Potentie en stagnatie op weg naar bio based in de bouw
Composiet werd jaren aangekondigd als het beton van de toekomst. Inmiddels heeft het materiaal haar diensten in de bouw bewezen, al blijft de bekendheid ervan nog wat achter. Inmiddels zijn enkele pioniers alweer bezig met de volgende stap: het ontwikkelen van biocomposiet voor de bouw. Wat is de potentie van dit bio based materiaal?
Waar je ook leest over composiet, overal wordt de loftrompet gestoken. Het materiaal wordt aangeprezen als milieuvriendelijk, licht van gewicht, onderhoudsarm, recyclebaar, heeft een grote vormvrijheid, een natuurlijke uitstraling en ga zo maar door. Waarom is het dan nog relatief onbekend en weinig gebruikt in de bouwwereld? Of klopt dat beeld niet en is composiet op stille wijze allang geïntegreerd en veelgebruikt? Een deel van de onduidelijkheid die vaak heerst rondom composiet, wordt veroorzaakt doordat het een verzamelnaam is voor veel verschillende soorten materialen.
Hennepvezel en biohars
Composiet is officieel een verzamelnaam voor materialen die zijn samengesteld uit verschillende grondstoffen. In die zin is gewapend beton strikt genomen ook composiet. In de bouw wordt met composiet over het algemeen echter vezelversterkte kunststof bedoeld. Dit materiaal wordt de laatste jaren door vooruitstrevende delen van de bouwwereld langzaam omarmd, bijvoorbeeld voor infrastructurele doeleinden als bruggen en sluisdeuren. Met name vanwege het voordeel van het lichte gewicht, in verhouding tot de kracht van het materiaal. Het vervoeren en installeren van het materiaal kost daardoor relatief weinig tijd en energie. Dat kan behoorlijk schelen in kosten en CO2-footprint.
In de ambitie van overheden en bedrijfsleven om in te zetten op een bio based economy, biedt composiet
echter nog andere mogelijkheden. Onderzoek heeft namelijk uitgewezen dat het mogelijk is om composieten uit vrijwel volledig natuurlijke materialen samen te stellen: Biocomposieten.
Al in 2014 schreef Bouw+Uitvoering over ‘de eerste bio based gevel ter wereld’, gemaakt van biohars en hennepvezel. De opdrachtgever, Tuinbouwontwikkelingsmaatschappij Brabant, ontwikkelde destijds een volledig bio based cluster voor glastuinbouw en bedrijvigheid in Dinteloord. Als symbool voor de groene ambitie lieten zij een gasontvangstgebouw ontwikkelen van biocomposiet. Het was de eerste opdrachtgever die het aandurfde om een gevel van biocomposiet te laten ontwikkelen. Pioniersbedrijf NPSP was verantwoordelijk voor de productie van de gevel. Willem Böttger merkte destijds op dat economische factoren de ontwikkeling van biocomposiet in de weg stonden. Het materiaal is duurder, maar dat komt vooral door de lage afzetmogelijkheden, doordat er weinig vraag naar is, zo concludeerde Böttger. Wanneer het zou lukken om de afzet van biocomposiet op te schalen, zou het prijsnadeel dus moeten wegvallen. Ook wanneer reststromen beter worden verwerkt, en materialen uit reststromen voor de ontwikkeling van de producten kan zorgen, zou dit economische voordelen bieden. “Als men werkelijk niet meer van olie afhankelijk wil zijn en men vindt dat het met het milieu beter moet, moeten er stappen gezet worden die in eerste instantie wat duurder zijn, maar uiteindelijk een goede investering. En op termijn voordeliger”, zo betoogde Böttger destijds.
Nek uitsteken
Twee jaar later is het tijd om de balans op te maken. Zou biocomposiet zijn doorontwikkeld? Zou het materiaal al net zo sterk en voor dezelfde prijs verkrijgbaar zijn als gewoon composiet? Zijn er opdrachtgevers die het voorbeeld van Dinteloord hebben gevolgd en hun nek hebben uitgestoken voor de ontwikkeling voor dit circulaire materiaal?
