Nummer 5 2016
3D-geprinte structuren ‘herinneren’ vorm Vlasvezelversterkt kunststof brugdek 3D-geprint modderhuisbeton Translucent, luchtzuiverend Meeting Materials Paviljoen van genaaide2016 houten segmenten ‘Houten vensterglas presteert beter’ Vuurvast hout Zelfhelend beton: meer toepassingen ‘The grootschalige material formaly known as concrete’ Toiletpapier in de wegenbouw Primeur: betonkano zonder cement
EEN
UITGAVE
VAN
SJP
UITGEVERS
INHOUD Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift gericht op de civieltechnische sector en bouw. Het bericht over ontwikkelingen op het gebied van duurzame, innovatieve materialen en/of de toepassing daarvan in bijzondere constructies. Innovatieve Materialen is een uitgave van Civiele Techniek, onafhankelijk vaktijdschrift voor civieltechnisch ingenieurs werkzaam in de grond-, weg- en waterbouw en verkeerstechniek. De redactie staat open voor bijdragen van vakgenoten. U kunt daartoe contact opnemen met de redactie.
Uitgeverij SJP Uitgevers Postbus 861 4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e-mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl
Redactie: Bureau Schoonebeek vof Hoofdredactie: Gerard van Nifterik
Advertenties Drs. Petra Schoonebeek e-mail: ps@innovatievematerialen.nl Een digitaal abonnement in 2016 (6 uitgaven) kost € 25,00 (excl. BTW) Zie ook: www.innovatievematerialen.nl Niets uit deze uitgave mag worden verveelvuldigd en of openbaar worden door middel van herdruk, fotokopie, microfilm of op welke wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
1 Berichten 16 4D-printing: geprinte structuren ‘herinneren’ vorm
Onderzoekers van Massachusetts Institute of Technology, MIT en van Singapore University of Technology and Design (SUTD) hebben een methode ontwikkeld om zeer gedetailleerde 3D-structuren te printen van geheugenmateriaal. Zelfs nadat zo’n structuur is uitgerekt, verdraaid en/of onder extreme hoeken zijn gebogen, s pringen ze, als ze worden verwarmd tot een bepaalde temperatuur in enkele seconden terug naar hun oorspronkelijke vorm. MIT denkt dat dergelijke warmtegevoelige geheugenmaterialen in de toekomst kunnen helpen bij gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen of het op de zon richten van zonnepanelen. De resultaten van het onderzoek werden eerder dit jaar gepubliceerd in het online tijdschrift Scientific Reports (Nature).
20 3D-geprint modderhuis
Een 3D-geprint, comfortabel, duurzaam en huis, dat ook nog eens extreem weinig kost. Dat was het idee van de Italiaanse innovator Massimo Moretti toen hij in 2012 het WASP-project lanceerde. (WASP staat voor World’s Advanced Saving Project.) Imiddels begint het eerste experiment aardig op te schieten.
22 Zelfhelend beton: steeds meer grootschalige toepassingen
Enkele jaren geleden baarden wetenschappers van de TU Delft opzien met de ontwikkeling van zelfhelend beton. Eind 2014 werd een startup-bedrijf opgericht onder de naam Basilisk, met het doel zelfherstellend beton commercieel op de markt te brengen. Inmiddels zijn er drie producten ontwikkeld, waarvan één - een vloeibaar reparatiemiddel - grootschalig wordt toegepast. Maar dat betekent niet dat de ontwikkeling en het onderzoek nu ten einde is. De stand van zaken.
26 RWZI als grondstoffenfabriek: eerste toepassing wc-papier-cellulose in de wegenbouw
‘Winnen wat van waarde is; waardevolle grondstoffen terugbrengen in de kringloop,’ zei Peter Glas, voorzitter van de Unie van Waterschappen twee jaar geleden. ‘Zo werken we tegelijk aan doelmatigheid en aan duurzaamheid,’ voegde hij eraan toe. Glas zei dat tijdens de ondertekening van de Green Deal Grondstoffen UvW-Rijk, 20 november 2014. Daarbij verklaarden de waterschappen zo veel mogelijk grondstoffen uit stedelijk afvalwater te willen terugwinnen. Dat bleef niet bij woorden alleen. Op 15 september 2016 werd tussen Leeuwarden en Stiens een fietspad geopend, gemaakt met asfalt waarin gerecycled wc-papier uit rioolwater is verwerkt. Volgens de betrokken partijen een wereldprimeur.
30 Meeting Materials 2016
Materials innovation institute (M2i) organiseert op 12 december 2016 de jaarlijkse besloten community dag en op 13 december 2016 een open gratis toegankelijke Meeting Materials in het NBC in Nieuwegein. De tweede dag is toegankelijk voor iedereen die betrokken is bij materialenontwikkeling. M2i is de Nederlandse netwerkorganisatie op het gebied van materialen (zoals metalen, composieten, dunne films, smart materials, beton en hybride materialen).
32 ‘Houten vensterglas presteert beter’
Onderzoekers van de A. James Clark School of Engineering, University of Maryland (UMD) zeggen te hebben aangetoond dat het eerder door hen ontwikkelde ‘vensterglas’ van transparant hout gelijkmatiger licht doorlaat dan gewoon glas. Bovendien zou houten beglazing energie-efficienter zijn. Onlangs werden hun bevindingen gepublicerd in The Journal Advanced Energy Materials.
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
Energie uit leistenen dak De website Duurzaam Bedrijfsleven attendeerde haar lezers deze zomer op Thermoslate, een product van het Spaanse bedrijf Cuppa Pizarras. Thermoslade is een dakbedekkingsysteem van leisteen dat energie kan opwekken. Het idee is simpel. Het bestaat uit conventionele leien waarachter een
metalen plaat is aangebracht. De metalen platen staan in verbinding met een leidingsysteem dat zich direct daarachter bevindt. De donkergrijze leisteen neemt makkelijk zonnewarmte op, staan die aan de achterkant af aan het metaal, waarmee water in een gesloten circuit wordt opgewarmd. Die warmte kan bin-
nenshuis worden gebruikt, bijvoorbeeld voor de warmwatervoorziening, maar ook om het zwembad op te warmen. Thermische zonne-energie heeft de laatste jaren enigszins aan populariteit ingeboet, maar toch ziet de producent kansen voor het systeem, met name in landen met veel zonneschijn, zoals Spanje. Groot voordeel zit uiteraard ook in de esthetiek. De warmte-vangende leistenen pannen zien er precies zo uit als een ouderwets leien dak, zonder ontsierende zonneboilers of pv-schermen. Het Thermoslate-systeem is volgens Cuppa Pizarras ook toe te passen als balkontegels of gevelbekleding. Meer op de website van Cuppa Pizarras (Benelux)>
Video
1 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
Brug van stalen olympische ringen Afgelopen zomer presenteerde studio Penda (Wenen, Beijing) een samen met ingenieursbureau Arup ontwikkeld ontwerp voor een nieuwe San Shan brug over de Gui rivier. De brug is speciaal ontworpen voor de Olympische winterspelen die in 2022 in de Chinese hoofdstad worden gehouden. Ze verbindt het centrum Beijing en Zhangjiakou, waar tijdens de Olympische Spelen veel out-
2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
door wedstrijden worden gehouden. Volgens de website van Penda is het ontwerp geĂŻnspireerd door de olympische ringen; het symbool van de spelen. Het ontwerp is dan ook opgebouwd uit een aantal even grote ringen die met elkaar zijn verbonden op het hoogste en laagste punt. Ze vormen de basisconstructie waarin het brugdek met kabels stalen is opgehangen. Deze dubbele helix bestaat
optisch eigenlijk uit drie boogachtige constructies met een maximale diameter van 95 meter. De roestvrij stalen helix is volgens Penda zo ontworpen dat ze zo sterk en tegelijk slank mogelijk is. Volgens Penda kan de San Shan brug met vijf keer minder staal worden gebouwd dan een conventionele kokerbrug. www.home-of-penda.com>
BERICHTEN
Dennenappel materiaal verandert van vorm door weer Zelf zegt hij dat het idee ontstond toen hij op een regenachtige dag door Hyde Park in Londen liep. Toen Chao Chen een dennenappel vond, zag hij opeens wat hij natuurlijk al wist, en iedereen weet, namelijk dat een dennenappel reageert op vocht door het sluiten van de buitenste schil. Chao Chen, een designstudent van de Royal College of Art in Londen, gebruikte dat principe voor de ontwikkeling van een nieuw materiaal dat van vorm verandert onder invloed van vocht. Hij ontwikkelde inmiddels drie toepassingen. De eerste is een op water reage-
rend afdak. Het scherm bestaat uit tegels die open staan als de zon schijnt, maar juist beschutting bieden als het begint te regenen. In een tweede project ontwikkelde Chen een ‘colour-revealing’ architectonisch oppervlak dat reageert op het water door naar binnen te krullen en zo het onderliggende gekleurde oppervlak zichtbaar maakt. Zo kan op een regenachtige dag een gebouw of een gevel een totaal andere vorm en kleur aannemen. In een derde toepassing gebruikt Chen een strook van het materiaal als water-
detector door het materiaal aan de ene kant rood te maken en aan de andere kant blauw. Het idee is om zulke mate rialen dienst te laten doen in tuintoepassingen. www.fastcodesign.com/
Video
3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
ConFlexPave: buigbaar en sterker
Wetenschappers van het NTU-JTC Industrial Infrastructure Innovation Centre (I³C) (onderdeel van Nanyang Technological University in Singapore) zeggen een nieuw beton type te hebben ontwikkeld onder de naam ConFlexPave. Volgens de onderzoekers gaat het om een buigbare betonsoort, die bovendien sterker is dan conventioneel beton en langer mee gaat. NTU verwacht dat de dikte en het gewicht van prefab-bestratingsplaten aanzienlijk kan verminderen. Het is daarmee duurzamer en vereist minder onderhoud, aldus een persbericht van NTU.
