Lectoraat Biobased Bouwen

Het lectoraat Biobased Bouwen van het Center of Expertise Biobased Economy (CoE BE) richt zich op het verzamelen, ontwikkelen, valoriseren en uitdragen van kennis over de toepassing van biobased materialen in de bouw en civiele techniek. Het CoE BE is een samenwerkingsverband tussen de Brabantse Avans Hogeschool en de Zeeuwse HZ University of Applied Sciences. Lector Willem Böttger geeft een impressie van de het onderzoek en de studies die binnen het lectoraat worden uitgevoerd.

Willem Bottger

Eeuwen geleden leefde de mens sober, gebruikmakend van energiebronnen als hout en veen om het huis te verwarmen en van dierlijke oliën om licht te krijgen. De huizen waren gemaakt van steen, hout en leem en werden geïsoleerd met plaggen, stro en wol. Aan dat tijdperk kwam een einde.  Met de actieve winning van steenkool, aardolie en gas zijn de levensomstandigheden sterk verbeterd. Sinds de industriële revolutie hebben die goedkope fossiele energiebronnen ervoor gezorgd dat we bijzondere materialen hebben kunnen ontwikkelen, zoals minerale wol voor de isolatie van de gebouwschil en carbon composieten voor de ontwikkeling van sterke en lichte constructies. Maar ook aan dit tijdperk komt een einde. 

Biobased economie

De keerzijde van de industriële revolutie is a) de snel stijgende klimaatopwarming door de bij verbranding van fossiele energiedragers vrijkomende CO2 en b) het groeiend tekort aan schaarse aardmaterialen. 

Ad a) Uit recent onderzoek van het gerenommeerde Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS) blijkt dat van alle CO₂ die bij het bouwproces en het daadwerkelijke gebruik van een gebouw wordt uitgestoten, meer dan 2/3 vrijkomt tijdens de realisatie en het onderhoud, terwijl minder dan 1/3 van de uitstoot vrijkomt door het verwarmen van het gebouw en het tapwater. Deze CO₂ uitstoot is met name veroorzaakt door de productie van materialen en producten, het transport naar en verwerken op de bouw. Energiebesparing in de bouw focust vooralsnog op energiegebruik in de user fase, maar zou veel meer nadruk moeten leggen op materialen met een lage embodied CO₂: lokale biobased materialen.

Ad b) Steeds meer materialen zijn schaars aan het worden. De grondstoffen voor de productie van o.a. elektronica, PET, maar ook veel in de bouw gebruikte producten als vloerbedekking, zonnepanelen, brandwerende additieven en glaswol komen steeds meer onder economische en milieutechnische druk te staan. Met name door het mengen van schaarse aardmaterialen in bulkmaterialen, raken we de schaarse aardmaterialen kwijt. Zo wordt 50% van alle Borium gebruikt in glaswol-isolatie om het glas minder breekbaar te maken. Ook ertsen van minder schaarse aardmaterialen zoals aluminium hebben een steeds lager gehalte, hetgeen ervoor zorgt dat de toch al hoge CO₂ uitstoot voor de productie nog verder stijgt. 

In dit kader is het lectoraat Biobased Bouwen opgericht. Het lectoraat is onderdeel van het Centre of Expertise Biobased Economy, een samenwerking tussen Avans Hogeschool en HZ University of Applied Science.

Vogelobservatorium TIJ aan het Haringvliet. Foto: Katja Effting en architect RO&AD Architecten.

Materiaalkeuze

Het lectoraat is gericht op onderzoek naar de toepassing van lokale grondstoffen. Lokale biobased materialen hebben over het algemeen een lage CO₂ footprint. Doordat de natuur met slechts enkele basiselementen (zoals koolstof, waterstof en calcium) een legio aan materialen vervaardigt (zoals hout, botten en zenuwen) en die materialen na de levensfase weer kunnen vervallen tot dezelfde basiselementen, is circulariteit een gegeven.

• Bio-composieten zijn opgebouwd uit natuurlijke vezels als vlas en hennep, gecombineerd met een (gedeeltelijk) biologische hars. Samen vormen zij een sterk, stijf en licht constructiemateriaal.
• Tijdens de groei van schimmels op vezelige en voedzame restmaterialen uit de landbouw wordt een dicht netwerk van mycelium gevormd. Afhankelijk van de soort mycelium, de vezels, het voedsel en de druk kunnen de materialen hard zijn, maar ook rubberachtig.
• Met kalkhennep, een mengsel van kalk en de houtige delen van de hennepsteel (de scheven) kunnen buitenmuren, wanden en zelfs daken worden geïsoleerd. Kalkhennep heeft een interessante vochtregulerende werking, waardoor een comfortabel en gezond binnenklimaat te bereiken is. 
• Vlas, hennep, houtvezel, riet, stro, kurk, cellulose, gerecycled textiel en olifantsgras zijn lokale producten met een isolerende, vochtregulerende en duurzame werking en allen met een eigen marktdynamiek. 

