Slimme eigenschappen voor biobased gevels

De bouwcrisis van de afgelopen jaren bracht een geheel eigen dynamiek of stilstand met zich mee. Tegenslag heeft namelijk twee reacties: willoos ondergaan of wilskrachtig verzet. Daarbij bepaalt je conditie veelal tot welke reactie je in staat bent. Werk je echter samen, dan is de overwinning zoet nabij. Polypyrrol (PPy) als splijtend zwaard in de strijd.

Het wordt nog bijzonderder als je een leger van 22 partijen weet te verzamelen, die met een waaier van wapens (expertises) ten slagveld trekken in het toevoegen van slimme functies aan materialen met de polymeer van milieuvriendelijkheid polypyrrol. De strategie is wel anders. Ná de crisis is de klant voor het bedrijfsleven belangrijker geworden: u vraagt, wij maken. Niet langer moet hij kopen waartoe het aanbod dwingt.

Ook de onderlinge verhouding is veranderd. Opereerden bedrijven voorheen als elkaars halve vijanden en hield het contact op bij de poort op slot, nu waardeert men elkaars kwaliteiten en toont men de eigen verworvenheden achter wijdopen deuren. Bedrijfsvoering is iets geworden van wederzijdse inspiratie in de berouwvolle snik van een innige omhelzing.

Bloemenveld van pluspunten

In de ontwikkelingsgang der tijd is duurzaam bouwen komen bovendrijven als een bloemenveld van pluspunten. Op allerlei terreinen streven partijen innovatieve  ontwikkelingen na, waarvan het niet alleen belangrijk is dat ze in het bouwproces tot hun recht komen, maar elkaar ook gebundeld versterken. Daarbij reiken onderwijs en bedrijfsleven elkaar stevig de hand.

Mieke Oostra, lector Innovatieve technologie in de bouw aan de hogeschool Saxion te Enschede (thans lector Ruimtelijke Transformaties aan de Hanzehogeschool Groningen): ‘Dat proces is twaalf jaar geleden geïnitieerd en is een vast handelingspatroon geworden. Het lag ook wel voor de hand, want onze studenten komen tenslotte in het bedrijfsleven terecht. We zoeken elkaar steeds op en kijken of de vragen die bij bedrijven leven, passen bij gezamenlijk toegepast onderzoek en ons eigen onderwijsprogramma.’ Bovendien is de blik voortdurend op de horizon gericht: wat vraagt de maatschappij in de toekomst?!

Zwart parket

Zo kent Saxion circa veertig lectoraten op talgebied, van fysiotherapie via Engels en bouwkunde tot nanotechnologie. Aan de hogeschool, met vestigingen in Enschede, Deventer en Apeldoorn, studeren ruim 26.000 jonggetalenteerden. Het borrelt en bruist er dus uit alle voegen. Vaak vlinderbuiken plannen volgens menselijke logica: startend in ernstige weloverwogenheid rollercoastert de vrolijke praktijk van het een naar het ander. Zo begon het PPy-onderzoek jaren geleden met een vraag uit Duitsland, vertelt Michael Sailer, senior-onderzoeker bij Saxion. ‘Een vloerenbedrijf wilde zwart parket, maar anders dan via laklagen erop. Het idee was dat met polypyrrol te doen. Deze biopolymeer bleek echter veel meer goede eigenschappen te bezitten dan dat het een materiaal alleen de kleur zwart geeft.’ En zo ging het karretje rollen. ‘Soms zijn het maar kleine vragen die tot grotere ontwikkelingen leiden.’

‘Ten aanval!’

Oostra en Sailer kennen elkaar al lang, al van de tijd toen ze beiden bij TNO in Delft werkten. En daar kwam, in 2011, de achtbaan van ideeën over PPy verder op snelheid toen enkele bedrijven uit de bouw ermee in aanraking kwamen. De stof heeft eigenschappen van brandvertraging, uv-bescherming, waterafstoting, zelfheling, schimmelwering, stralingsabsorptie (voor bijvoorbeeld wifi-vrije ruimtes) en elektrische geleiding. Behandel je biobased materialen met deze stof, dan ontstaat er dus een klasse van nieuwe mirakelmaterialen voor menige bouwverbazing, was de verwachting.
Van 2011 tot 2014 kwam een samenwerking uit de contour van kennisinstellingen, architecten, bouwbedrijven en projectontwikkelaars, die een zoekactie startten naar duurzame productoplossingen. Het ‘Ten aanval!’ klonk tijdens een vergadering op 11 november 2014, waarbij meer dan zestig partijen aanwezig waren. Daarvan gaven 22 uiteindelijk gehoor aan het marsbevel; zie kader Deelnemende partijen.

Resource efficiency

Van scholier tot senior weet iedereen tegenwoordig dat de hoeveelheid grondstoffen wereldwijd beperkt is, terwijl we er steeds meer van nodig hebben, gezien de toename van de wereldbevolking naar 8-10 miljard mensen in 2050 en de flankerende grondstoffenverslinding der stijgende welvaart. Dit veronderstelt in ieder geval resource efficiency: het efficiënte gebruik van grondstoffen, gunstig voor de milieu-impact en passend bij de circulaire economie. Dat kan door er zuinig mee om te gaan, maar ook door ze kwalitatief te verbeteren met extra eigenschappen: minder materiaal, meer waarde. En dan gaat het vooral om biobased grondstoffen als hout, bamboe en biocomposieten, en textiel. Het onderzoek spoort dus helemaal met het Europese beleid dat na The Roadmap to a Resource Efficient Europe in 2011 is vastgelegd in de Europe 2020 Strategy. Ook het Nederlandse kabinet stimuleert de transitie naar een biobased economie. Een grondstoffenakkoord komt eraan.

