Men mengt zand, schelpen, een natuurlijk bindmiddel, rietachtige kweldergrassen en zeewater en laat dit een aantal weken uitharden. Het resultaat, ‘Xiriton’ beton, leent zich mogelijk voor zowel het voorkomen van erosie van kwelders als het vergroten van de lokale mariene biodiversiteit. Een eerste verkenning van het materiaal voor deze toepassingen publiceerden onderzoekers van onder andere het NIOZ en de Universiteit Utrecht onlangs in wetenschappelijk vakblad Frontiers in Marine Science.
Victoria MasonKwelders kunnen bijdragen aan onze waterveiligheid door het afremmen van golven, maar door klimaatverandering kan die functie in de toekomst onder druk komen te staan, vertelt Victoria Mason, kustecologe en promovenda bij het NIOZ. In haar promotieonderzoek bestudeert Mason potentiële ingrepen die kunnen helpen om kwelders bestand te maken tegen de gevolgen van een opwarmende aarde, zoals zeespiegelstijging, hogere golven en zwaardere stormen.
Om kwelders voor erosie te behoeden kan de kracht van aanspoelende golven worden verminderd met golfbrekers van bijvoorbeeld stortsteen of beton. ‘Sommige van de materialen die hiervoor gebruikt worden hebben een vrij grote milieuimpact, bijvoorbeeld door de hoge CO2-uitstoot van de productie van cement. Ook kan beton het omringende water basischer maken dan goed is voor de natuur, en kunnen er zware metalen uit logen’, aldus Mason. ‘Wat je liever wil is materialen die onschadelijk zijn voor het milieu en die zoveel mogelijk op natuurlijke materialen en structuren lijken. Op die manier kunnen golfbrekers tegelijkertijd een plek vormen waar mariene soorten zich op kunnen vestigen. Wanneer dit rifbouwende soorten zijn, kunnen die de golfbrekende functie op den duur zelfs overnemen.’
Xiriton
Zodoende kregen de onderzoekers het materiaal Xiriton in het vizier, dat begin deze eeuw bedacht werd door de (in Nederland wonende, Zwitserse) ondernemer Frank Bucher. Waar conventioneel beton gekenmerkt wordt door een hoge CO2-voetafdruk, wordt in Xiriton juist CO2 vastgelegd door het incorporeren van zogeheten C4-grassen, zoals riet, bamboe, olifantsgras of andere (stevige, rietachtige) (kwelder)grassoorten. Door gedroogde snippers van zulke grassen te mengen met zand, schelpen, een bindmiddel zoals gebluste kalk, en water, kunnen verschillende soorten ‘Xiritonen’ verkregen worden, zoals Bucher de familie van biobased betonsoorten noemt. Het gebruikte water hoeft geen schoon drinkwater te zijn, maar mag bijvoorbeeld sloot- of zeewater zijn.
‘Het prettige van Xiriton is dat het materiaal goedkoop, eenvoudig en in principe overal ter wereld op grote schaal gemaakt zou kunnen worden’, aldus Mason. ‘In de meeste kustgebieden kun je namelijk wel zand en schelpen vinden, en in de te beschermen kwelders de benodigde grassoorten. Door gebruik te maken van lokale grondstoffen en inheemse planten blijft de milieuimpact van de ingreep zo klein mogelijk, en kan het Xiriton-recept worden afgestemd op de lokale behoeften voor preventie van kusterosie of het bieden van een habitat voor specifieke soorten.’ Wel is het hierbij van belang, benadrukt Mason, dat er niet te veel van één specifieke kweldergrassoort geoogst wordt, aangezien kweldervegetatie een belangrijke rol vervult in het stabiliseren van sediment en het dempen van golven. Wanneer verschillende grassoorten geoogst worden, heeft de vegetatie een betere kans zich gelijkmatig te herstellen dan wanneer een overmatig beroep op één soort wordt gedaan.
Ook de pH-waarde van Xiriton, van ongeveer 8 à 9, is volgens Mason gunstiger dan die van conventioneel beton. ‘Dat heeft een pH van ongeveer 13, wat schadelijk kan zijn voor organismen die zich erop moeten vestigen. Idealiter moet een kunstmatige ingreep de omstandigheden in het omringende water, zoals de zuurgraad, zo min mogelijk verstoren.’