Een zoektocht op internet en navraag bij pioniers op het gebied van biocomposiet levert een schrale oogst op. Feitelijk is de gevel in Dinteloord nog altijd de enige gevel van biocomposiet in Nederland. Wel is er de afgelopen twee jaar meer onderzoek gedaan en blijkt het materiaal langzaam, stapje voor stapje, te worden doorontwikkeld tot een variant die kan concurreren op de markt. Waar overheden en in mindere mate bedrijfsleven de mond vol hebben van verduurzaming en transitie naar een bio based economy, blijken opdrachtgevers wat betreft materiaalgebruik hun nek nog niet te hebben uitgestoken. In ieder geval wat biocomposiet betreft. Is het te obscuur, te onbekend, misschien te ongeloofwaardig dat uit biohars en vlasvezels materiaal kan worden ontwikkeld dat voldoet aan alle eisen voor een gevel, of blijft men hangen in het economisch motief?
Volgens Jan Schrama, directeur van Poly Products, vooral het laatste. Dit bedrijf produceert al bijna vijftig jaar composieten voor de bouw. Enkele jaren geleden nam Poly Products, na een faillissement van NPSP (de ontwikkelaar van de gevel in Dinteloord), dit bedrijf onder haar hoede, om naast de gebruikelijke composieten ook biocomposieten te kunnen ontwikkelen en zo in te spelen op een bio based toekomst. Maar uit de woorden van Schrama kan worden opgemaakt dat die toekomst de afgelopen jaren nog niet veel dichterbij is gekomen. “We hebben NPSP destijds overgenomen met de gedachte dat er heel veel toepassingsmogelijkheden met biocomposiet mogelijk zijn. In den lande bleek het animo echter tegen te vallen en merk je dat er nog een hele weg te gaan is. Er wordt vooral naar de portemonnee gekeken. Als men dan al bij composieten uitkomt, verkiest men de ‘normale’ variant boven de biologische.”
Doorontwikkeling nodig
Hoe verhoudt biocomposiet zich eigenlijk tot gewoon composiet en traditioneel bouwmateriaal? De reguliere composieten van Poly Products bestaan voor de helft uit biohars en voor de andere helft uit polyester, voornamelijk glasvezel. De hars functioneert daarbij als vulmateriaal en de glasvezel als bindmiddel. Bij de biocomposieten van NPSP wordt de polyester vervangen door natuurlijke vezels uit vlas, kokos of hennep. Schrama is van mening dat dit biocomposiet nog doorontwikkeld moet worden voordat bouwpartijen en opdrachtgevers voor het materiaal zullen kiezen. Wanneer men bijvoorbeeld gevels wil maken, blijkt er veel meer materiaal nodig om tot eenzelfde sterkte en stijfheid te komen ten opzichte van composiet met glasvezel. Schrama gelooft dat het mogelijk is om uiteindelijk biocomposiet met dezelfde kwaliteiten als gewoon composiet te maken, maar geeft aan dat dit waarschijnlijk nog enkele jaren aan ontwikkeling en onderzoek vergt.
Daarbij blijkt dat de markt toch wel achterloopt op de ontwikkelingen en de uitgesproken ambities, wat betreft bio based bouwmateriaal. Het composiet dat voor 50% uit biohars bestaat is volgens Schrama prima verwerkbaar, maar slecht verkrijgbaar. “Op een gegeven moment wilden wij een bestelling doen voor biohars, bij een belangrijke harsleverancier. Die wilde echter niet leveren omdat het te weinig was. Als er maar een paar bedrijven zijn die met het materiaal aan de slag willen, en de rest gewoon tegen de laagst mogelijke prijs wil inkopen, dan verandert er niets. Dat blijft een lastig punt.”