Standaard beton bestaat uit cement, water en grind, wat het beton weliswaar hard maakt, maar geen flexibiliteit toestaat. Daarmee is het bros en gevoelig voor scheurvorming als er te veel druk op komt. Voor de ontwikkeling van ConFlexPave heeft het onderzoeksteam polymere microvezels toegevoegd aan het betonmengsel. Het resultaat was een betonsoort dat net zo stevig is als conventioneel beton, maar dat tegelijkertijd veel lichter en bovendien buigbaar is. Volgens assistent professor En-Hua van NTU’s School of Civil and Environmental Engineering, zat de truc vooral in het begrip van de mechanische interactie tussen de componenten op microniveau. Met gedetailleerd inzicht dat het team ontwikkelde, werd het mogelijk precies de juiste ingrediënten en formulering te selecteren om een betonsoort te maken dat aan de eisen van wegbedekking voldeed. De harde materialen zorgen voor een min of meer ruw oppervlak, terwijl de microvezels, die dunner zijn dan een menselijke haar, voor een verdeling van krachten zorgen. Het resultaat is een soort beton dat taai is als metaal en onder buiging minstens twee keer sterk is als conventioneel beton. ConFlexPave is volgens NTU inmiddels met succes getest en zal de komende drie jaar verder worden opgeschaald voor verdere experimenten. http://media.ntu.edu.sg/NewsReleases>
3D-printen met bamboe Wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) onderzoeken momenteel in welke mate biobased grondstoffen kunnen worden gebruikt voor additive manufacturing. Zo gebruikten ze onlangs een mengsel van een biopolymeer met 10 procent bamboevezel om een tafel te 3D-printen. Het idee is om met dergelijke cellulosehoudende materialen duurzame prototypes of meubels te maken. Overigens zijn er al printmaterialen met bamboevezels op de markt, zoals BambooFill van het bedrijf ColorFabb, waarin circa 20 procent bamboe-vezel zou zijn verwerkt (de overige 80 procent is PLA, polymelkzuur). Vorig jaar verscheen op YouTube een filmpje over de mogelijkheden van dit materiaal. Volgens onderzoeker Soydan Ozcan is het onderzoek van ORNL vooral gericht op verschillende types natuurlijke, cellulosehoudende vezels, met het doel grondstoffen te ontwikkelen, waarmee objecten kunnen worden ge-3D-print met nog betere mechanische eigenschappen. Bron: ORNL>
4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Stalen Funderingsoplossingen Complete en innovatieve oplossingen voor kademuren, bouwputten, keerwanden, dijkversterkingen, brughoofden, ondergrondse parkeergarages ‌ Tientallen jaren van ervaring in de wereld van stalen damwanden en stalen buizen, inclusief technische assistentie bij ontwerp en installatie.
Projects Europe Mannesmannweg 5 | 4794 SL Heijningen | The Netherlands T +31 88 0083 700 | projects.europe@arcelormittal.com www.arcelormittal.com/foundationsolutions ArcelorMittal Commercial RPS S.Ă r.l. Sheet Piling | 66, rue de Luxembourg | L-4221 Esch/Alzette | Luxembourg T +352 5313 3105 | sheetpiling.arcelormittal.com
BERICHTEN
Eerste bouwwerken Waste
Begin september is in Rotterdam ‘De Gouverneur’ opgeleverd, een nieuw woonhuis tussen bestaande gebouwen in het Oude Westen. De bebouwing van de Gouvernestraat waar het woonhuis is gerealiseerd, bestaat uit een mêlee aan Nederlandse architectuur tussen 1850 tot 2016. Er is één grote overeenkomst, alle gevels zijn gebouwd met baksteen en daar hebben de ontwerpers - Architectenbureau Maken (Nina Aalbers en Ferry in’ t Veld) - aan willen refereren. Bovendien was de keuze voor baksteen er niet zomaar een. Eén van de doelstellingen was om vooral duurzaam te bouwen en daarom is bij het ontwerp van dit huis onder meer gekozen voor dunne vloeren, minder scheidingswanden, minder afwerking en voor stenen gemaakt van bouwafval. En zo werd samen met het Caramel Raw & Sliced van Stonecycling. Het bedrijf uit Venlo maakt van een cocktail van vermalen bouw- en industrieel afval en verwerkt het tot nieuwe, zowel kwalitatief als esthetisch
6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
aantrekkelijke stenen, zogenaamde WasteBasedBricks. (Zie ook Innovatieve Materialen nummer 2 2016). Het project in Rotterdam trok ook internationaal aandacht. In mei van dit jaar schreef The Guardian er over onder de kop ‘The Rotterdam couple that will live in a house of waste’.
Detail gevel: WasteBasedBricks
In totaal werd in De Gouveneur 15.000 kg keramisch afval hergebruikt in de vorm van Caramel-stenen. Aan het huis is twee jaar gewerkt. StoneCycling> Architectuur Maken>
BERICHTEN
BasedBricks
True Talker Afgelopen voorjaar was de stad Amsterdam gastheer voor de Europese Unie. Als reactie daarop realiseerden Studioninedots en StoneCycling op de nabijgelegen tijdelijke campus FabCity The True Talker: een bijzonder stenen paviljoen gemaakt van WasteBasedBricks en met een open haard in het midden. Dit, omdat volgens de bedenkers van het project een goed kampvuur inspireert tot grote ideeĂŤn. Iedereen werd uitgenodigd om plaats te nemen in The TrueTalker, te ontspannen, van de warmte te genieten en onredelijke, gekke, onvoorstelbare en hilarische ideeĂŤn met elkaar te delen.
The True Talker was een kegelvormig paviljoen met een solide, maar transparante structuur is gemaakt van innovatieve en circulaire WasteBasedBricks van StoneCycling.Op 26 juni 2016 werd De TrueTalker gesloten en sindsdien staat ze voor de vestiging van StoneCycling in Amsterdam
Video
7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
PowerWindow
De Nederlandse startup PHYSEE (Delft) is de winnaar van de tiende editie van de internationale Postcode Lottery Green Challenge. Op 14 september ontving mede-oprichter Willem Kesteloo, in aanwezigheid van Hare Majesteit Koningin Máxima, een cheque van € 500.000, bedoeld om het door PHYSEE bedachte PowerWindowsysteem verder te ontwikkelen. De internationale Postcode Lottery Green Challenge is de grootste jaarlijkse groene business plan wedstrijd ter wereld.
LSC’s
PowerWindows zijn gepatenteerde, doorzichtige dubbelglas ruiten die elektriciteit opwekken. Normaal glas reflecteert ongeveer 30 procent van het invallende licht, maar PowerWindows vangen die energie juist op met een speciale coating, transporteren dat door het glas naar zonnecellen in het kozijn die het vervolgens omzetten in elektriciteit. Volgens PHYSEE kan met de inzet van PowerWindows bij renovaties vijftig procent worden bespaard op energie (zowel op elektriciteit als verwarming) en bij nieuwbouw 100 procent. De coating werkt onafhankelijk van de oriëntatie van het raam ten opzichte van de zon. PowerWindows werken dus zowel
met direct als indirect licht. De gepatenteerde coating heeft een dikte van enkele honderden nanometers en bestaat uit een doorzichtige laag met drie procent van een speciaal luminicent materiaal. De laag wordt aangebracht met een sputtertechniek. Soortgelijke materialen - zogenaamde luminescent solar concentrators (LSCs) - stammen al uit de jaren zeventig. Maar anders dan conventionele LSC’s claimt PHYSEE dat de door haar ontwikkelde coating de energie gelijkmatig uit het hele lichtspectrum -zichtbaar en ultraviolet licht, absorbeert. Daarna geeft het de energie weer af in het nabije infrarood spectrum, zodanig dat er geen overlap is tussen het emissieen absortiespectrum. Het resultaat is een kleurloze coating zonder zelf-absorbtie, die volgens de bedenkers van de coating goed opschaalbaar is. Sterker nog, hoe groter de omvang van een PowerWindow, des te lager de kosten, zegt de producent. Een PowerWindow met een normale transparantie heeft een gemiddelde opbrengst van 20 W/m2; PowerWindows met getint glas tot 45 W/m2. De terugverdientijd ligt volgens PHYSEE op drie tot vijf jaar (in Nederland). PHYSEE> Video
8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
Biocoating beschermt hout Zorgcentrum Da Costa in Putten
Het Nederlandse bedrijf Xyhlo Biofinish ontwikkelde een volgens eigen zeggen milieuvriendelijke methode voor het verduurzamen van zachthout voor buitentoepassingen. Het procédé - dat net als het bedrijf ook Xyhlo Biofinish heet, is volgens de ontwikkelaars volledig gebaseerd op natuurlijke grondstoffen en beschermt tegen uv-stralingen, schimmelgroei en rotting. Met de methode
wordt hout eerst behandeld met lijnolie waarna een biologische coating wordt aangebracht, gemaakt op basis van een natuurlijke schimmel. Hierdoor ontstaat er op het hout een beschermende laag, een levende biofilm. Deze biologische coating vormt volgens de producent een afdoende en langdurige een bescherming voor inheemse, minder duurzame houtsoorten, zonder dat milieubelasten-
de technologieën of stoffen voor nodig zijn. Volgens de producent is het behandelde hout volledig circulair. Het eerste project met Xyhlo biofinish is behandeld, het nieuwe zorgcentrum Da Costa in Putten, is onlangs opgeleverd. Meer op de site van Xyhlo Biofinish>
Voeg informatie toe aan de Kennisbank Biobased Bouwen De Biobased Economy speelt een belangrijke rol in de duurzame ontwikkeling van Nederland en biedt nieuwe kansen voor het bedrijfsleven. Via de kennisbank kunt u kennis vergaren en delen over de beschikbaarheid en toepassingsmogelijkheden van biobased materialen, producten en bouwconcepten. Samen versterken we zo de biobased economie. Ruim dertig partijen in de bouwsector ondertekenden de green deal biobased bouwen. Deze producenten, architecten, adviseurs en kennisinstellingen delen hun kennis rond kansrijke mogelijkheden van biobased bouwen. Ook de ministeries van Binnenlandse Zaken (Wonen en Rijksdienst), Economische Zaken, en Infrastructuur en Milieu ondersteunen de green deal. Bouw ook mee aan de biobased economie en voeg uw project- of productbeschrijvingen toe aan deze kennisbank. Kijk op www.biobasedbouwen.nl voor meer informatie>
9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Minder wateroverlast zonder concessies aan het straatbeeld?