Zeeuws slijkgras
Voor proeven in de Oosterschelde maakten de NIOZ-onderzoekers verschillende Xiriton-recepturen door zand, gebroken schelpen, gebluste kalk met vulkanisch ‘puzzolaan’ als bindmiddel, slijkgras (uit lokale Zeeuwse kwelders) of olifantsgras, en zeewater in verschillende verhoudingen te mengen. De sterkte van het uiteindelijk verkregen materiaal is afhankelijk van de droogtijd en de hoeveelheid bindmiddel. Zodoende werd hiermee gevarieerd om structuren van verschillende sterkte te verkrijgen.
Om te meten hoeveel erosie verschillende Xiriton-samenstellingen ondergaan, onderwierp co-auteur Jente van Leeuwe, toen nog masterstudent Earth & Environment aan de universiteit van Wageningen, inmiddels eveneens promovendus bij het NIOZ, het materiaal aan verschillende stroomsnelheden in de zogeheten Fast-Flow Flume (‘snelstroomgoot’) van het NIOZ (zie foto). Hiermee kon worden aangetoond dat het mogelijk is om snel eroderende Xiriton-varianten te maken, maar ook sterkere recepturen die na 63 dagen bij flinke stroming (4.5 meter per seconde) nog even sterk waren als zogeheten Romeins beton, wat in het onderzoek als referentiemateriaal gebruikt werd.
De Fast-Flow Flume (‘snelstroomgoot’) van het NIOZ | Beeld: NIOZ
Uiteenvallen mag
Erosie van het materiaal klinkt voor een golfbreker wellicht als een nadeel, maar kan afhankelijk van de beoogde locatie en toepassing op langere termijn juist wenselijk zijn, legt Mason uit. ‘Als rifbouwende soorten het kunstmatige rif met de eigen biomassa op den duur zelf in stand kunnen houden, kunnen ze de functie van het Xiriton overnemen en mag het materiaal uiteenvallen – in de voor de natuur onschadelijke componenten waar het uit bestaat. Sterker nog, dat kan zelfs wenselijk zijn als daarmee voorkomen kan worden dat het materiaal tegen hoge kosten verwijderd moet worden wanneer het niet meer nodig is.’
De gemaakte blokken Xiriton legden de onderzoekers op het slik nabij Yerseke, waar ze tweemaal daags werden blootgesteld aan de getijden. Na een jaar bleek elk blok voor zo’n 70 procent bedekt met voornamelijk oesters, mosselen, zeepokken en algen. Veelbelovend, vindt Mason. De blokken blijven daarom de komende jaren op het Zeeuwse slik liggen, om te bestuderen wat de invloed van de samenstelling op de levensduur is.
Ook is het plan te onderzoeken of Xiriton geschikt is voor grotere en complexere golfbrekende constructies, bijvoorbeeld door meer luwtes, holtes en ruwere oppervlakten in de structuren aan te brengen voor het aantrekken van een grotere soortenrijkdom. Ook willen de onderzoekers het materiaal op andere locaties testen, en in formaties waarbij ‘cross-over’ van organismen van de ene naar de andere structuur mogelijk is. Mason: ‘De sweet spot ligt op het punt waar het materiaal zoveel mogelijk bijdraagt aan kustbescherming of kustherstel, en tegelijkertijd zo veel mogelijk op een natuurlijke habitat lijkt.’
Drie Xiritonblokken die in november 2023 op een slikplaat in de Oosterschelde werden geplaatst (A) en diezelfde blokken 12 maanden later (B t/m E). | Beeld: Mason et al. (2025) Using local materials for scalable marine restoration: Xiriton as a nature-enriching, low impact building material. Front. Mar. Sci. 12:1661288.
LEES OOK
H2O Actueel: ‘Verjonging’ van Waddenzeekwelders: in welke kwelders kan het zonder areaalverlies?
H2O Actueel: Delftse scale-up Reefy zet volgende stap met nieuwe generatie golfbrekende rifblokken
Water Matters: Oevererosie remmen met door de natuur geïnspireerde adaptieve ontwerpen
