Stapje dichter bij BioBased Economy door eerste lignine bio-asfalt fietspad

Auteur: Irene Teunissen
Beeld: Wageningen UR Food & Biobased Research; Roelofsgroep

Op maandag 26 juni 2017 is op de Campus van Wageningen UR het eerste bio-asfalt fietspad met lignine officieel in gebruik genomen. Het is het tweede project in Nederland waarin wetenschap, overheid en bedrijfsleven samenwerken om te onderzoeken of de fossiele grondstof bitumen in asfalt vervangen kan worden door plantaardig lignine. Hiermee komt een BioBased Economy weer een stapje dichterbij. De opening werd voorafgegaan door het symposium ‘Op weg naar bitumen-vrij asfalt’.

Kan plantaardig lignine de fossiele bitumen in asfalt op termijn gaan vervangen, zodat het past binnen de BioBased Economy? Dit onderwerp stond centraal tijdens het symposium ‘Op weg naar bitumen-vrij asfalt’ dat op maandag 26 juni 2017 gehouden werd op de Wageningen Campus. In aanwezigheid van zo’n negentig geïnteresseerden deelden vijf sprekers, afkomstig van wetenschap, bedrijfsleven en overheid, hun ervaringen met verschillende aspecten van lignine of (bio-)asfalt. Na afloop van de presentaties vond de officiële opening van het eerste bio-asfalt fietspad met lignine op de campus plaats.

Milieuwinst
Asfalt wordt bij elkaar gehouden door bitumen, een pekachtig aardolieresidu. Wetenschappers van Wageningen Food & Biobased Research denken dat dit fossiele bindmiddel vervangen kan worden door ‘groene’ grondstoffen, die geen extra CO2 produceren. Samen met het bedrijfsleven, verenigd in het Asfalt Kennis Centrum (AKC), en de overheid onderzoekt Wageningen WFBR of lignine, een lijmstof die zorgt voor de stevigheid en flexibiliteit in hout van bomen en planten, een oplossing kan zijn. “Dit zou een enorme milieuwinst kunnen betekenen. Nederland heeft veel behoefte aan asfalt. Niet alleen om nieuwe wegen aan te leggen, maar ook voor het onderhouden van het bestaande wegennet. Per jaar wordt hier zo’n tien miljoen ton asfalt geproduceerd en in wegen verwerkt, waarvoor circa vier- tot vijfhonderdduizend ton bitumen nodig is. Als hiervoor in de plaats geheel of gedeeltelijk lignine gebruikt kan worden dat overal in de natuur te vinden is, zou dit een positieve bijdrage leveren aan duurzaamheid. Daarmee past dit bovendien binnen een BioBased Economy of circulaire economie, waarin alle fossiele grondstoffen zoveel mogelijk vervangen worden door plantaardige materialen, die hergebruikt worden”, aldus Paul Landa, directeur van het AKC en één van de sprekers op het symposium. “

Lignine
Na cellulose is lignine het meest voorkomende organische materiaal op aarde. Je vindt het in bomen, struiken, gras en stro. Hoe kun je aan dit natuurlijke plakmiddel komen? Lignine komt vrij bij het produceren van biobrandstoffen (ethanol), maar ook – in grote hoeveelheden – bij de productie van pulp in de papierindustrie. Het merendeel van de vrijgemaakte lignine wordt momenteel gebruikt als energiebron, maar kan onder meer toegepast worden als bindmiddel.
Volgens Richard Gosselink, coördinator van het Lignine Platform van Wageningen UR, eveneens spreker op het symposium, is lignine een verzamelnaam en is niet iedere soort geschikt voor toepassing in asfalt. “Het type lignine dat je in asfalt kunt gebruiken, heeft eigenschappen die lijken op die van bitumen. Het zorgt er bijvoorbeeld voor dat het goed hecht, het kan bovendien prima verwerkt worden en de UV-stabiliteit is eveneens vergelijkbaar met die van bitumen. Dat geldt ook voor de dimensiestabiliteit, wat wil zeggen dat het asfaltdek nagenoeg stabiel blijft onder alle weersomstandigheden. En beide grondstoffen zijn recyclebaar. Een groot voordeel van de toepassing van lignine in asfalt ten opzichte van bitumen is echter dat lignine dertig graden minder verhit hoeft te worden, wat de CO2-uitstoot drastisch vermindert.” Volgens Landa zijn er nog meer pluspunten van lignine te noemen. “Zo staat de BioBased Economy hoog op de agenda van vooral de lagere overheden, waardoor bedrijven bij aanbestedingstrajecten waarbinnen deze grondstof toegepast wordt, extra EMVI-punten krijgen. Reden temeer om de overstap te gaan maken.”

