IM20231NL

Page 1

Nummer 1 2023

MYSTERIE VAN AFBROKKELENDE IERSE HUIZEN OPGELOST WAAROM WAS ROMEINS BETON ZO DUURZAAM?

KVK INNOVATIE TOP 100

'ROMEINSE' PV-DAKPANNEN

INDUSTRIEEL AFVAL OP DE KAART

4TU.HTM Research Programme New Horizons in Designer Materials | Visibility and accessibility of Materials Science & Engineering | Annual symposium Dutch Materials | 4TU.Joint Materials Science Activities | web application http://hightechmaterials.4tu.nl www.4tu.nl/htm @4TU_HTM High-Tech Materials form the key to innovative and sustainable technology http://hightechmaterials.4tu.nl Select key words and find relevant materials scientists or research groups within 4TU.

Innovatieve Materialen is een vaktijdschrift over ontwikkelingen op het gebied van duurzame, innovatieve materialen en/of de toepassing daarvan in bijzondere constructies. Innovatieve Materialen werkt nauw samen met Stichting MaterialDesign

Uitgeverij

SJP Uitgevers

Postbus 861

4200 AW Gorinchem tel. (0183) 66 08 08 e­mail: info@innovatievematerialen.nl www.innovatievematerialen.nl

Hoofdredactie: Gerard van Nifterik

Advertenties

Drs. Petra Schoonebeek e­mail: ps@innovatievematerialen.nl

Een digitaal abonnement in 2023 (6 uitgaven) kost € 44,25 (excl. BTW)

KIVI­leden en studenten: € 25,­ (excl. BTW)

Een papieren abonnement in 2023 kost € 78,75 (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.

Innovatieve Materialen platform:

Dr. ir. Fred Veer, prof. ir. Rob Nijsse (Glass & Transparency Research Group, TU Delft), dr. Bert van Haastrecht (M2I), prof. Wim Poelman, dr. Ton Hurkmans (MaterialDesign), prof.dr.ir. Jos Brouwers, (Faculteit Bouwkunde, Leerstoel Bouwmaterialen, TU Eindhoven), prof.dr.ir. Jilt Sietsma, (4TU.HTM/ Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen, 3mE); Kris Binon (Flam3D), Guido Verhoeven (Bond voor Materialenkennis/SIM Flanders, Prof. dr. ir. Christian Louter (Institut für Baukonstruktion Technische Universität Dresden).

4 Zwitsers lossen mysterie van afbrokkelende Ierse huizen op In het graafschap Donegal, Ierland, heeft afbrokkelend beton jarenlang enorme schade aangericht aan duizenden huizen, wat leidde tot onrust onder de bevolking, protesten, demonstraties en zelfs heftige discussies in het parlement. Een taskforce van de overheid houdt zich sinds april 2016 bezig met de kwestie. Zwitserse experts van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en ­technologie (Empa) denken nu echter dat de oorzaak te hebben gevonden.

6 Waarom was Romeins beton zo duurzaam?

Wetenschappers proberen al tientallen jaren te achterhalen wat het geheim is van Romeins beton en vooral de betonnen constructies die bijzonder zware omstandigheden hebben doorstaan. Al tweeduizend jaar blijkt het materiaal nagenoeg onverwoestbaar en de vraag is: ‘hoe komt dat?’ Een internationaal team van onderzoekers1 zegt nu te hebben ontdekt dat de de truc zit in het gebruik van ongebluste kalk in het betonmengsel.

10 Betonnen superriffen

In Denemarken werken wetenschappers en kunstenaars momenteel aan een kunstmatig rif van nieuw ontwikkeld beton. Het project 'Super Rev' (Super Reefs) heeft tot doel 55 vierkante kilometer riffen voor de Deense kust te herstellen.

18 KVK Innovatie Top 100 2022

KVK presenteert elk jaar de KVK Innovatie Top 100, een etalage vol succesvolle innovaties uit het midden­ en kleinbedrijf. De kracht van de KVK Innovatie Top 100, is volgens de organisator van de lijst, te laten zien waartoe het Nederlandse mkb in staat is. Aan de KVK Innovatie Top 100 is bewust geen (geld)prijs verbonden. De afgelopen vijftien jaar is deze prijs uitgegroeid tot de grootste en belangrijkste innovatieprijs voor het mkb. De nieuwe ranglijst werd eind 2022 bekendgemaakt en bevatte ook dit jaar een flink aantal innovaties op het gebied van materialen en materiaaltoepassingen.

