ir. Jos Brouwers, Hungers promotor bij de faculteit Bouwkunde.

De basiscomponenten voor beton kennen een grote range aan korrelgrootten: grind is het grootste materiaal, tot 32 millimeter; cement het kleinste met 300 nanometer. Brouwers: “Vergelijk het met het stapelen van sinaasappels: als je die op elkaar legt, ontstaan er holtes. Die kun je opvullen met mandarijntjes en de holtes die vervolgens overblijven weer met iets anders. Ik ken geen ander materiaal waarin zo’n grote range van afmetingen wordt gecombineerd.”

Hunger: “Maar de verdeling van die componenten is nooit op een goede manier onderzocht. Er zijn veel computersimulaties gemaakt, maar de natuur is complexer dan wij op een computer kunnen weergeven. Zelf moest ik teruggrijpen naar basisliteratuur van een halve eeuw geleden om het hele proces goed te begrijpen en om een betere verdichting te krijgen.”

Brouwers: “Hunger ontwikkelde een algoritme om te bekijken hoe je alle componenten het beste op elkaar kunt afstemmen. Met die methode is het gemaakte beton getest en dat voldeed ruim aan alle eisen: het was robuust, stabiel en sterk na uitharding.”

Gedurende zijn promotieonderzoek werd Hunger zich ervan bewust hoeveel beton bijdraagt aan de milieuvervuiling. Zijn streven werd daarom niet alleen een betere verdichting, maar ook om er ecobeton van te maken. Bijvoorbeeld door minder cement te gebruiken en naar alternatieven te zoeken. Dat vond hij in kalksteen en andere poeders, waarvan een aantal afval uit andere industrieën betrof.

Vervolgens richtte hij zich op het toevoegen van extra functies aan het zelfverdichtende beton: hij maakte het luchtzuiverend en energiezuiniger. Brouwers: “In Japan was men tien jaar geleden al bezig om beton luchtzuiverend te maken door er titaniumdioxide door te mengen of op aan te brengen. Titaniumdioxide is een fotokatalysator. Als er licht op valt, breekt het de stikstofdioxide -een van de belangrijkste stoffen die voor luchtverontreiniging zorgen- af.”

Het product kwam echter nooit goed van de grond. Hunger: “Enerzijds was de marketing erg slecht, anderzijds is de bouwwereld zeer conservatief. Nederland is misschien behoudend, maar Noord- en Zuid-Amerika leven echt nog in de steentijd, zo conservatief is men daar.”

Hunger vergeleek alle bestaande tests over luchtzuiverend beton. Bij de beoordeling moest hij er rekening mee houden dat verschillende elementen een rol spelen bij de zuiverende werking. Niet alleen de hoeveelheid zon (UV-stralen) heeft invloed, ook het soort katalyse en titanium en de concentratie daarvan. En hij paste zijn optimalisatie-algoritme toe.

Hunger: “In het laboratorium bleek dit beton veertig procent van de stikstofoxide af te breken, terwijl het zijn goede eigenschappen behoudt. Ook heb ik een aantal betonnen tegels een half jaar in mijn tuin gelegd. Het bleek dat de behandelde exemplaren ook zelfreinigend zijn: in een vochtige omgeving kwamen er geen algen op. Dat scheelt weer bestrijdingsmiddelen en het blijft mooi.”

Tenslotte maakte Hunger het beton energiezuinig door het te mengen met kleine capsules paraffine. Paraffine smelt bij 23 graden en tijdens het smelten gaan de warmte en energie in het smeltproces zitten, waardoor een gebouw minder opwarmt.

Brouwers: “Een airco slaat vaak aan bij 28 graden, de capsules kunnen er dus voor zorgen dat de piek van 28 graden niet of later wordt bereikt. Daardoor wordt de airco minder gebruikt of zelfs overbodig. De opgeslagen warme wordt later, als de paraffine weer vaste vorm aanneemt, teruggegeven aan het gebouw. Als het buiten afkoelt, houdt het gebouw zijn warmte langer vast. Hungers model speelt hierbij een grote rol omdat de juiste samenstelling van het beton van groot belang is.” Of deze betonsoort wel een succes wordt, is moeilijk te voorspellen, maar Hunger en Brouwers zijn zeer hoopvol.

Hunger: “We hebben al veel bedrijven geadviseerd over hun betonmengsels en positieve reacties gekregen met betrekking tot de praktische implementatie. Er is veel belangstelling vanuit de industrie, maar ook van Rijkswaterstaat, die vooral geïnteresseerd is in de juiste betonmix.”

Brouwers: “Een volgende generatie onderzoekers is al bezig om Hungers vindingen verder te ontwikkelen, bijvoorbeeld door inpassing van nanodeeltjes in beton. Als spin-off hebben we ook een straat in Hengelo geplaveid met betonklinkers met titaniumdioxide en daar verwachten we een stikstofvermindering van minimaal twintig procent.” (GV)/.

De tegel van eco-beton bleek zelfreinigend te zijn.