Fietspad
Na uitgebreid onderzoek bleven er drie typen lignine over (Soda, Kraft en Hydrolysis) die voor het fietspad op de campus bruikbaar waren. Momenteel kan lignine alleen in SMA en AC Surf worden toegepast; ZOAB heeft een te open, fragiele samenstelling. Uiteindelijk kon het fietspad na diverse testen in een laboratoriumsituatie, met sponsoring van Provincie Gelderland, Gemeente Wageningen en Wageningen University & Research, van een innovatieve SMA-deklaag worden voorzien. Daarin zijn de drie soorten lignine in drie afzonderlijke proefvakken verwerkt. De komende jaren wordt gemonitord hoe het fietspad zich houdt. Omdat er geen zwaar verkeer overheen rijdt, kan vooral onderzocht worden welke invloed de verschillende weersomstandigheden op de deklaag hebben.
Landa: “Dit bio-asfalt bevat naast vijftig procent bitumen eveneens vijftig procent lignine, een droog poeder. Om het asfalt te versoepelen en aan onze klimatologische omstandigheden aan te passen, werd plantaardige LynPave-olie toegevoegd. De verwachting is dat dit bio-asfalt sterker is dan asfalt met honderd procent bitumen, en minstens even lang meegaat. Uiteindelijk hopen we via dit project de BioBased Economy te kunnen ondersteunen met deze en nog veel meer toepassingen van lignine.”
 
Planten en bomen zetten tijdens hun groeiperiode CO2 om in zuurstof voor de atmosfeer (O2) en koolstof (C) voor de houtstructuur van cellulose en lignine. Door deze bomen industrieel te verwerken tot bijvoorbeeld papier en lignine, wordt de opgenomen CO2 onttrokken aan de atmosfeer. Zolang dit wordt hergebruikt en niet verbrand, zal de CO2 dus definitief gefixeerd worden. Per saldo zal de concentratie CO2 in de atmosfeer gaan dalen als massaal wordt overgestapt op een BioBased Economy. Via de plantaardige route kunnen bouwproducten worden gemaakt van de CO2 in de atmosfeer, die we als samenleving de afgelopen eeuw hebben gecreëerd door het verbranden van fossiele brandstofbronnen zoals aardolie, steenkool en aardgas.

Het fietspad is aangelegd door de firma Roelofs uit Den Ham. Dit bedrijf pleit sterk voor een BioBased Economy in de civiele bouw en past deze ambitie ook toe in de praktijk. Zo heeft Roelofs vorig jaar het eerste asfaltfietspad op basis van wc-papier aangelegd. Robby van den Broek, hoofd kenniscluster Energie en Milieu bij het bedrijf, vertelt tijdens het symposium dat ze het asfalt nu hebben laten maken bij asfaltcentrale Overbetuwe volgens hetzelfde recept als normaal asfalt. “Alleen is hier de helft van de bitumen vervangen door lignine. Bovendien is het bio-asfalt geproduceerd bij 130 graden Celsius, een lagere temperatuur dan gebruikelijk. Daarna is het met een asfaltspreidmachine aangebracht. Daarbij bleken er wel verschillen te zijn ten opzichte van standaard asfalt, bijvoorbeeld de andere geur. Ook was het materiaal droger dan normaal en leek het een opener structuur te hebben. Verdere testen moeten eventuele verschillen nader aan het licht brengen. Maar één ding is zeker: de eerste gebruikers vonden het fietspad lekker fietsen!”

Samenwerking
In deze en een eerdere proef in Zeeland, waar bouwbedrijf H4A in opdracht van Zeeland Seaports twee jaar geleden een wegvak met lage temperatuurasfalt met lignine aangelegd heeft, werken wetenschap, overheid en bedrijfsleven nauw samen. En een volgend project staat alweer op stapel. Mourik Groot-Ammers gaat in opdracht van Provincie Noord-Brabant het volgende vak aanleggen op de N272 bij Boxmeer. Of plantaardig lignine de bitumen in asfalt in de toekomst daadwerkelijk volledig gaat vervangen, hangt af van de onderzoeksresultaten en tal van andere aspecten. Ondertussen zijn de verwachtingen van de samenwerkingspartners hooggespannen en gaat de zoektocht naar verdere hoogwaardige toepassingen van biobased lignine eveneens gestaag door.