Zodoende lijkt de ontwikkeling van biocomposiet een kip en ei verhaal te worden. Zonder kip geen ei en zonder ei geen kip. Het doorontwikkelen van biocomposiet tot een volwaardig concurrerend bouwmateriaal vraagt opdrachtgevers, bouwpartijen, architecten en overheden die durven te vernieuwen. Tegelijk hebben deze partijen zekerheid nodig dat het biocomposiet wel degelijk geschikt is als bouwmateriaal. Daarvoor zijn weer opdrachtgevers nodig die aansprekende voorbeeldprojecten neerzetten waarmee bewezen wordt dat het kan. Gekeken naar de duurzame voordelen die het materiaal in potentie heeft, zou het logisch zijn wanneer partijen die zich uitspreken voor een transitie naar een bio based economy, serieus naar de mogelijkheden van het materiaal kijken.
6 hangstoelen in provinciehuis Noord-Brabant tonen de vormvrijheid van biocomposie
Ontwerpvrijheid
Boke Tjeerdsma houdt zich voor test- en onderzoekscentrum SHR bezig met composieten en ontwikkelde in 2015 een gevelelement uit biocomposiet. Met subsidie van de Europese Unie werd door een tiental internationale onderzoeks- en bouwbedrijven gezamenlijk gezocht naar biobased oplossingen voor de bouw. Diverse toepassingen werden ontwikkeld, waarbij een 4 meter hoog, self supporting gevelelement, het meest in het oog springt. Het paneel is een sandwich constructie met buitenlamellen van bio-polyesterhars versterkt met vlasvezelweefselcomposiet. De kern is gevuld met een natuurlijk isolatiemateriaal. Het ontwerp van het paneel geeft een indruk van de ontwerpvrijheid die mogelijk is bij het werken met composieten.
Uiteindelijk lukte het tijdens het Europees project om op energieinhoud 50% lager te scoren vergeleken met bestaande materialen. Tjeerdsma over de voordelen: “Het is echt biobased materiaal, je gebruikt geen fossiele brandstof meer. Als je kijkt naar de cyclus van de natuur, de tijd dat het materiaal dat je gebruikt nodig heeft om te ontstaan, ben je veel verantwoorder bezig. Een gevel gaat pakweg 25 jaar mee, terwijl vlas- en hennepvezel per jaar geoogst kan worden. Voor aardolie geldt een cyclus van een paar miljard jaar, mineralen zijn eindig.” Een tweede voordeel, ook ten opzichte van reguliere composieten, is dat na gebruik er organisch restmateriaal overblijft, dat makkelijk verbrand kan worden en via die weg duurzame energie oplevert. Het verbranden van glasvezel is veel moeilijker en vervuilender. Daarnaast heeft biocomposiet karakteristieke eigenschappen op het gebied van akoestiek en thermische isolatie.
De presentatie van het gevelelement is alweer bijna een jaar geleden. Daarna is het weer relatief rustig geworden, ondanks het feit dat er lovende woorden waren in de media en dat het gevelelement de innovatieprijs won op JEC Europe, ‘s werelds grootste composietenbeurs.
“Dit project heeft een follow-up nodig waarbij de gevel volledig gerealiseerd wordt, zodat iedereen kan zien dat dit werkt”, benadrukt Tjeerdsma.
Brug te ver?
De introductie van biocomposieten is niet alleen van de fase van ontwikkeling van het materiaal, maar ook van wat de bouw doet. “De hele bouw is in ontwikkeling. Composieten van glasvezel zijn ook nog geen mainstream. Het vergt een andere manier van produceren en monteren, en een omslag in denken.” Tjeerdsma heeft goede hoop dat de tijd haar werk zal doen en beseft dat het voor de bouw twee stappen in één zijn. “Composieten zijn al nieuw in de bouw, dan zijn biocomposieten nu misschien nog even een brug te ver.” Daarnaast zijn er voor de composieten die vrijwel volledig uit natuurlijke materialen bestaan nog een aantal aanpassingen nodig op het gebied van vochtopname en rotgevoeligheid, om de levensduur van het materiaal te verhogen. Zowel Schrama als Tjeerdsma vertrouwen erop dat onderzoek hier uiteindelijk wel oplossingen voor zal weten te vinden.