Bijdetijdse producten

Dat pad is de groep van 22 dus gaan bewandelen. In de lange voorbereiding van 2011 tot 2014 is het onderzoeksplan aangevlijmd, zodat de uitwerking zonder aha-ergernissen zou verlopen. Het Lectoraat Innovatieve technologie in de bouw van het Kenniscentrum Leefomgeving aan de hogeschool Saxion te Enschede nam de coördinatie op zich. Onderzoeksleidster Mieke Oostra en Michael Sailer hadden hier inmiddels een nieuwe (deeltijd)baan gevonden. Het Nationaal Regieorgaan Praktijkgericht Onderzoek SIA gaf subsidie via het programma RAAK-mkb. Deze regeling financiert gezamenlijke projecten van hogescholen en mkb. Doel is het bevorderen van kennisuitwisseling om de innovatiekracht van bedrijven te versterken en het onderwijs bij het onderzoek te betrekken. En het moet bijdetijdse producten opleveren volgens de laatste duurzaamheidsstand.

Gevelbekleding

Om niet meteen in het moeras van multimogelijkheden te verzinken, is ervoor gekozen de slimme eigenschappen van polypyrrol te bekijken op de toepassing gevelbekleding. Zo heet dan ook het project, waarvoor twee jaar is uitgetrokken (september 2015 – september 2017): Polypyrrol. Adding smart functions to biobased façades. Door alle expertises van de 22 bij elkaar te voegen is succes feitelijk verzekerd. Behalve de ethische instelling van een duurzaam bouwende maatschappij speelt ook de commerciële instelling van opboksen tegen verouderde producten van onduurzaamheid uit lagelonenlanden een rol. In de twee jaar moet een overzicht van bruikbare functies worden samengesteld en bewust worden verkend op hun potentie voor de bouw, inclusief proefopstellingen. Het hele proces gebeurt in steeds wisselende clusters. Daarbij wast de ene hand de andere: mkb’ers willen dolgraag biomaterialen ontwikkelen, architecten, aannemers en projectontwikkelaars willen er dolgraag mee bouwen.

Zes werkpakketten

Projectleider Andries van Eckeveld (Innovita): ‘Het project is opgedeeld in zes werkpakketten. De eerste drie behelzen vooral het voortraject van mogelijkheden op een rij te zetten, appliceren polypyrrol op biomaterialen, beoordelen ontstane materiaaleigenschappen, met name de brandvertraging, en verkenning andere functies van de stof.’ De vele handen van studenten maken in het laatste geval het werk licht. Oostra: ‘In de medische hoek is al veel onderzoek gedaan naar polypyrrol, in de bouw staan we nog aan het begin. Studenten doen daarom allerlei onderzoekjes naar eigenschappen om te zien wat we er in de bouw mee kunnen.’ Dat zijn best exclusieve onderwerpen, zoals elektromagnetische straling, elektrische geleiding en kleurmogelijkheden anders dan zwart. Met PPy kun je ook vliegtuigen onzichtbaar maken voor radar. Maar wat kun je ermee in de bouw? ‘Daarom zijn ook architecten bij het project betrokken. Zij zijn altijd op zoek zijn naar nieuwe dingen.’
Sailer waaschuwt: ‘De stof heeft wel veel interessante eigenschappen, maar de werking is beperkt. Versterking daarvan is zeker een even voornaam aandachtspunt.’

Kopgevel met PPy-producten

‘De werkpakketten vier en vijf,’ vervolgt Van Eckeveld, ‘richten zich op de praktijk met de ontwikkeling van prototypen en bijbehorende detaillering. Zo komt er in Deventer een kleine proefwoning, waarvan de kopgevel wordt ingevuld met PPy-producten.’ Studenten ontwerpen de gevel (25-30 m2), die na realisering wordt gemonitord. Het is op termijn zeker ook de bedoeling méér unique application points van PPy in één product te verenigen. Dan is je positie op de veelal conservatieve bouw- en houtmarkt het sterkst. Van Eckeveld: ‘Er zit steeds een ontwerp- en een technologische kant aan. Om succes te hebben, moet je dat slim uitspelen met architecten én techneuten.’

Presentatie op Houtdag

Werkpakket zes is zeer belangrijk: dat gaat over de kennisverspreiding, waarvoor ook Het Houtblad zich onlangs, als 23ste partner, heeft aangesloten. Een van de publiciteitspodia is Houtdag 2016. Mieke Oostra presenteert op die dag polypyrrol met zijn eigenschappen en de eerste onderzoeksresultaten. Zij doet dat samen met twee pitschende vertegenwoordigers van deelnemende partijen.
Na afloop van het project wordt een volgend traject gestart, waarin de praktijk de theorie overschaduwt. Voor nu en straks geldt dat het geloof in milieuvriendelijke multimaterialen een zekerheid van ontwikkelingen moet zijn, die je nog niet ziet, maar wel verwacht. Dat lukt het best met een keten van partners. Eendracht maakt macht!

Deelnemende partijen

Het projectteam bestaat uit partijen die complementerende rollen in de bouwketen vervullen. Tijdens en na de projectperiode wordt nog naar uitbreiding gezocht.