26 'Romeinse' PV-dakpannen

Het Europese POCITYF programma besteedde eind december aandacht aan een bijzonder project in het Archeologisch park van Pompeï. POCITYF is een project van de Europese Unie om historische steden groener, slimmer en leefbaarder te maken. Probleem van historische locaties is dat het lastig is om te verduurzamen, zonder in conflict te komen met de esthetische uitstraling van zo’n locatie. Zonnepanelen op een dak van een Romeinse tempel zijn natuurlijk geen gezicht. Waarom dan geen ‘onzichtbare’ dakpannen?

30 Vorm veranderen met een druk op de knop

Programmeerbare materialen kunnen hun eigenschappen op een gecontroleerde en omkeerbare manier veranderen met een druk op de knop, waarbij ze zich onafhankelijk aanpassen aan nieuwe omstandigheden. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om comfortabele stoelen of matrassen te maken die doorligwonden voorkomen.

32 Industrieel afval op de kaart

Zichtbaar maken waar bedrijfsafval terecht komt. Dat was de uitdaging voor promovenda aan de TU Delft Rusnė Šilerytė. Vaak kan dit afval hergebruikt worden, maar dat gebeurt veel te weinig. ‘Er zijn veel gegevens beschikbaar, maar die moeten vanuit een ander perspectief worden bekeken’, zegt de onlangs gepromoveerde Rusnė Šilerytė.

INHOUD INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
Omslag: Novel Gray wint Sustainability Isola Design Award, pagina 8

Biochar: CO 2 vastleggen als isolatiemateriaal

Onderzoekers van de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalkunde en Technologie Empa willen een nieuw type isolatiemateriaal ontwikkelen uit plantaardige grondstoffen dat de CO2 permanent kan binden. Daarmee zou de bouwsector haar CO2­footprint aanzienlijk kunnen verbeteren. Volgens Empa is de bouw een van de belangrijkste aanjagers van de wereldwijde klimaatverandering. Het is verantwoordelijk voor ongeveer 40 procent van het wereldwijde energieverbruik, voor 30 procent van de uitstoot van broeikasgassen en voor 36 procent van het geproduceerde afval in de EU.

Een nieuw onderzoeksproject van een team van wetenschappers onder leiding van Jannis Wernery van Empa's Building Energy Materials and Components Lab wil CO2 op lange termijn binden in nieuw

ontwikkelde isolatiematerialen. Het idee is om plantaardige grondstoffen ­ idealiter afvalproducten uit de land­ en bosbouw ­ om te zetten in isolatiemateriaal voor gebouwen. Het grootste deel van de in de biomassa gebonden koolstof kan door een speciale warmtebehandeling permanent worden gefixeerd. Het blijft gebonden als ‘biochar’ gedurende de hele levensduur van het gebouw ­ en zelfs ver daarna. Zodra de gebouwen zijn gesloopt, kan de biochar worden gebruikt in de landbouw als permanente bodemverbeteraar.

Volgens Wernery moet er echter nog veel gebeuren voordat het idee in de praktijk kan worden toegepast. Zo is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle ingrediënten van de nieuwe isolatiematerialen geschikt zijn voor later gebruik als ‘meststof’. Bovendien moet een verkoopbaar isolatiemateriaal ook op

het vlak van thermische isolatie kunnen concurreren met bestaande isolatieproducten en bovendien brandveilig zijn. Toch is Wernery ervan overtuigd dat op biochar gebaseerde isolatie de CO2­balans van Zwitserland in de toekomst aanzienlijk zou kunnen verbeteren. Uit een eerste analyse blijkt dat een realistische gedeeltelijke vervanging van conventioneel isolatiemateriaal zoals EPS of steenwol door biochar op jaarbasis een besparing van maar liefst een half miljoen ton CO2­equivalenten kan opleveren. Dit door uitstoot tijdens de productie van de conventionele materialen te vermijden, maar ook door langdurige opslag van CO2 in de biochar; wat overeenkomt met meer dan één procent van de totale uitstoot van broeikasgassen in Zwitserland.

