Geopolymeer, duurzaam én brandwerend isolatiemateriaal van de toekomst?
19 juli 2018
Isoleren is ‘hot’ en dat is niet zonder noodzaak. Isoleren is energie besparen en daarmee de uitstoot van CO2 terugdringen. Keerzijde van deze duurzame trend is wél dat – zowel bij nieuwbouw, renovatie als (particuliere) woningverbetering – dikwijls isolatiematerialen worden toegepast die op zich prima isoleren maar tegelijkertijd gemakkelijk brandbaar zijn en fors kunnen bijdragen aan brandvoortplanting. Als duurzaamheid en brandveiligheid nu eens samen kunnen gaan… Dat toekomstperspectief vormt het vertrekpunt van een nieuw R&D-project van TU Eindhoven, Brandweeracademie, Brandweer Nederland, Nieman, Rockwool, Mineralz, Kijlstra Beton en M2I (Materials Innovation Institute). Projectdoelstelling: ontwikkel nieuwe isolatiematerialen die goede brandwerende prestaties leveren, duurzaam zijn én niet te duur.
De projectpartners steken hierbij in op zogeheten geopolymeren. Geopolymeren zijn anorganische polymeren die ontstaan door een aluminiumsilicaat zoals (poederkool)vliegas, (hoogoven)slakken of klei te laten reageren met alkaliën zoals metaalhydroxide. Deze reactie (polymerisatie) resulteert in een hard, steenachtig materiaal. Geopolymeren bezitten een moleculaire structuur die veel weg heeft van die van plastic. Plastic polymeren hebben echter een kern van organische oorsprong, terwijl de kern van geopolymeren van mineralogische komaf is.
Als halffabricaat lijken geopolymeren op cement, maar deze ene overeenkomst moet twee belangrijke verschillen naast zich dulden. Beton, gemaakt van normaal cement, wordt vanaf 500 ºC geleidelijk aan zwakker. Een geopolymeer behoudt zijn sterkte veel langer, onder meer omdat het materiaal bij opwarming veel minder versplintert. Daarnaast komt bij de productie van normaal cement veel meer CO2 vrij dan bij het maken van geopolymeren. Voor vergelijkbare toepassingen is de CO2-emissie bij geopolymeren zo’n 20 tot 70 procent lager dan bij cement.
Het projectteam wil nu een geopolymeer ontwikkelen dat nóg minder CO2 uitstoot, idealiter CO2 neutraal is. Daartoe wordt een nieuwe, minder energie-intensief procedé bedacht voor de productie van nanosilica, het hoofdbestanddeel van geopolymeren. Daarnaast wordt nagegaan in hoeverre industriële afvalstoffen zoals vliegas en hoogovenslak bruikbaar zijn als grondstof bij het nieuwe geopolymeer.
Voor het nieuwe geopolymeer liggen twee typen toepassingen in het verschiet: als dragend constructiemateriaal en als brandwerende coating. Om in die toepassingen te slagen en bestaande, gangbare materialen te evenaren of zelfs de loef af te steken, worden de eigenschappen van het nieuwe materiaal uitgebreid onderzocht. De brandweer gaat de brandwerendheid van het ‘isolatiemateriaal 2.0’ aan de tand voelen, want die moet minstens gelijkwaardig en liever nog hoger zijn.
De lector Brandweerkunde van de Brandweeracademie, Ricardo Weever, is ingenomen met het project: ‘Vanwege de klimaatproblematiek en het streven naar duurzaamheid wordt er steeds meer energieneutraal gebouwd en wordt er steeds beter geïsoleerd. Bij brand leveren de isolatiematerialen vaak problemen op. Met name kunststofmaterialen zijn heel brandbaar en produceren veel rook. Er worden regelmatig rookgasexplosies waargenomen. De ontwikkeling van een zeer brandwerend en duurzaam isolatiemateriaal zie ik als een heel belangrijke innovatie om deze effecten in de toekomst te verminderen.’
