Betontegels voor vloeren op basis van keramisch afval en afgedankte banden voor EMI‑afscherming

Afval omzetten in beschermende tegels

Het moderne leven draait om elektronica, van mobiele zendmasten tot huis‑Wi‑Fi, maar de signalen die ze uitzenden kunnen gevoelige apparatuur storen en zorgen oproepen over langdurige blootstelling. Tegelijkertijd verzinken steden in gebroken keramische tegels, versleten autobanden en stoffige restanten uit metaalwerkplaatsen. Deze studie onderzoekt een manier om beide problemen tegelijk aan te pakken: het omzetten van veelvoorkomend afval in duurzame betonnen vloer‑ en dakplaten die niet alleen grondstoffen sparen, maar ook helpen ongewenste elektromagnetische golven te blokkeren.

Waarom bouw‑ en autowrakafval ertoe doet

Sloop‑ en bouwplaatsen produceren bergen keramische wand‑ en vloertegels die niet verrotten, niet eenvoudig ter plaatse hergebruikt kunnen worden en meestal op de stort eindigen. Oude banden vormen een ander probleem: jaarlijks gaan ongeveer 1,5 miljard banden uit gebruik, ze nemen ruimte in en vormen brand‑ en milieugevaren. Tegelijkertijd ontstaan in de industrie fijne ijzersnippers en -poeders als bijproducten van snijden en slijpen. Elk van deze afvalstromen is op zichzelf al lastig; samen vormen ze een enorme, onbenutte grondstof. Onderzoekers in Egypte probeerden al deze drie stromen te mengen tot nieuwe cementgebonden tegels, bestemd voor buitengebruik, met name op daken in gebieden met sterke elektromagnetische emissies.

Hoe de nieuwe tegels worden gemaakt en getest

Het team verzamelde keramisch puin van badkamer‑ en keukenrenovaties, maalde dit tot fijne poeders van wand- en vloertegels en mengde dit met kruimelrubber van afgedankte banden en lokaal gewonnen ijzerpoeder. Deze ingrediënten vervingen een deel van het natuurlijke zand dat normaal in cementmortel wordt gebruikt. Kleine blokken en balken werden gegoten en tot 28 dagen uitgehard, en vervolgens getest op kernwaarden die bepalen of een tegel in echte gebouwen kan functioneren: dichtheid, wateropname en weerstand tegen buiging en druk. Microscopen en röntgentechnieken werden gebruikt om de interne structuur en mineraalsamenstelling te bestuderen, terwijl zeer gevoelige instrumenten de elektrische geleidbaarheid matten en hoe goed de monsters microgolven in de X‑band blokkeerden — een frequentiebereik relevant voor radar- en communicatiesystemen.

Balans tussen sterkte, lichtheid en wateropname

De resultaten toonden aan dat het eenvoudig toevoegen van keramisch en rubberafval het cement lichter maakte maar ook poreuzer. Naarmate meer van deze afvalstoffen werden gebruikt, daalde de dichtheid en steeg de wateropname, een teken dat extra holten in het materiaal waren ontstaan. Dit kan nuttig zijn voor lichtere tegels, maar te veel porositeit verzwakt ze. De sleutel bleek het ijzerpoederafval te zijn. Wanneer kleine hoeveelheden van dit ultrafijne metaalpoeder werden toegevoegd, vulde het de kleine ruimten tussen cementkorrels en afvaldeeltjes, waardoor een dichtere en uniformere interne structuur ontstond. Tegels met ongeveer 10 procent ijzerafval bereikten hogere druk‑ en buigsterkten dan standaard cementmengsels, terwijl de wateropname terugviel tot acceptabele niveaus. Microscopische beelden bevestigden een gladdere, dichter gepakte matrix in de met ijzer verrijkte monsters.

Van eenvoudige tegels naar onzichtbare schermen

Voorbij de basale sterkte richtte de studie zich op het omvormen van deze tegels tot functionele schermen tegen ongewenste elektromagnetische golven. Gewoon cement gedraagt zich als een elektrische isolator, maar de toevoeging van ijzerpoeder duwde het materiaal richting een licht geleidende, “antistatische” range, geschikt voor vloeren waar statische lading veilig moet worden afgevoerd. Om de afscherming verder te versterken, plaatsten de onderzoekers een dun metalen gaas in de tegels. Tests bij 10 GHz toonden dat alleen het gaas ongeveer 99 procent van de inkomende straling kon blokkeren. In combinatie met ijzerdeeltjes verspreid door het cement schoot de afschermingsprestatie omhoog: sommige formuleringen bereikten rond 48 dB demping, wat neerkomt op het blokkeren van 99,99 procent of meer van de invallende elektromagnetische energie.

Wat dit betekent voor gebouwen en de planeet

In praktische termen demonstreert de studie dat dak‑ en vloertegels gemaakt van gerecycled keramiek, bandenrubber en ijzerafval gelijkwaardig of beter kunnen presteren dan standaard mechanische eisen, terwijl ze ingebouwde bescherming bieden tegen elektromagnetische interferentie. De beste mengsels voldoen aan Egyptische en Europese normen voor externe cementtegels, waardoor ze realistische kandidaten zijn voor toepassing op gebouwen in de buurt van zendmasten, industriecomplexen of gevoelige elektronica. Door een deel van het natuurlijke zand te vervangen door sloop‑ en industrieel afval vermindert deze aanpak de vraag naar primaire grondstoffen, verlaagt ze de CO2‑uitstoot die gepaard gaat met ontginning en houd ze hardnekkig afval uit stortplaatsen. Voor de leek is de conclusie eenvoudig: de onderzoekers hebben laten zien hoe alledaags afval kan worden omgevormd tot slimme bouwmaterialen die stilletjes zowel apparatuur als bewoners beschermen tegen onzichtbare elektronische ruis.

Bronvermelding: Ramadan, R.M., Shafik, E.S., Youssef, N.F. et al. Cement floor tiles based on waste ceramic and waste tires for EMI shielding. Sci Rep 16, 13904 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48682-1

Trefwoorden: EMI‑afscherming, gerecyclede bouwmaterialen, afgedankte bandrubber, keramisch tegelafval, cementcomposieten