–
Drainflow maakt het mogelijk. ®
Waterpasserende straatbaksteen In samenwerking met gemeente Apeldoorn hebben wij Drainflow® ontwikkeld. Langs deze gebakken steen passeert maar liefst 40% meer water dan bij het normale Keiformaat. De subtiele uitsparing aan de kopse zijden van de steen zorgt ervoor dat het straatbeeld nog steeds hoogwaardig, strak en rustig blijft. Drainflow® is een uitstekende oplossing voor het infiltreren en ter plekke afkoppelen van regenwater, ook op de lange termijn. De steen is ideaal bij ruimtegebrek in de bebouwde omgeving. Bovendien bent u geheel vrij in de keuze voor fundering, straatlaag en voegvulling. De duurzame Drainflow® is leverbaar in meerdere kleuren en wordt op dit moment al toegepast in Rotterdam, Urk, Zevenbergen, Egmond aan Zee, Amersfoort en Zeist.
Meer weten? Ga naar bylandt.com/drainflow
BERICHTEN
Plastic bouwblokken uit zee
Startup onderneming ByFusion uit Brooklyn, Verenigde Staten, heeft een technologie ontwikkeld die het bedrijf in staat stelt om plastic afval uit de oceanen om te zetten in duurzame bouwblokken. De technologie is gebaseerd op een idee van de Nieuw-Zeelandse uitvinder Peter Lewis, ingenieur bij ByFusion. Kern van het gepatenteerde proces is een modulaire, portable machine die plastic afval comprimeert tot blokken van verschillende vormen en dichtheid, exact volgens de gewenste specificatie. Volgens de producent is het proces geschikt voor plastic afval in welke vorm dan ook en verwerkt het tot lego-achtige, zeer kleurrijke bouwstenen, die op de markt worden gebracht onder de naam Replast. De bouwstenen hebben dezelfde grootte en vorm als de conventionele betonblokken zoals die worden gebruikt in veel bouwprojecten.
Volgens ByFusion is het productieproces vrijwel 100 procent klimaatneutraal en kunnen Replast stenen aanmerkelijk helpen om de duurzaamheidsstatus van bouwprojecten te verbeteren. Bouwen met Replast vereist geen lijm of kleefstoffen, zorgt voor 95 procent lagere uitstoot van broeikasgassen in vergelijking met betonnen blokken en geeft een hoge thermische en akoestische isolatie.
die zich tot doel heeft gesteld lokale gemeenschappen te stimuleren de Hawaiiaanse kusten schoon te houden. Dit onder meer door strand-opruimingen en het verzamelen van aangespoeld plastic in het bijzonder, om te beginnen met de verwerking van plastic afval in de Ha waiiaanse eilanden. www.byfusion.com>
Tot nu toe zijn de gerecycleerde kunststof blokken vooral gebruik in wanden en barrièrewerking, maar het bedrijf sluit andere toepassingen niet uit, zoals in architectuur, infrastructuur en landschapontwerp.
Sustainable Coastlines
Afgelopen juni kondigde ByFusion aan te participeren in het Sustainable Coastlines Hawaii (SCH), een organisatie
Video
11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
Energieneutrale school
Het vakblad Tektoniek besteedde in haar septembereditie aandacht aan Basisschool IKC Zeven Zeeën, een opvallend betonnen bouwwerk in Amsterdam Noord. Het gebouw is onderdeel van een stadsvenieuwingsplan om de naoorlogse wijk te verbeteren. Aandachttrekkers zijn de rode gevel van geprefabriceerd beton met speels ronde kozijnen, maar ook bijzonder is dat het één van de eerste scholen in Nederland is die energieneutraal (EPC =0) is gebouwd.
geveldelen speciaal zijn ontwikkeld voor deze school, denken mensen al snel dat het een duur gebouw is. Dit is niet waar. We hebben deze school kunnen maken met een beperkt budget, doordat de hoofdopzet eenvoudig is. Zowel de constructie als de gevel bestaan uit geprefabriceerd beton, waardoor logische aansluitingen van bouwdelen ontstaan. Deze opzet heeft kosten bespaard en gaf onder meer ruimte een bijzondere gevel te maken.’
Volgens Gianni Cito van Moke Architecten is de basis van het ontwerp een goede thermische schil. Verder heeft het gebouw, stadsverwarming, een ventilatiesysteem met warmteterugwinning, LED-verlichting en staan er 324 PV-panelen op het dak. Het gebouw scoort zeer goed op het beoordelingssysteem van gezonde schoolgebouwen, Frisse Scholen.
De tekeningen van de architect zijn door de producent omgezet in een BIM-model. Vervolgens zijn de mallen 3D gefreesd uit multiplex en secuur afgewerkt met epoxy. De buitenranden zijn vervaardigd uit betonplex. Eerst zijn de binnenspouwbladen gestort. Terwijl deze werden geplaatst in Amsterdam, zijn tegelijkertijd de buitenspouwbladen gerealiseerd in de fabriek. Over ieder detail in de gevels is van tevoren nagedacht. Zo is bijvoorbeeld de zonwering geïntegreerd en zijn sparingen gemaakt voor subtiele lekgootjes van de kozijnen.
In het stedenbouwkundig plan was aanvankelijk een bakstenen gevel voorgeschreven, maar toch koos Cito vrij vroeg in het proces voor beton. Het warmteaccumulerend vermogen van beton, besparing op onderhoud, de grote maatnauwkeurigheid en de korte bouwtijd die met prefab beton mogelijk was, hebben volgens hem tot deze keuze geleid. Cito: ‘Omdat de
Lees het hele artikel in Tektoniek> Cement&Beton Centrum>
Project IKC Zeven Zeeën Opdrachtgever: Constructeur: Hoofdaannemer: Uitvoering beton: Architect: Projectarchitect: Installateur:
12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Stadsdeel Amsterdam Noord Pieters Bouwtechniek Friso Sneek Granito Beton Moke Architecten Gianni Cito Merosch
BERICHTEN
Vulkanische steenwol tegen wateroverlast
Een Nederlandse innovatie biedt een oplossing voor de actuele overlast van hemelwater. Door blokken van steenwol, gemaakt van gesmolten lava aan te brengen op plaatsen waar water zich ophoopt, kan wateroverlast worden beperkt. Het systeem werd ontwikkeld door het Nederlandse bedrijf Hydrorock dat het inmiddels heeft gepatenteerd en onder de naam Hydrorock op de markt brengt. Wateroverlast is een toenemend probleem in stedelijke gebieden. Vaak is de afvoer van hemelwater dat via de regenpijp het riool bereikt, het probleem. Bij veel neerslag raken de riolen overvol met alle gevolgen van dien. Door de toepassing van de zogenaamde Hydrorocks kan het water volgens de bedenkers van het systeem eenvoudig worden afgevoerd zonder dat de regen het riool laat vollopen. De infiltratieblokken, Hydrorocks, draineren en bufferen regenwater, waardoor maar liefst 94 procent gecontroleerd in
de bodem wordt geĂŻnfiltreerd. Kern van het systeem is een vezelmateriaal, gemaakt van gesmolten lavagesteente dat tot steenwol is verwerkt. De lava wordt gesponnen tot vezels en uiteindelijk gevormd tot een blok en omhuld met een membraan van erosiebestendig filterdoek. Een blok Hydrorock heeft een zeer groot netto volume voor optimale drainage, infiltratie en bergingscapaciteit. EĂŠn blok van 360 liter volume kan 340 liter water bufferen voor drainage- of infiltratiedoeleinden. De blokken zijn volgens de producent eenvoudig te koppelen. Meer op de website van Hydrorock>
Video
13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
BERICHTEN
The Smile: innovatie in CLT
foto’s: www.thetulipwoodsmile.info
Tijdens het London Design Festival werd een opvallend innovatief bouwwerk te bewonderen: The Smile, bedoeld om de manier te veranderen waarop architecten en ingenieurs tegen houtbouw aankijken. The Smile is een constructie van Cross Laminated Timber (CLT) van tulpenboomhout. Het project is een samenwerkingsverband van the American Hardwood Export Council en Alison Brooks Architects (ABA) en ingenieursbureau Arup. Volgens de website van Arup zijn in het ontwerp de allerlaatste innovaties in hout gecombineerd. De constructie bestaat uit twaalf enorme CLT-panelen, waarvan er zes gebogen zijn. Volgens de bedenkers van de constructie gaat het om een van de grootste panelen van hardhout CLT die ooit zijn vervaardigd.