Mycelium. Foto: CoE BE

Een mycelium is een netwerk van schimmeldraden, of hyfen. Mycelia groeien vaak onder de grond, maar kunnen ook op andere ondergronden groeien, zoals in rottende boomstammen. Eén enkele spore kan al uitgroeien tot een mycelium. Uit het mycelium kunnen de vruchtlichamen van schimmels. zoals paddestoelen groeien. Zonder de samenwerking tussen schimmels en planten, groeien de planten veel minder goed. Schimmels worden ook ingezet voor de afbraak van schadelijke stoffen, zoals pesticiden en olieproducten, het filteren van water (genaamd mycofiltratie), of zelfs als grondstof voor verpakkingsmateriaal.
Bron: www.micropia.nl.

Toegevoegde waarden

In de visie van het lectoraat Biobased Bouwen is de eigenschap ‘biobased’ op zichzelf geen sleutel tot succes. Naast geclaimde milieuvoordelen zijn ook technische en economische voordelen nodig om conventionele bouwmaterialen te vervangen. We vatten deze voordelen samen onder het begrip toegevoegde waarde. We onderscheiden zes vormen van toegevoegde waarde. 

1.  Sterk, stijf en licht
   Biobased materialen hebben van nature een lage dichtheid. Hierdoor kun je met sterke en stijve bamboe, hout en vlas lichte constructies maken. Dit maakt bio-composieten een interessant materiaal voor lichtgewicht bruggen en voertuigen.
2. Trillings- en geluidsdemping
   Uit onderzoek van de Universiteit Gent blijkt dat vlascomposiet een zeven keer sterkere trilling absorptie heeft dan koolstofcomposiet. Uit onderzoek van het lectoraat blijkt dat biobased materialen een betere geluidsabsorptie hebben dan vele conventionele. Dit is interessant in een wereld waarin geluid een steeds sterkere stressfactor is.
3. Antibacterieel
   Uit diverse studies blijkt dat sommige biobased materialen, zoals hout en hennep, een antibacteriële functie kunnen hebben. Dit kan van toegevoegde waarde zijn bij het minimaliseren van ziekteoverdracht via bijvoorbeeld de handvatten van deuren.
4. Thermohygrisch: warmte- en vocht absorberend
   Biobased materialen kunnen in een damp-open isolatiesysteem worden toegepast waarmee je onder andere de luchtvochtigheid in het binnenklimaat reguleert. Dit heeft voordelen als het gaat om comfort, het voorkomen van condens en schimmelvorming en de levensduur van de constructie.
5. Milieubelasting
   Biobased materialen hebben een zeer lage CO2 footprint. Tot nu toe focust de overheid op energiebesparing tijdens de gebruiksfase van een gebouw, maar door ook de productie-energie van de materialen te minimaliseren kan een belangrijke stap worden gezet.
6. Eigenzinnig, vormvrij, natuurlijke uitstraling
   Bij biobased materialen zijn vaak andere productieprocessen en verwerkingsmethoden van toepassing dan bij de traditionele materialen. Hierdoor ontstaat er ook ruimte voor nieuwe architectonische vormen en uitstraling, een ruimte die bewust ingevuld moeten worden.

Binnen het door SIA-Raak ondersteunde onderzoeksproject Bio-Iso onderzoekt het lectoraat met een groot aantal partners de thermohygrische eigenschappen van biobased isolatiematerialen. Internationale onderzoeken laten zien dat biobased isolatiematerialen toegevoegde waarde kunnen hebben, doordat zij vocht kunnen vasthouden én weer vrij laten komen. Maar hoe zit dat als ze zijn toegepast in een hele gevel, in de Nederlandse bouwwijze? Hoe verhouden deze eigenschappen zich tot dampopen of dampdicht bouwen? Hierover is nauwelijks gevalideerde kennis beschikbaar. De reguliere normen en voorschriften voor het ontwerpen en realiseren van woningen houden hier geen rekening mee. Er is nauwelijks kennis over de omvang van deze potentieel toegevoegde waarde binnen de Nederlandse bouwwijze, juist daar waar biobased materialen zouden kunnen helpen de maatschappelijke uitdagingen zoals klimaatverandering en eindige materiaalvoorraden het hoofd te bieden. Producenten van deze materialen zijn op zoek naar een getalsmatige onderbouwing van deze toegevoegde waarde. Ontwerpers en gebruikers van woningen, zoals corporaties, zoeken kennis welke materialen en bouwsystemen zij het beste kunnen toepassen.

Voor meer informatie over de (tussen) resultaten van dit project kunt u contact opnemen met het Center of Expertise Biobased Economy.

Willem Böttger, lector Biobased Bouwen, Center of Expertise Biobased Economy.