Paleis Het Loo krijgt kelder van zelfhelend beton

Het Paleis in Apeldoorn ondergaat grootschalige renovaties en krijgt in dezelfde metamorfosebeurt een ondergrondse uitbreiding voor tentoonstellingen. Die ruimte wordt gemaakt met vijfduizend kubieke meter zelfhelend beton, een uitvinding van wetenschappers aan de TU Delft. Het Paleis hoeft zich daarom geen zorgen te maken om scheurtjes in het ondergrondse beton en het daarop volgende betonrot. De ondergrondse ruimte moet in 2021 klaar zijn.

Kalksteen-producerende bacteriën

Microbioloog Henk Jonkers van de TU Delft bedacht ongeveer tien jaar geleden een manier om scheurtjes in beton te dichten met de hulp van bacteriën. Hij voegde de micro-organismen in een natuurlijke overlevingscapsule toe aan het beton, samen met voedingsstoffen. Zodra er scheurtjes in het beton ontstaan en vocht zijn weg naar binnen vindt, ontwaken de bacteriën uit hun capsule en gaan zich vermenigvuldigen. Daarbij produceren ze kalksteen, een van de grondstoffen van cement, die de scheur opvult.

De bacteriën blijven net zo lang groeien en kalksteen produceren totdat ze zichzelf inmetselen. Daar doen ze ongeveer een maand over. Vlak voordat ze zichzelf inbouwen, maken de bacteriën nieuwe overlevingscapsules als reactie op stress. De bacteriën in die capsules, ook wel sporen genoemd, blijven rustig wachten om weer gewekt te worden door water. Dan begint het hele proces van vooraf aan. Zo kan het zelfhelende beton een tweede scheur op ongeveer dezelfde plek te dichten.

De bacteriën in het beton repareren scheurtjes tot bijna een millimeter breed. Grotere scheuren repareren met de bacteriën is ook mogelijk. Daarvoor hoef je alleen maar meer van het bacteriemengsel en de voeding toe te voegen. Toch zal dat niet snel gebeuren. Grotere scheuren wijzen namelijk op problemen met de bewapening, die verholpen moeten worden door een constructeur. Zulke scheuren opvullen heeft dus weinig nut en camoufleert bovendien het probleem.

Minder cement en stalen bewapening

Het bacteriebeton is sinds 2014 op de markt, toen Jonkers samen met Bart van der Woerd, het spin-off bedrijf Green-Basilisk oprichtte. “Een basilisk, oftewel een Jezushagedis, maakt handig gebruik van water: als hij in gevaar is, loop hij over het water naar veiligheid”, vertelt Van der Woerd, directeur van Green-Basilisk. “Het zelfhelend beton maakt ook handig gebruik van water: het is een startsignaal om scheurtjes te dichten en zo gevaar te vermijden.” En Green? “Omdat het een biobased, duurzaam product is.”

De duurzaamheid zit hem in het terugdringen van de productie van cement, een bestanddeel van beton. Die is verantwoordelijk voor ongeveer zeven procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. Door de zelfhelende eigenschap van het bacteriebeton vergt het minder onderhoud dan standaard beton. Het heeft daardoor een langere levensduur en is er minder cementproductie nodig.

Ook heeft zelfhelend beton waarschijnlijk minder stalen wapening nodig. Staal in beton heeft twee functies: stevigheid geven en scheurtjes – en daarmee betonrot – voorkomen. Scheurtjes in het beton tasten de stevigheid ervan niet aan. “Als we iets grotere scheurtjes toelaten, die de bacteriën vervolgens afdichten, hebben we dertig tot veertig procent minder staal nodig in bewapend beton”, aldus Van der Woerd. Hoeveel wapening ze precies kunnen weglaten, zoeken de onderzoekers bij Green-Basilisk op dit moment uit.

Vooral voor civiele constructies

De vraag naar het zelfhelende beton is niet beperkt tot Nederland. Ook bedrijven in België, Duitsland, Saoedi-Arabië en Japan bouwen er al mee. De klimaatverschillen hebben geen of weinig invloed op de functionaliteit van het zelfhelend beton. Dat komt omdat het bacteriebeton niet één bacteriesoort bevat, maar tientallen. Sommige ervan groeien het liefst bij hoge, en andere juist bij lage temperaturen. Daardoor is het zelfhelende beton werkzaam bij temperaturen vanaf net boven het vriespunt tot 120 graden.

Toch zullen we over tien jaar niet allemaal in huizen van bacteriebeton wonen. “Het zelfhelende beton is alleen nuttig waar vocht het beton bedreigt”, legt Van der Woerd uit. Vooral civiele constructies zijn daarom goede kandidaten. Zeker bij infrastructuur, zoals bruggen en tunnels, leidt onderhoud tot overlast en files. Zelfhelend beton voorkomt een groot deel van die overlast. Ook havens, parkeergarages en natuurlijk kelders, zoals bij Paleis Het Loo, zijn geschikt om te bouwen met bacteriebeton.

Als we wereldwijd aan alle civiele constructies en ander onbeschut beton kalksteen-producerende bacteriën toevoegen, zoals bij de kelder van Paleis Het Loo, vermindert dat de CO₂-uitstoot jaarlijks met ruim 30 miljoen ton. Ter vergelijking: in Nederland stoten we ieder jaar zo’n 170 miljoen ton CO₂ uit.