14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Ze werden gemaakt door de Duitse CLT-producent, ZĂźblin-Timber. De constructie is 3,5 m hoog, 4,5 m breed en 34 m lang en ziet er uit als een rechthoekig gebogen buis, die wel wat van een glimlach wegheeft. Volgens Arup is het project is de constructie het resultaat van 15 jaar gezamenlijk onderzoek van Arup en de American Hardwood Export Council naar het gebruik van hardhout in de bouw. Het bouwwerk was te bezichtigen tot 12 oktober 2016. Zie ook: www.thetulipwoodsmile.info
BERICHTEN
Materiaal als machine
Onderzoekers van het Hasso Plattner Institute’s Human Computer Interaction Lab, van de universiteit van Potsdam zeggen een 3D-geprint metamateriaalsysteem te hebben ontwikkeld dat niet moet worden opgevat als een materiaal, maar als een machine. Metamaterialen zijn kunstmatig geproduceerde materialen die door hun structuur bijzondere eigenschappen hebben, die in de natuur niet voorkomen. De 3D-geprinte
metamaterialen van Potsdam bestaat uit een enkel blok materiaal in de vorm van cellen, die qua samenstelling zo zijn gedefinieerd dat ze samenwerken om een bepaalde kracht of beweging te kunnen uitvoeren. Het onderzoeksteam ontwikkelde op basis daarvan verschillende concepten, waaronder een deurklink en een grijper waarvan ze onlangs een demonstratiefilmpje op YouTube zetten.
Video
Volledige publicatie online>
Keramische zonnedakpan Met de ontwikkeling van keramische dakpannen met ingebouwde zonnecellen zegt het Nederlandse bedrijf ZEP een wereldprimeur op de markt te hebben gebracht die elk dak geschikt maakt voor het opwekken van zonne-energie. Ook daken van monumenten en panden binnen beschermd stads- of dorpsgezicht. Hoewel vorig jaar al de eerste daken met zonnepannen zijn gelegd, werd de gepatenteerde uitvinding vrijdag 7 oktober officieel gepresenteerd in Rheden. Daar bestaat het nieuwe dak van de beeldbepalende Priesnitzhoeve
uit 1870, onderdeel van het rijksbeschermde dorpsgezicht, nu geheel uit zonnepannen. De zonnecellen in de dakpannen zijn volgens de producent bijna onzichtbaar, waardoor het esthetisch karakter van panden niet wordt aangetast. Daarnaast zijn zonnedakpannen een oplossing wanneer er door schoorstenen, dakkapellen en dakramen te weinig ruimte is voor zonnepanelen. Bijkomend voordeel is dat ze in acht van de tien keer meer elektriciteit kunnen produceren dan panelen. Volgens de website van ZEP levert een gemiddeld dak met 45
vierkante meter aan zonnepannen 4500 kilowatt stroom per jaar. Dat is meer dan een huishouden per jaar gemiddeld verbruikt. www.zepbv.nl>
Video
15 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
‘4D-printing’
3D-geprinte structuren ‘herinneren’ vorm Onderzoekers van Massachusetts Institute of Technology, MIT en van Singapore University of Technology and Design (SUTD) hebben een methode ontwikkeld om zeer gedetailleerde 3D-structuren te printen van geheugenmateriaal. Zelfs nadat zo’n structuur is uitgerekt, verdraaid en/of onder extreme hoeken zijn gebogen, springen ze, als ze worden verwarmd tot een bepaalde temperatuur in enkele seconden terug naar hun oorspronkelijke vorm. MIT denkt dat dergelijke warmtegevoelige geheugenmaterialen in de toekomst kunnen helpen bij gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen of het op de zon richten van zonnepanelen. De resultaten van het onderzoek werden eerder dit jaar gepubliceerd in het online tijdschrift Scientific Reports (Nature). 16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 De materialen die de onderzoekers van MIT en SUTD ontwikkelden zijn geheugen-polymeren, die onder invloed van temperatuur hun oorspronkelijke vorm weer aannemen. Volgens Nicholas X. Fang, universitair hoofddocent Mechanical Engineering bij MIT, opent dat mogelijkheden voor verschillende toepassingen, variërend van actuatoren die zonnepanelen voortdurend in de richting van de zon houden, tot kleine medicijncapsules die opengaan zodra zich tekenen van infectie voordoen. De oplopende lichaamstemperatuur fungeert dan als ‘trigger’. Geneesmid delafgifte komt alleen en automatisch op gang zodra er koorts optreedt.
Microstereolithografie
De tot dusver met 3D-technieken ontwikkelde vormgeheugen structuren, waren betrekkelijk grof, met details die niet kleiner zijn dan enkele millimeters. Fang en zijn team wilden echter veel kleinere printstukken maken, niet in de laatste plaats omdat het formaat mede bepaalt hoe snel het materiaal zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt. Om zulke uiterst gedetailleerde vormgeheugen-structuren te kunnen 3D-printen gebruikten Fang en zijn collega’s microstereolithografie als 3D-printproces: een techniek waarbij gebruik wordt gemaakt van uv-licht en een projector. Eerst maakten ze een model van de betreffende structuur met behulp van computer-aided design (CAD) software. Vervolgens werd het model verdeeld in
honderden plakjes, die door een projector stuk voor stuk als patroon op het hars worden geprojecteerd. Onder invloed van het uv-licht stolt het vloeibare polymeer precies volgens het bedoelde patroon. Zo wordt de uiteindelijke structuur, uiterst gedetailleerd, laagje voor laagje opgebouwd.
Mix
Literatuuronderzoek leidde vervolgens tot een mix van polymeren voor een 3D-printbaar vormgeheugen materiaal. Het team printte daarmee inmiddels verschillende structuren, waaronder, bloemen, en zelfs een gedetailleerde miniatuur Eiffeltoren. Volgens de onderzoekers kunnen de geprinte structuren worden uitgerekt tot drie keer hun oorspronkelijke lengte zonder te breken. Wanneer ze werden blootgesteld aan warmte (tussen 40 tot 180 °C), keren ze in enkele seconden terugnaar hun oorspronkelijke vorm. Om te laten zien dat het werkt printten Fang en zijn collega’s een klein, rubberachtig, grijpertje. Bij kamertemperatuur zijn de klauwen van de grijper geopend, maar als de temperatuur wordt verhoogd naar minstens 40 °C, sluit de grijper zich en is blijkbaar sterk genoeg om een schroefje van tafel te pakken.
te, bij hoge temperatuur, rubberachtige toestand. De vervormde structuren kunnen als het ware worden ‘bevroren’ bij kamertemperatuur, om zich bij verwarming de oorspronkelijke vorm weer te ‘herinneren’ en terug te springen in oorspronkelijke toestand.
4D-printen
De betrokken onderzoekers zeggen dat het door hen ontwikkelde 3D-printproces voor vormgeheugenmaterialen eigenlijk moet worden opgevat als 4D-printen. Tijd - in de zin van vervorming - is namelijk toegevoegd als vierde dimensie. Volgens MIT maakt de 4D-printmethode het niet alleen mogelijk om structuren op de micronschaal, te maken, maar uiteindelijk ook veel grotere, wat weer een heel nieuw veld aan toepassingen zal openen. Te denken valt aan toepassingen in biomedische apparaten, ruimtevaart en vormveranderende fotovoltaïsche zonnecellen. Meer bij MIT> Het hele artikel bij Scientific Reports>
Twee toestanden
De truc zit er in dat vormgeheugen-polymeren kunnen schakelen tussen twee toestanden - een hardere, bij lage temperatuur, amorfe toestand, en een zach-
Video
17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
ADVERTORIAL
Anti-vegetatiematten: veilige en duu Waar plantengroei op de ene plaats een zeer gewilde decoratie is, kan het op andere plaatsen ongewenst en bovendien gevaarlijk zijn. Zo kan onderhoud rondom hekken en op onderhoudspaden flink oplopen als gevolg van vrij woekerende planten en kan het zelfs nodig zijn om drukke spoorverbindingen tijdelijk te sluiten ten behoeve van de veiligheid van het personeel tijdens maaiwerk. Daarom worden steeds vaker speciale antivegetatiematten toegepast om op onderhoudsintervallen en -kosten te besparen en veiligheid te garanderen. Dankzij de antivegetatiemattenmatten hoeft er niet meer te worden gemaaid en is het niet langer nodig om milieuonvriendelijke onkruidverdelgers toe te passen Hiermee kan gelijk worden voldaan aan de nieuwe wetgeving, nu er een algemeen verbod op gebruik van pesticiden voor alle objecten van de Nederlandse overheid is ingevoerd.
Gerecycled rubbergranulaat
De vegetatieremmende matten van Intercodam Infra worden vervaardigd van hoogwaardig gerecycled
rubbergranulaat, een speciaal mengsel van rubber en polyurethaan dat een lange levensduur garandeert en niet gevoelig is voor rotting. Gerecycled rubbergranulaat staat bekend om zijn duurzaamheid, is zeer sterk, volledig recyclebaar en vormt geen gevaar voor de gezondheid. De matten voorkomen het doordringen van UV-licht, zodat wordt voorkomen dat planten onder de mat kunnen groeien. De matten laten daarbij wel water door, zodat microbieel leven in de grond behouden blijft en erosie wordt voorkomen. Dankzij het gewicht van de matten blijven deze veilig en stevig op hun plaats liggen. Echter, speciale slagpennen voor extra grondverankering zijn verkrijgbaar, indien de situatie dat vereist. Naast het voorkomen van plantengroei zorgen de matten ook voor een antislip-oppervlak. Een eigenschap die zeer handig is bij toepassing van antivegetatiematten als werkoppervlak en voor onderhoudspaden.
verkeersborden en hekwerken hebben dergelijke voorzieningen niet langer onderhoud nodig. Doordat er niet langer sprake is van vegetatiegroei blijven deze objecten goed zichtbaar en kan de veiligheid beter worden gegarandeerd. Het is voldoende om vanuit een langsrijdend voertuig te controleren of er niets beschadigd is. En omdat er minder gemaaid hoeft te worden, worden er ook minder vogelzwermen
Voordelen van antivegetatiematten: • • • • • • •
Vervaardigd van gerecycled materiaal 100% recyclebaar CO2 reducerend Zeer lange levensduur Kostenbesparend Goede ‘Return on Investment’ Verhoging van de veiligheid Vergroting operationele inzetbaarheid
Veiligere vliegvelden
Dankzij de toepassing van antivegetatiematten bij navigatielichten,
aangetrokken. Een groot voordeel bij toepassing in de omgeving van een vliegveld. Antivegetatiematten zorgen dus niet alleen voor een kostenbesparing op onderhoud, ervaring leert dat ook de veiligheid en operationele inzetbaarheid veel beter kunnen worden gewaarborgd.