Zo ontstaat het beeld dat de ontwikkeling van biocomposiet een natuurlijk proces is, dat langzaam, stapje voor stapje, in de richting sluipt van een gebouw dat voor 100% uit biologisch bouwmateriaal zal bestaan.
Er zijn de laatste jaren namelijk wel degelijk vorderingen gemaakt, blijkt als even buiten het blikveld van grote en aansprekende bouwprojecten wordt gekeken. Het materiaal is doorontwikkeld, op demo-niveau heeft het gevelelement aangetoond dat het materiaal functioneert en in binnenhuisarchitectuur en design wordt biocomposiet momenteel steeds meer toegepast.
Terug naar Jan Schrama, met de vraag wat er op de markt nu direct nodig is, willen overheden en bedrijven de stap zetten naar duurzaam materiaalgebruik in de bouw. Hij ziet hierin een taak weggelegd voor de overheid, om duurzaam materiaalgebruik via wetgeving te stimuleren. “Het is toch best wel Nederlands dat het altijd om de laatste euro gaat. Nederland heeft een enorme handelsgeest, maar hier werkt het de introductie van nieuwe materialen tegen.”
Circulaire economie stimuleren
Ook Tjeerdsma gelooft dat de transitie naar een biobased economy niet zonder slag of stoot gaat. Hij kent architecten die hierin vooroplopen, maar de grote bulk is zo georganiseerd dat er zware concurrentie is. Aanbestedingsprijs en risicomijding zijn leidend. Logisch dat men dan niet met nieuw materiaal aan de slag gaat, aldus de SHR-onderzoeker. “De overheid zegt ‘we willen een circulaire economie en biobased materialen’. Stimuleer dat dan ook. Er moet een inspanning verricht worden om daar te komen, anders wordt toch automatisch voor traditionele materialen gekozen. Met slimme taxen zijn mensen in de richting van nul-energie en duurzame materialen te sturen. ” De wil en ambitie om te vergroenen is er bij veel bedrijven wel, maar de angst dat dit nadeel ten opzichte van de concurrentie oplevert houdt veel tegen. Taxen zijn voor iedereen gelijk en zo kan direct getoetst worden of het de bedrijfswereld menens is, wanneer men de moordende concurrentie als excuus aanwendt. “Het gebruik van milieubelastende en energievretende materialen kost de samenleving veel, maar dat wordt momenteel niet afgestraft in de prijs”, doet Tjeerdsma daar nog een schepje bovenop.
“Het vergt een andere manier van produceren en monteren, en een omslag in denken.”
De overheid kan als opdrachtgever natuurlijk ook een stimulerende rol spelen. En dat gebeurt zelfs al. De laatste opdracht die Poly Products realiseerde op het gebied van biocomposiet, was de realisatie van zes futuristische stoelen in het provinciehuis van Noord-Brabant, gelegen in ‘s-Hertogenbosch. De provincie speelde hier een leidende rol en wilde per se bio based materialen toepassen. Maar ook hier stuitte men op een beperkte beschikbaarheid, die grootschalige toepassing in de weg stond. Uiteindelijk werd Poly Products ingeschakeld om zes prominente, aan het plafond geïnstalleerde hangstoelen te maken, die in de ontvangsthal van het gemeentehuis in ieder geval laten zien dat met biocomposiet inderdaad vormvrij en creatief ontworpen kan worden. De stoelen bestaan uit hennepvezel met een biocoating en transparante biohars, waardoor de gekleurde vezels goed zichtbaar zijn. Een statement van de provincie, die bewust als launching customer wilde optreden.
