Effect van biologische en agrarische schuimmiddelen op betonafval voor de vervaardiging van poreuze keramische materialen

Oud beton omzetten in nuttige nieuwe materialen

Wereldwijd groeien steden snel, en met die groei neemt ook de hoeveelheid kapot beton van gesloopte gebouwen toe. Veel van dit puin belandt op stortplaatsen, waardoor ruimte en natuurlijke hulpbronnen verloren gaan. Deze studie onderzoekt een creatieve manier om dat ongewenste beton om te zetten in lichtgewicht, poreuze keramische blokken die gebouwen warm of koel kunnen houden, met behulp van alledaagse materialen zoals bloem, gist, zaagsel en tarwestro als onderdeel van het proces.

Waarom poriën en holtes nuttig kunnen zijn

De onderzoekers richten zich op een speciaal type keramiek dat vol zit met kleine poriën. Die poriën kunnen open en verbonden zijn, waardoor gassen en vloeistoffen kunnen passeren, of meer gesloten en lucht vasthouden. Dergelijke materialen zijn aantrekkelijk voor toepassingen zoals filters, gasbranders en isolatiepanelen omdat de opgesloten of geleidende lucht de warmtestroom vertraagt en deeltje afscheiding mogelijk maakt. Door te beginnen met vergruisd betonafval en eenvoudige organische ingrediënten toe te voegen, streeft het team ernaar een poreuze structuur te creëren zonder te vertrouwen op dure synthetische chemicaliën.

Koken met betonafval en keukeningrediënten

Om deze materialen te maken, droogde en vermaalde het team oud beton, mengde dit met zand, water en maïszetmeel, en voegde vervolgens één van meerdere schuimhulpmiddelen toe: tarwebloem, gist, bakpoeder, zaagsel of tarwestro. Zetmeel fungeert zowel als lijm als bron van gas; bij verwarming zwelt het op, brandt het weg en laat lege ruimtes achter. De toegevoegde schuimhulpstoffen creëren extra gas of branden tijdens het bakken uit, waardoor extra poriën ontstaan. Het mengsel wordt tot een slurry geroerd, zacht verwarmd om bellen te laten groeien en zetten, en vervolgens eerst gebakken bij 900 °C en daarna bij hogere temperaturen van 1200 °C, 1250 °C of 1300 °C om de blokken te verharden en te versterken.

Hoe de keuze van schuimhulp het materiaal vormt

Tests toonden aan dat temperatuur en schuimhulp samen bepalen hoe dicht, sterk en isolerend de afgewerkte keramiek wordt. Naarmate de baktemperatuur steeg, hadden poriën de neiging te krimpen of deels te sluiten, waardoor de meeste monsters minder poreus maar dichter en sterker werden. Bloem en gist creëerden sterk poreuze materialen, waarbij monsters op bloembasis een porositeit van meer dan de helft van hun volume bereikten terwijl ze nog steeds een solide netwerk van verbonden poriën vormden. Zaagsel en stro, die grotere deeltjes bevatten, leidden tot grotere en ongelijkmatiger poriën maar behielden toch een hoge totale porositeit. Bakpoeder daarentegen creëerde relatief kleine poriën en stimuleerde bij de hoogste temperatuur glasachtige fasen die de porositeit meer verminderden dan bij andere monsters.

Het vinden van de balans tussen sterkte, lichtheid en warmtestroom

De mechanische en thermische tests benadrukken belangrijke afwegingen. Monsters met meer poriën hadden over het algemeen een lagere druksterkte, maar de exacte poriegrootte en -vorm waren ook van belang. Keramiek op basis van zaagsel viel op door zijn sterkte en bereikte meer dan 5 megapascals bij 1300 °C terwijl het nog steeds ongeveer 38 procent van het volume als poriën behield. Keramiek op bloembasis bood iets lagere sterkte maar zeer goede porositeit en de laagste gemeten warmteoverdracht, wat het veelbelovend maakt voor isolatie. Metingen van thermische transmittantie en thermische geleidbaarheid lieten zien dat alle organische additieven de warmtestroom verminderden vergeleken met een eenvoudig betonmonster, waarbij bloem, gist en zaagsel het beste presteerden als natuurlijke isolatieverbeteraars.

Van bouwafval naar toekomstige isolatie en filters

Al met al laat de studie zien dat gebroken beton kan worden omgezet in nuttige poreuze keramiek met behulp van gangbare biologische en agrarische bijproducten in plaats van dure industriële chemicaliën. Door de baktemperatuur en het type schuimhulp aan te passen, is het mogelijk de balans tussen sterkte, gewicht en isolatie af te stemmen. De resulterende materialen hebben het potentieel om te dienen in gasbranders, filtratie-eenheden en hittebestendige voeringen, terwijl ze ook de hoeveelheid stortafval en de vraag naar nieuwe grondstoffen verminderen. Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat alledaagse ingrediënten zoals bloem, gist en zaagsel kunnen helpen bouwpuin om te vormen tot slimmere, duurzamere bouwmaterialen.

Bronvermelding: Khattab, R.M., Abo-Almaged, H.H., Ali, .M. et al. Effect of biological and agricultural foaming agents on concrete waste for the preparation of porous ceramic materials. Sci Rep 16, 15463 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52176-5

Trefwoorden: poreuze keramiek, betonrecycling, thermische isolatie, zaagsel en stro, schuimmiddelen