Minder onderhoud wegen
In Nederland en Europa zijn al diverse succesvolle projecten gerealiseerd
18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Ook langs wegen worden antivegetatiematten steeds vaker toegepast. Zo zijn er speciaal gevormde modellen beschikbaar voor gebruik rondom verkeersborden en lichtmasten. Ook zijn ze zeer geschikt voor toepassing onder vangrails, waarna er beduidend minder onderhoud nodig is. Ook hier worden de onderhoudskosten dus drastisch verlaagd en wordt de veiligheid vergroot. Bovendien wordt de inzetbaarheid van de wegvakken verbeterd, waardoor een betere verkeersdoorstroming kan worden gerealiseerd.
ADVERTORIAL
urzame oplossing tegen plantengroei om integratie met de groene omgeving te optimaliseren. Intercodam Infra biedt een antivegetatiemat voorzien van Olivijn aan die een CO2 opname van ca. 4,5kg/m2 realiseert. Daarmee kunnen ondernemingen en organisaties een zeer concrete bijdrage leveren aan de doelstellingen voor CO2-reductie.
Return on Investment
Toepassing toplaag met Olivijn
Spoorwegen en industriële gebieden
Internationaal wordt er al veelvuldig gebruikgemaakt van antivegetatiematten langs spoorwegen, onder andere door de Deutsche Bundesbahn, en ook in Nederland worden ze sinds enige tijd door ProRail toegepast. Hiertoe moesten de antivegetatiematten van Intercodam Infra eerst een meerjarig intensief testtraject doorstaan, waarbij aan zeer hoge eisen moest worden voldaan. Na het succesvol doorlopen van dit traject zijn de matten inmiddels officieel gecertificeerd onder de SPC 00304/001 specificaties van ProRail. Ze zijn hiermee goedgekeurd voor toepassing langs onder andere hekwerken, seinen, kernborden, baankasten en inspectiepaden. Belangrijke overwegingen voor ProRail voor het toepassen van antivegetatiematten waren de al eerdergenoemde kostenbesparing op groenonderhoud en het verhogen van de veiligheid en operationele inzetbaarheid van de baanvakken. Ook in havengebieden, elektriciteitsstations, militaire installaties en gaswinningslocaties biedt de toepassing van antivegetatie vele voordelen. Daarom heeft de NAM,
na een intensief testprogramma, inmiddels ook een aantal van haar locaties in Nederland voorzien van antivegetatiematten.
CO2 neutraal door Olivijn
Naar aanleiding van wensen en wetgeving op milieugebied, is er inmiddels ook een antivegetatiemat ontwikkeld waarbij het oppervlak is voorzien van Olivijn. Olivijn is een steeds vaker toegepast basisch mineraalgesteente dat CO2 neutraliseert zonder gifstoffen achter te laten. Wanneer Olivijn in aanraking komt met lucht, wordt de aanwezige CO2 gebonden tot zand en bicarbonaat (kalk). Bij neerslag vloeit dit weg in de omgeving, zonder schade voor het milieu. De kristallen hebben een heldere olijfgroene kleur
Antivegetatiematten zijn dus interessant voor diverse toepassingsgebieden voor een betere waarborg van veiligheid en functionaliteit, maar ook om een behoorlijke kostenbesparing op onderhoud zoals bijvoorbeeld maaiwerk te realiseren. Een eenvoudige rekensom laat zien dat bij plaatsing van antivegetatiematten rondom een 1000m lang hekwerk, de investering al in circa 28 maanden wordt terugverdiend en er een kostenbesparing van bijna € 10.000 wordt gerealiseerd binnen 5 jaar na plaatsing. Een zeer interessante Return on Investment. De extra CO2 reductiemogelijkheid door de toepassing van Olivijn kan zelfs bijdragen aan verdere financiële voordelen, waardoor de ROI verder wordt vergroot en antivegetatiematten nog interessanter worden om toe te passen.
Meer informatie is te vinden www.intercodaminfra.com of aan te vragen via info@intercodaminfra.com
Intercodam Infra Intercodam Infra (opgericht in 1919) is specialist op het gebied van infrastructuur, grond- weg- en waterbouw en ruimtelijke inrichting. Hiertoe adviseert Intercodam Infra onder anderen overheden, aannemers en adviesbureaus, en biedt totaaloplossingen aan diverse sectoren. Intercodam Infra is onder andere bekend van de Mesh Track stalen asfaltwapening en andere innovaties binnen de GWW, zoals PRS-Neoweb en de Prefaest I-Type roostergoten.
19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
3D-geprint modderhuis Een 3D-geprint, comfortabel, duurzaam en huis, dat ook nog eens extreem weinig kost. Dat was het idee van de Italiaanse innovator Massimo Moretti toen hij in 2012 het WASP-project lanceerde. (WASP staat voor World’s Advanced Saving Project.) Inmiddels begint het eerste experiment aardig op te schieten. Moretti wilde een supergoedkope bouwmethode ontwikkelen om die uiteindelijk ter beschikking te stellen aan mensen in arme gebieden. Hij richtte daartoe niet alleen WASP op, maar was ook initiatiefnemer van Shamballa Technological Village in Massa Lombarda (provincie Ravenna), een proefterrein waar de enorme BigDelta, een twaalf meter hoge 3D-printer van Moretti, momenteel actief is. BigDelta was het resultaat van een eerder uitgevoerd onderzoeksproject dat ook al als doel had om een bouwmethode te ontwikkelen die zowel duurzaam zou zijn, gebruik zou maken van plaatselijk beschikbare materialen en bovendien erg goedkoop zou zijn. Theoretisch dan.
20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 De activiteiten in Shamballa moeten dan worden gezien als de praktische invulling van dat onderzoek. De BigDelta 3D-printer gebruikt een materiaal als grondstof dat bijna overal ter wereld voorhanden is: modder, in dit geval versterkt met strovezels. Het project in Shamballa Technological Village is overigens afgekeken van de natuur. Het combineert 3D-printen met biomimicry en is geĂŻnspireerd door een soort graafwesp die zijn nest ook van modder maakt. Moretti zegt op zijn website dat een mengsel van leem en stro in principe goed kan worden ge3D-print voor de bouw van spotgoedkope woningen. Dat neemt echter niet weg dat men in de praktijk toch blijkbaar veel problemen moest oplossen. Hoe dan ook; inmiddels lijkt het printproces aardig onder controle. Tegen het einde van augustus had de BigDelta een constructie geprint met een hoogte van 2,7 meter en een diameter van vijf meter. Daarvoor was 40 ton moddermateriaal gebruikt. Tot dusver zouden de productiekosten minder bedragen dan â‚Ź 48. www.wasproject.it>
Video
21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Afvalwaterbehandelinstallatie Simpelveld, waar zelfherstellend beton is toegepast
Zelfherstellend beton: meer grootschalige toepassingen Enkele jaren geleden baarden wetenschappers van de TU Delft opzien met de ontwikkeling van zelfhelend beton. Eind 2014 werd een startup-bedrijf opgericht onder de naam Basilisk, met het doel zelfherstellend beton commercieel op de markt te brengen. Inmiddels zijn er drie producten ontwikkeld, waarvan één - een vloeibaar reparatiemiddel - grootschalig wordt toegepast. Dat betekent niet dat de ontwikkeling en het onderzoek nu ten einde is. De stand van zaken. De ontwikkeling van materiaal dat zichzelf kan repareren klinkt misschien inventief, maar zelfherstel is in de natuur een bekend fenomeen. Denk bijvoorbeeld aan een hagedis die zijn staart los laat bij een aanval en daarna weer aangroeit. Dichter bij huis is de vorming van littekenweefsel bij het oplopen van een wond niet vreemd. Het nieuw gevormde materiaal is misschien niet gelijk aan het origineel, maar kan wel de functie
22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
teruggeven. Voor verschillende bouwmaterialen zijn momenteel zelfherstellende varianten in ontwikkeling, zo ook voor beton. In dit geval kan de vorming van nieuwe steen in rotsformaties als natuurlijk voorbeeld dienen, wat onder andere mogelijk wordt gemaakt door activiteit van bacteriën. Het opvullen van scheuren in beton met nieuw steen komt de duurzaamheid en waterdichtheid ten goede.
Scheuren
Betonconstructies zijn vrijwel altijd gescheurd. Wapening wordt in beton opgenomen om de trekspanningen over te nemen. Om de wapening te activeren dient de betonmatrix eerst te scheuren. In de normen zijn maximale scheurwijdtes opgenomen, het een en ander gebaseerd op esthetiek, duurzaamheid of functionaliteit van het materiaal. In het geval van functionaliteit kan er
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 bijvoorbeeld worden gedacht aan waterhoudende of -werende constructies, hier dienen geen lekkages op te treden. Beton heeft reeds een ingebouwd systeem voor zelfherstel, maar dit is vrij gelimiteerd. Wanneer het mogelijk is dit zelfherstel uit te breiden, wordt het mogelijk gemaakt grotere scheurwijdtes op te vullen en daardoor in meerdere gevallen waterdichtheid te herstellen en de duurzaamheid te verlengen. Praktisch gezien betekent dit dat er minder krimpwapening nodig is en dat er gedurende de levensloop van het project uitstel is van onderhoud en herstelwerkzaamheden. Zeker wanneer het lastig is of duur om een constructie af te sluiten voor reparatie kan het inbouwen van een zelfherstellend mechanisme een uitkomst bieden.