Biocomposieten fietspad
Het meest recente voorbeeld van gebruik van biocomposiet als constructiemateriaal kent eveneens een provincie als opdrachtgever. De provicie Drenthe kondigde eind januari van dit jaar de komst van een biocomposieten fietspad aan. Het gaat daarbij in eerste instantie om een proefstrook van 200 meter. De test moet uitwijzen in hoeverre de aanlegkosten van biocomposiet daadwerkelijk lager liggen dan die van beton of asfalt. Daarbij wordt het materiaal getest op gladheid en levensduur. De platen voor het fietspad zijn gemaakt van biohars en houtvezels en worden geproduceerd door ingenieursbureau Grontmij. Tjeerdsma houdt zijn hart vast. “Het bericht verbaasde me eerlijk gezegd. Een fietspad van biocomposiet klinkt niet logisch. Het lijkt me dat je daar zoveel milieuvervuilende trucs voor moet uithalen dat het aan het eind van de rekening juist nadelig uitpakt. Ik hoop er het beste van, maar we kunnen het niet gebruiken dat een project veel aandacht genereert en vervolgens mislukt.” De teststrook wordt komende zomer aangelegd, de eerste bevindingen staan gepland voor dit najaar. Het Nederlands-Duitse Interreg-fonds, dat zich richt op vergroting van innovatiekracht en werkgelegenheid in de regio steekt 600.000 euro in het project. Bij succesvolle resultaten is de bedoeling dat er in Emmen een fabriek komt te staan die biocomposieten platen ontwikkelt.
In 2015 won dit biocomposieten gevelelement de innovatieprijs tijdens de internationale composietenbeurs
Kansen met prefab
Zowel Schrama als Tjeerdsma zijn positief over de toekomst. Al geven beiden grif toe dat er nog het een en ander nodig is aan onderzoek en aanpassing om te komen tot een materiaal dat op het gebied van vochtbestendigheid en levensduur te vergelijken is met reguliere materialen of glasvezelversterkt composiet. Volgens Tjeerdsma kan biocomposiet perfect aansluiten bij de huidige ontwikkelingen in de bouw op het gebied van prefab. “Met biocomposiet kunnen grote elementen in één keer worden gemaakt, dat biedt voordelen om bouwelementen te maken. De hars is vormvrij en licht en kan in één stuk worden geproduceerd. Dat sluit ideaal aan bij de ontwikkeling van prefab. Je kunt productievoordeel behalen door in één keer veel elementen te maken.” Ook hier komt de vormvrijheid en lichtheid van composiet als voordeel om de hoek kijken. Het is soms makkelijker om gevels met afwijkende vormen vooraf te construeren in plaats van op locatie. Daarbij is het handig wanneer geprefabriceerde bouwelementen relatief licht zijn.
Een andere conclusie van Tjeerdsma is dat aansluiting gezocht moet worden bij de bestaande industrie. “Een gebrek daaraan stremt de toepassing van biocomposiet. In productiewijze moet het op een gangbare manier aansluiten, het liefst moet het zoveel mogelijk lijken op wat men al kent in de bouw.”
Uit de woorden van Schrama blijkt dat hij had verwacht dat de ontwikkelingen op het gebied van bio based materialen sneller zou verlopen. De stap naar regulier composiet is momenteel in volle gang. En misschien zijn twee stappen in één inderdaad te veel van het goede. Schrama geeft zelf een voorbeeld waaruit dit blijkt. “We ontwikkelen momenteel een zeecontainer van composiet, die lichter is en beter isoleert. In de hele keten, vanaf productie tot 20 jaar gebruik en demontage, kun je door het gewichtsverlies een enorm energievoordeel halen. Omdat glasvezel en koolstof nu nog een hogere sterkte hebben bij hetzelfde gewicht komen biocomposieten hier minder snel in beeld komen. Als we dat oplossen staat niets in de weg om biocomposiet op grote schaal te gaan gebruiken.”