Zelfherstellend mechanisme
Het zelfherstellend mechanisme van beton is gebaseerd op de vorming van kalksteen in ontstane scheuren. In dit geval wordt additionele kalksteen gevormd door het omzetten van voedsel door bacteriën. Bacteriën en hun nutriënten dienen dus toegevoegd te worden aan het beton om extra kalksteen te kunnen vormen in de scheuren. Voor een bestaande constructie kan dit bijvoorbeeld bereikt worden door een vloeibaar herstelmiddel op het oppervlak te spuiten waarin de twee biologische componenten zijn ingebracht. De vloeistof trekt in de scheuren, waar de bacteriën actief worden en het voedsel omzetten, wat vorming van kalksteen tot gevolg heeft. In het geval van reparatiemortel of betonmengsels kan een middel ingemengd te worden dat bacteriën en voedsel bevat. Het middel zou niet mogen activeren tijdens het natte mengproces van de mortel of beton, pas wanneer de matrix is uitgehard en water binnenkomt door scheuren in de matrix worden de bacteriën van het middel actief. Op grond van dit mechanisme zijn inmiddels drie producten ontwikkeld die door startup Basilisk op de markt worden gebracht: een additief dat wordt toegevoegd aan het betonmengsel; een reparatiemengsel, en een vloeistof voor de behandeling van poreuze of licht geschuurde oppervlakten.
Droge korrels
Om het mogelijk te maken een herstellend vermogen toe te voegen aan een
Aanbrengen van zelfherstellend reparatiemortel op een lekkende wand
Basilisk Zelfhelend beton werd ontwikkeld door de TU Delft die voor de verdere marktintroductie van deze technologie het bedrijf Green Basilisk BV (Basilisk) oprichtte. Voor de verdere introductie werkt Basilisk onder andere samen met BAM. Na eerdere kleinschalige praktijktesten, onder meer bij de EHBO post van een recreatieplas bij Galder en bij een parkeergarage in Groningen, werd zelfhelend beton (het vloeibare reparatiemiddel) twee jaar geleden voor het eerst grootschalig toegepast door BAM en het Rijksvastgoedbedrijf. Dat gebeurde in de parkeergarage van het Belastingkantoor in Apeldoorn waar twee vloervelden van ieder 6.000 m2 met succes werden behandeld. Het zelfherstellende reparatiemiddel werd in Apeldoorn ingezet tegen het effect van krimpscheuren. Krimpscheuren in beton geven in de regel geen aanleiding om extra maatregelen te treffen, maar in parkeergarages is herstel juist wel gewenst om te voorkomen dat door auto’s meegevoerd regen- en smeltwater door vloeren sijpelt en de betonwapening aantast of neerslaat op geparkeerde voertuigen. Traditionele behandeling van zo’n euvel met betoninjectie zou vele weken in beslag nemen, waardoor de garage gedurende langere tijd niet kan worden gebruikt. De behandeling met het speciale herstelmiddel van Basilisk werd uitgevoerd in één weekend. Bovendien is deze biologische vorm van betonschadeherstel volgens Basilisk duurzamer dan traditionele methoden. www.basiliskconcrete.com>
23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Applicatie van vloeibaar reparatiesysteem
mortel- of betonmengsel, zijn droge korrels geproduceerd met de afmeting van zandkorrels. Het middel kan bij de droge componenten van een mengsel worden gevoegd. Op deze manier hoeft het productieproces van beton maken niet aangepast te worden. Het buitenste laagje van de korrel biedt bescherming tijdens het natte mengproces. Bij het scheuren van de verharde betonmatrix is het laagje beschadigd en kunnen de componenten vrijkomen. Indringend water activeert de bacteriën en start de productie van kalksteen, zodat de scheur geblokkeerd raakt en lekkage stopt.
tegen de baten tijdens de levensduur, in termen van besparing onderhoud danwel cost of ownership. Dit is vooral interessant met het oog op de opkomst van DBFM-contracten. Bij zulke Design, Build, Finance and Maintain-contracten is de opdrachtnemer zowel verantwoordelijk voor het ontwerp en de bouw van het project, als voor de financiering en het totale onderhoud, vaak over een periode van dertig jaar of meer. Zelfherstel-
lende materialen kunnen in dat verband erg interessant zijn voor aannemers in de infra, niet alleen vanwege de kostenverlagingen op termijn, maar ook omdat het overlast van onderhoud terugdringt. Maar die voordelen moeten wel worden aangetoond.
Problemen later
Aan het effect van zelfherstellende materialen op de levensduur wordt
DBFM
Wat betreft betonmengsels is het toevoegen van een additief nog relatief duur. Om het beton optimale scheurdichtende eigenschappen te geven is 5 tot 10 kg van het additief (à € 8,- per kilo) per m3 beton nodig. Daarmee kunnen scheuren van 0,2 - 0,5 mm worden gedicht. Een en ander overigens afhankelijk van de soort beton en de eisen die aan het materiaal worden gesteld. De mate van herstelvermogen en de exacte receptuur is uiteindelijk tailor made. Wanneer de productie van het additief grootschaliger wordt zullen de kosten per kg met zeker de helft afnemen. De kosten moeten uiteraard opwegen
24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
1 mm
Vorming van mineraal in gescheurde mortel met zelfherstellend middel ingemengd, voordat herstel optreedt (links), na 28 dagen in water (midden) en na 56 dagen in water (rechts)
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 momenteel volop onderzoek gedaan, uiteraard met het doel aan te tonen dat de investering in zelfherstellend beton zich later uitbetaalt in besparingen op onderhoud. De diagnose is voor een betonconstructie vaak al in een relatief vroeg stadium te stellen. Met name lekkages en aantasting van de waterdichtende eigenschappen aan het begin van de levensduur kunnen een voorbode zijn van problemen later, vooral in relatie tot aantasting van de wapening. In het lab worden daarom versnelde verouderingsproeven uitgevoerd, zoals vorst/dooi-cycli. Momenteel worden bovendien pilots uitgevoerd om de levensduurverlenging ook in de praktijk te demonsteren, waarbij vooral wordt gekeken naar de problemen die in de eerste jaren optreden, om die vervolgens te vertalen in prognoses voor de toekomst. Verder onderzoek op dit gebied richt zich op de ‘healing agent’; het additief dat verantwoordelijk is voor de zelfhelende eigenschappen. De samenstelling is afhankelijk van bijvoorbeeld de ondergrond of het milieu. Iedere constructie heeft haar eigen eigenaardigheden. Het onderzoek richt zich daarbij hoofdzakelijk op optimalisatie van deeltjesgrootte en de hoeveelheid additief.
Buigzame reparatiemortel
Daarnaast heeft de TUD een reparatiemortel ontwikkeld, met vezelwapening en een self healing agent. Het is een buigzame mortel met vervormingscapaciteit. De mortel kan dankzij de vezels (polyvinylalcohol, PVA, circa 8mm x 40 µm), vervormingen opvangen en
Aanbrengen van zelfherstellend reparatiemortel
voorkomt daarmee afspringen. Het reparatiemortelsysteem is zo ontworpen dat er optimale hechting optreedt met de ondergrond en door het zelfhelende additief kan de vorming van (kleine) scheurtjes worden voorkomen. De self healing reparatiemortel wordt momenteel op kleine schaal geproduceerd. Er lopen intussen op dit gebied ook enkele pilot-projecten.
Vloeibaar herstelmiddel
Er zijn inmiddels ook reeds grootschalige proeven uitgevoerd met het vloeibare herstelmiddel op bestaande constructies. Productie van het zelfherstellend middel om toe te voegen aan beton is momenteel op een zodanige schaal dat
eerste grote reparatie- en nieuwbouwproeven uitgevoerd zijn (zie kader). Voor de mogelijkheid tot commercialisatie van het product worden stappen gezet richting certificering. In samenwerking met het Waterschapsbedrijf Limburg (WBL) en prefab betonproducent BestCon is dit voorjaar de eerste grootschalige zelfhelende betonconstructie gebouwd in vorm van een waterzuiveringstank. Deze tank geplaats op de testlocatie van het WBL in Simpelveld zal dit najaar in gebruik worden genomen. Auteurs: Renée Mors, Henk Jonkers, sectie Materialen & Milieu, faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, Technische Universiteit Delft
25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Eerste toepassing rwzi-cellulose in de wegenbouw Zomer 2016, aanleg van de fietssnelweg tussen Leeuwarden en Stiens
Rioolwaterzuivering als grondstoffenfabriek ‘Winnen wat van waarde is; waardevolle grondstoffen terugbrengen in de kringloop,’ zei Peter Glas, voorzitter van de Unie van Waterschappen twee jaar geleden. ‘Zo werken we tegelijk aan doelmatigheid en aan duurzaamheid,’ voegde hij eraan toe. Glas zei dat tijdens de ondertekening van de Green Deal Grondstoffen UvW-Rijk, 20 november 2014. Daarbij verklaarden de waterschappen zo veel mogelijk grondstoffen uit stedelijk afvalwater te willen terugwinnen. Dat bleef niet bij woorden alleen. Op 15 september werd tussen Leeuwarden en Stiens een fietspad geopend, gemaakt met asfalt waarin gerecycled wc-papier uit rioolwater is verwerkt. Volgens de betrokken partijen een wereldprimeur. In 2015 verscheen het STOWA-rapport ‘Naar een onderzoeksprogramma grondstoffenwinning 2015 - 2018’. STOWA staat voor Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer. Het is een kenniscentrum dat tot doel heeft om toegepaste kennis te ontwikkelen, te verspreiden en
26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
te implementeren onder met name de waterschappen en andere waterbeheerders. In het genoemde rapport uit 2015 wordt een beeld gegeven wat moet worden verstaan onder nuttige grondstoffen uit rioolwaterzuiveringsinstallaties. Onder
het adagium ‘de RWZI als grondstoffenfabriek’ hebben de Waterschappen en STOWA acht onderzoeksgebieden gedefinieerd: alginaat, fosfaat, cellulose, bioplastic en vetzuren, biomassa, stikstof en overig. Op het gebied van cellulose lopen zes projecten, waaronder het
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 STOWA-project ‘Cellulose (toiletpapier) terugwinnen uit primair slib’.
VANA
In Nederland verdwijnt jaarlijks circa 180.000 ton toiletpapier in het riool en komt in de Rioolwaterzuiveringen van de waterschappen terecht. Dit papier is normaal gesproken onderdeel van de slibafvalstroom, die moet worden verwerkt. Dat brengt uiteraard kosten met zich mee en het idee ontstond dat het wellicht goedkoper en ook duurzamer zou zijn om die afvalstroom een nuttige bestemming te geven. Dat bleek de aanzet voor het project Van Afval naar Asfalt (VANA), een initiatief van Wetter skip Fryslân, provincie Fryslân, STOWA, civiele aannemers Jansma en Roelofs, toeleverancier Esha Infra Solutions en KNN Cellulose. Doel van VANA was en is de ontwikkeling van een duurzame afzetmarkt voor
Video VANA
15 september 2016; opening van het fietspad tussen Stiens en Leeuwarden door gedeputeerde Michiel Schrier van provincie Fryslân (rechts) en dagelijks bestuurder Egbert Berenst van Wetterskip Fryslân
via fijnzeven teruggewonnen cellulose uit afvalwater in de infrasector, zowel economisch als milieukundig. Die afzetmarkt werd gevonden bij de asfaltindustrie. Het toevoegen van cellulosevezels tijdens de productie van asfalt zorgt voor een homogene verdeling van het bitu-
men in het asfaltmengsel, en voorkomt het ontmengen (‘afdruipen’) van bitumen tijdens opslag en transport. (De cellulose gedraagt zich als een verdikkingsmiddel; de viscositeit van het mengsel wordt verhoogd en daardoor ontstaat het beschreven effect.) Hierdoor wordt de kwaliteit van het asfalt verbeterd. Afdruipremmers worden vooral toegepast in steenmastiekasfalt (SMA). Het gemiddelde vezelgebruik is zo’n 3 kg/ton SMA. Volgens een verkenning van STOWA ligt de totale afdruipremmermarkt op zo’n 10 tot 15 duizend ton per jaar. Daar leken dus kansen te liggen en zo werd er door de betrokken partijen eerder dit jaar een proefproject opgestart.
Fijnzeef
Zeefinstallatie overzicht
In de eerste plaats moest een proces worden ontwikkeld om cellulose effectief uit het rioolwater te halen. Eén van de onderzoeken betrof een praktijktest met fijnzeven bij de rioolwaterzuivering in Blaricum. Na een uitgebreid testtraject bleek een fijnzeef met doorlaat van 350 tot 500 µm inderdaad in staat om een aanmerkelijke hoeveelheid cellulosevezels uit het rioolwater terug te winnen. Men ontwikkelde een mobiele installatie waarmee op locatie van de rioolwaterzuivering het gerecyclede cellulose wordt opgewerkt zodat het als afdruipremmer kan worden toegepast. Vervolgens bleek het materiaal daadwerkelijk
27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 nen de Energie en Grondstoffenfabriek (een netwerk en denktank van de Unie van Waterschappen) verwacht dat een celluloseproductie van 1000 kg per dag per rwzi tot de mogelijkheden behoort. Verder onderzoek is nodig om het proces te optimaliseren; mogelijk per individuele rwzi, omdat bij iedere installatie de samenstelling van het effluent anders is. Bovendien fluctueert door de tijd heen het aanbod voortdurend.
Zuivering
Volgens Yede van der Kooij, research- en innovatiemanager bij Wetterskip Fryslân, snijdt het mes voor de waterschappen aan twee kanten. Enerzijds zouden fijnzeven de rol van een voorbezinktank kunnen overnemen, waardoor de capaciteit van de rwzi’s kan worden verhoogd. Anderzijds zouden de rwzi hun - in het Green Deal Grondstoffen beoogde - rol van grondstoffabriek kunnen waar maken. Van der Kooij, die tevens voorzitter is van de productgroep Cellulose, bin-
En ook de zuivering van het cellulosemateriaal is onderwerp van verder onderzoek. Er zijn in principe drie processen die daarvoor in aanmerking komen. De eerste (toegepast in het cellulose van Wetterskip Fryslân zoals dat als afdruip remmer is gebruikt) is een fysisch/ chemisch proces waarbij het materiaal met waterstofperoxide en azijnzuur wordt gehygiëniseerd. Daarna wordt het ontwaterd en gedroogd bij 100 140 °C. In een tweede methode wordt ozon gebruikt om de cellulose schoon te maken; een derde methode werkt met een warmtebehandeling. De laatste zou aantrekkelijk kunnen zijn omdat daar biogas voor kan worden ingezet, een gas dat ook door rwzi’s kan worden geproduceerd. De opwerking van het zeefgoed
Zeefgoed in opvangbak
Zeefgoed gedesinfecteerd na pers
Fijnzeef
in asfalt te kunnen worden verwerkt. Bij wijze van proef werd al in juni de toegangsweg van de RWZI te St. Anna Parochie voor het eerst als een proefstuk asfalt aangelegd. Op woensdag 7 september startte dan ook de aanleg van het eerste echte fietspad (fietssnelweg) tussen Leeuwarden en Stiens dat ruim een week later officieel werd geopend. De fietssnelweg is een kilometer lang en gemaakt van 250 ton asfalt; 0,2 procent daarvan is rwzi-cellulose.
Zeefband met cellulose
28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Verder onderzoek
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 is uiteraard afhankelijk van de toepassing; als het als brandstof gebruikt zou worden dan zullen andere eisen gesteld worden dan wanneer het als vezel in een biocomposiet benut wordt. Tijdens het onderzoek is ook gekeken naar mechanische/fysische wijzen van verwijdering van storende stoffen als tomatenpitjes of vetbolletjes.
Vervolg
De betrokken VANA-partijen verwachten dat toepassing van asfalt met gerecycled cellulose meer navolging zal vinden. Volgens Wetterskip Fryslân kan het VANA-project nu al worden toegepast door alle waterschappen, wegbeheerders en in de civiele sector in Nederland. De provincie ziet het als een belangrijke stap in het verder verduurzamen van de wegenbouw en denkt hiermee een bijdrage te kunnen leveren aan de circulaire economie en daarmee een besparing op verbruik van primaire grondstoffen. Momenteel wordt opschaling van het zeefsysteem beproefd bij het Waterschap Aa & Maas. In opdracht van het waterschap heeft GMB Waterkwaliteit & installaties de rwzi in Aarle-Rixtel uitgebreid met een fijnzeefinstallatie. Doel: vergroting van zuiveringscapaciteit en hergebruik van hoogwaardige cellulosevezels uit toiletpapier. Ook bij Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK) wordt een grote fijnzeefinstallatie geopend met hetzelfde doel. Het onderzoek naar de toepassing van de vezel is hier gericht op het omzetten van de cellulose in suikers en vetzuren; het project wordt uitgevoerd onder de naam CelluCycle en is een consortium van HHNK, BWA, Attero en STOWA. Zowel de nieuwe installatie van Aarle Rixtel als die bij HHK zijn op 13 oktober officieel geopend. In Nederland zijn nu zes fijnzeefprojecten gerealiseerd en in 2017 zullen de effecten en mogelijkheden naar verwachting duidelijker worden. Zie ook www.stowa.nl>
Filterpers
Testfaciliteit Wetterskip Fryslân en Wetsus hebben in 2011 een testfaciliteit ingericht om innovaties op het gebied van afvalwater en dus ook de ontwikkeling grondstoffen en energie uit afvalwater te stimuleren. Het gaat om een kleine demo-site bij de rwzi van Leeuwaren waar door waterschappen, bedrijven en instituten experimenten op semi-technische schaal kunnen worden gedaan met allerlei verschillende soorten slib en effluent. Dus geen laboratoriumopstellingen, maar daadwerkelijke technische installaties; zo kan men snel de effecten laten zien.
Verkenning haalbaarheid terugwinning van cellulose uit primair slib Begin september 2016 verscheen de STOWA-rapportage ‘Verkenning haalbaarheid terugwinning van cellulose uit primair slib.’ In dit onderzoek is onderzocht wat de technische en financiële mogelijkheden zijn om cellulose uit het primaire slib terug te winnen. Door inzet van relatief eenvoudige technieken, bekend vanuit de papierindustrie, zou een significant deel van de cellulosevezels uit primair slib kunnen worden teruggewonnen, aldus de opstellers van het rapport. Verder pilotonderzoek is wenselijk, bijvoorbeeld om te bepalen of het teruggewonnen cellulose voldoet aan bepaalde kwaliteitseisen van mogelijke afnemers.
29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
Netwerk- en kennisevent voor de Nederlandse Materialengemeenschap
Meeting Materials Materials innovation institute (M2i) organiseert op 12 december 2016 de jaarlijkse besloten community dag en op 13 december 2016 een open gratis toegankelijke Meeting Materials in het NBC in Nieuwegein. De tweede dag is toegankelijk voor iedereen die betrokken is bij materialenontwikkeling. M2i is de Nederlandse netwerkorganisatie op het gebied van materialen (zoals metalen, composieten, dunne films, smart materials, beton en hybride materialen).
De conferentie begon in 1997 als een jaarlijkse besloten bijeenkomst voor de Nederlandse materiaalkundige gemeenschap verenigd in het Netherlands Institute for Metals Research (NIMR). In dit Technologisch Top Instituut werkten onderzoekers, professoren en industriĂŤle partners samen aan de ontwikkeling van metalen. De conferentie is nadat NIMR overging in M2i uitgegroeid tot een tweedaags gevarieerd evenement over
het toenemende belang van de materiaalontwikkeling in Nederland en de rest van de wereld.
Meeting Materials
De eerste dag van de M2i conferentie zal traditiegetrouw alleen toegankelijk zijn voor M2i en zijn partners. Alle M2i onderzoekers presenteren posters, lopende onderzoeken worden besproken en uitgenodigde sprekers uit binnen- en
buitenland geven hun visie over ontwikkeling en toepassing van materialen. Dag twee staat bekend als Meeting Materials. Dit jaar verwacht M2i meer dan 400 deelnemers, afkomstig van High Tech Startups en MKB tot gerenommeerde industriĂŤle productiebedrijven, evenals onderzoekers en hoogleraren van Nederlandse en Vlaamse Universiteiten. Senior Scientific Advisor M2i en chairman Meeting Materials prof. dr. Rob Boom licht het ontstaan en ontwikkeling van de conferentie toe: ‘Dit is het derde
Links: de HIsarna proeffabriek op de site van Tata Steel in IJmuiden. HIsarna maakt onderdeel uit van het ULCOS-project (Ultra-Low CO2 Steelmaking), een initiatief van de Europese staalindustrie. Binnen het op innovatie-gerichte project werken Tata Steel en M2i nauw samen.
30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 jaar dat we Meeting Materials orga niseren in de huidige vorm. Er was in Nederland nog geen event waarbij de gehele materialenwereld bij elkaar kon komen. Wij wilden de twee werelden waarin M2i beweegt: de universitaire onderzoekswereld en de industriële toegepaste wereld bij elkaar brengen. Zodoende zijn we uitgekomen bij Mee ting Materials’.
Platform
Boom: ‘Het samenwerken met Bond voor Materialenkennis, Strategisch Initia tief Materialen (SIM) uit Vlaanderen en Brightland Materials Center is een gou den greep geweest en zorgt ervoor dat we niet alleen de Nederlandse maar ook de Vlaamse universiteiten en bedrijven bereiken. Een logische en welkome uitbreiding waardoor Meeting Materials is uitgegroeid tot een platform waar iedereen kan komen en luisteren naar de theoretische en praktische kant van materialenontwikkeling. We willen daarom met name geïnteresseerden van MKB en grote industrie van harte uitnodigen om ons evenement kosteloos te komen bezoeken. Het programma op dag twee is heel uiteenlopend en biedt voor ieder aanknopingspunten met de dagelijkse praktijk. Je kunt er je kennis verdiepen of verbreden en het is een uitgelezen moment om heel veel mensen ont moeten.’ Het volledige programma zal in november worden gepresenteerd. De keynote-sprekers zijn al bekend, Prof. dr. Ernst Sudhölter, Prof. Julian M. Allwood en Prof. dr. Albert Polman zullen op 13 december acte de présence geven. Daarnaast komen tijdens de parallelses sies de volgende onderwerpen aan de orde: Circulaire economie, maritieme en
Laser assisted tape placement van TPC’s (thermplastische composieten) bij het Thermoplastic Research Centre TPRC in Enschede. Tijdens de Meeting Materials van 2015 werd uitgebreid aandacht besteed aan de opmars van deze veelbelovende klasse kunststoffen (Innovatieve Materialen nummer 1 2016)
offshore materialen, 3D-printen, smart production, verpakkingstoepassingen, functionele coatings en oppervlakken, verbinden van (gelaagde) materialen en composieten. Iedere sessie kent minimaal één spreker uit de industrie en uit de wetenschap.
sentatie van maximaal 90 seconden de aandacht te trekken van een zeer gevarieerd publiek. Alle deelnemers krijgen de mogelijkheid om gedurende de dag in de centrale hal producten en services tentoon te stellen. Toegang en deelname aan de pitches is kosteloos.
Nieuw in het programma is het onderdeel Elevator Pitches. Iedere organi satie of bedrijf met raakvlakken met materiaalontwikkeling wordt van harte uitgenodigd om deel te nemen aan deze sessie. Een unieke kans om in een pre-
Meer informatie over de sprekers, het programma en inschrijven via de website van M2i>
31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
‘Houten presteert beter’ Onderzoekers van de A. James Clark School of Engineering, University of Maryland (UMD) zeggen te hebben aangetoond dat het eerder door hen ontwikkelde ‘vensterglas’ van transparant hout gelijkmatiger licht doorlaat dan gewoon glas. Bovendien zou houten beglazing energie efficienter zijn. Onlangs werden hun bevindingen gepubliceerd in The Journal Advanced Energy Materials.
Het onderzoeksteam van dr. Liangbing Hu (UMD’s Department of Materials Science and Engineering) kwam tot de conclusie dat hun transparante hout beter isoleert dan gewoon glas en bijna evenveel licht doorlaat. Bovendien voorkomt het schittering en zorgt voor een meer consistente en gelijkmatige lichtinval. Eerder dit jaar rapporteerde het onderzoeksteam al over hun ontwikkeling van transparant hout.
Epoxyhars
De onderzoekers maken doorzichtig hout door eerst alle lignine te verwijderen (lignine is verantwoordelijk voor de bruin-gele kleur van hout.) Dat gebeurt door het materiaal chemisch te behandelen met natronloog en waterstof peroxide. Het kleurloze cellulose geraamte blijft daarbij intact. Vervolgens wordt
32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016 het hout behandeld met epoxyhars, waardoor het hout sterker wordt en doorzichtig. De onderzoekers van Maryland maakten tot dusver proefstukjes van 2 x 2 centimeter, maar volgens de onderzoekers is iedere omvang in principe mogelijk.
Houtvaten
Het transparante hout laat iets minder licht door dan gewoon glas, maar ook een stuk minder warmte, wat voordelen heeft in verband met isolatie. Dat komt volgens de onderzoekers door de structuur. Doorzichtig hout heeft nog steeds de vaatstructuur van gewoon hout. Eenmaal behandeld worden er plakken van gesneden, dwars op de houtvaten, waardoor er na behandeling dus een soort buisjesstructuur ontstaat. Volgens de onderzoekers laten de buisjes de golflengte van zichtbaar licht grotendeels door, maar houden die van warmte tegen. Diezelfde celstructuur zorgt er bovendien voor dat het licht enigszins wordt verstrooid waardoor de lichtinval gedurende de dag vrijwel constant blijft. Als de zon langs de hemel beweegt, verandert de invalshoek van het licht door gewoon glas daarmee mee. Maar volgens de UMD-onderzoekers blijft de lichtinval door hun houten glas altijd gelijk.
Gepatenteerd
Houten vensterglas zou op dezelfde manier te verwerken zijn als gewoon hout. Doorzichtig hout is bovendien waterdicht door de inbreng van de epoxypolymeren. Verder is het minder breekbaar dan gewoon glas. Inmiddels heeft het onderzoeksteam de productie van transparant hout gepatenteerd. Universiteit van Maryland> Video
Meer houten glas .... Innovatieve Materialen nummer 3 2016 rapporteerde soortgelijk onderzoek door onderzoekers van het Stockholm KTH Royal Institute of Technology. Zij ontwikkelden een soort houtfineer waarin de lignine, een component van de celwand, net als in Maryland chemisch is verwijderd. Er blijft dan een wit poreus fineer substraat achter dat wordt geĂŻmpregneerd met een transparant polymeer. De Zweedse wetenschappers verwachten met hun proces in de toekomst eveneens transparant hout te kunnen maken dat kan worden toegepast in zonnecellen, ramen en semi-transparantie gevels, die licht binnen laten en tegelijk de privacy waarborgen. Meer bij KTH Royal Institute of Technology>
33 | INNOVATIEVE MATERIALEN 5 2016
INNOVATIEVE MATERIALEN Het digitale vakblad Innovatieve Materialen is ontstaan uit de vraag van de bouw- en GWW-sector naar informatie over nieuwe en of innovatief toegepaste materialen. Dat komt doordat opdrachtgevers steeds strengere eisen stellen aan materiaalgebruik: duurzaamheid, C2C en carbon footprint. Ook leggen grote, opdrachtgevende partijen meer en meer verantwoordelijkheid bij de markt. Door te kiezen voor slimme, duurzame, innovatieve materialen zien marktpartijen meer mogelijkheden zich te onderscheiden. Innovatieve Materialen wil ze daarbij helpen door als platform vraag en aanbod bij elkaar te brengen. Het idee daarachter is dat de Nederlandse bouwsector tot dusver was ‘verzuild’ op basis van materiaalsoorten. Kennis is vaak georganiseerd binnen materiaalclusters. Dat is jammer, want daardoor worden veel kansen niet benut. Daar kan en wil Innovatieve materialen een rol in spelen. Innovatieve Materialen is inmiddels samenwerkingsverbanden aangegaan met verschillende partners in de materialensector.
SJP Uitgevers
Digitaal
Innovatieve Materialen is een digitaal vakblad, wat logischerwijs de mogelijkheid geeft om meer informatie toe te voegen dan in een conventio neel papieren vakblad gebruikelijk is. Vaak wordt er bij de artikelen een koppeling gemaakt met een relevante website, achterliggende informatie, rapporten, videomateriaal en/of eerder verschenen artikelen. (Niet-abonnees hebben beperkt toegang de digitale achterliggende info.)
Postbus 861 4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e-mail: info@innovatievematerialen.nl
Abonnementen Een digitaal abonnement in 2016 (6 uitgaven) kost € 25,00 (excl. BTW) www.innovatievematerialen.nl