2 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Meer bij Empa> Biochar wordt in de bouw gebruikt als isolatiemateriaal en kan CO2 uit de atmosfeer verwijderen (Afbeelding: Empa)

Ontdekking Europa’s grootste afzetting zeldzame aardmetalen

Het Zweedse mijnbouwbedrijf LKAB heeft significante afzettingen van zeldzame aardmetalen ontdekt in de omgeving van Kiruna, metalen die onder meer essentieel zijn voor de productie van elektrische voertuigen en windturbines. LKAB zou nu een miljoen ton aan zeldzame aardmetalen hebben ontdekt in de zogenaamde Per Geijer­afzetting ten noorden van KLAB’s Kiruna­mijn. Er worden momenteel geen zeldzame aardmetalen gedolven in Europa, terwijl de vraag naar verwachting juist drastisch zal toenemen als gevolg van verdergaande elektrificatie. Volgens de inschatting van de Europese Commissie zal de vraag naar zeldzame aardmetalen voor onder meer elektrische auto’s en windturbines tegen 2030 meer dan vervijfvoudigd zijn. Europa is bovendien afhankelijk van de invoer van deze mineralen, waar China de markt volledig domineert. De vrees bestaat dat er tekorten aan zulke

materialen de wereldwijde strijd tegen CO2­uitstoot en klimaatverandering zullen belemmeren.LKAB is inmiddels begonnen met het voorbereiden van een kilometerslange schacht op een diepte van ongeveer 700 meter in de bestaande Kiruna­mijn om de afzettingen verder te kunnen onderzoeken.

Het plan is om in 2023 een aanvraag voor een exploitatieconcessie te kunnen indienen.

‘Circulair gebruik aggregaten loont’

Als circulair gebruik van aggregaten ­ toeslagmaterialen ­ zou worden verhoogd van 7 tot 20 procent, kan dat alleen al in Europa een jaarlijkse besparing opleveren van € 6 miljard en 546 miljoen ton jaarlijks geproduceerde toeslagstoffen als zand, grind, steenslag en andere soortgelijke delfstoffen.

Elk jaar produceert Europa 4,2 miljard ton aggregaten, maar slechts zeven procent daarvan is momenteel circulair. In het nieuwe Urban Insight­rapport ‘Circular materials in infrastructure ­ The road to a decarbonised future’, laat Sweco

zien dat twintig procent haalbaar is en enorme voordelen oplevert. De kosten en klimaatimpact worden verlaagd, het landschap wordt minder aangetast. Omdat er minder groeves nodig zijn, hoeven er minder (schaarse) hulpbronnen te worden gebruikt, is er minder transport nodig en ontstaat er minder vervuiling en CO2­uitstoot.

Het rapport is te downloaden op de website van Sweco>

3 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS

Zwitsers lossen het mysterie van afbrokkelende Ierse huizen op

In het graafschap Donegal, Ierland, heeft afbrokkelend beton jarenlang enorme schade aangericht aan duizenden huizen, wat leidde tot onrust onder de bevolking, protesten, demonstraties en zelfs heftige discussies in het parlement. Een taskforce van de overheid houdt zich sinds april 2016 bezig met de kwestie.

Tot nu toe gingen onderzoekers ervan uit dat de problemen werden veroorzaakt door een te hoog micagehalte in het beton, waarvan wordt aangenomen dat het de vorstschade verergert. Zwitserse experts van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en ­technologie (Empa) denken nu echter dat de oorzaak ergens anders moet worden gezocht. Gedetailleerde onderzoeken van betonmonsters van vier getroffen huizen toonden aan dat een mineraal genaamd

pyrrhotiet, bestaande uit ijzer en zwavel, in grote hoeveelheden aanwezig is in het bouwmateriaal ­ en veroorzaakt blijkbaar een rampzalige opeenvolging van reacties in het beton. Op 15 november vorig jaar, gaf Andreas Leemann, hoofd van Empa's onderzoeksgroep Concrete Technology, een presentatie in Letterkenny, waar hij de resultaten van onderzoek naar het onstabiele beton toelichtte. Het onderzoek werd uitgevoerd door in samenwerking met Ulster University.

Wanneer pyrrhotiet in de cementpasta van beton wordt geoxideerd door zuurstof, komt er zwavel vrij, wat weer leidt tot de vorming van ettringiet. Dit mineraal wordt hoe dan ook gevormd wanneer cement uithardt ­ maar de extra vorming van ettringiet leidt tot uitzetting, wat uiteindelijk scheuren in het beton veroorzaakt. Als er meer zwavel vrijkomt, wordt het

4 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Empa-onderzoeker Andreas Leemann praat in Ierland met de media over de onderzoeksresultaten van Empa (Foto: Paul Dunlop/Ulster University)

mineraal thaumasiet gevormd. Dit proces vermindert de sterkte van het beton door het oplossen van belangrijke bestanddelen, zoals calciumsilicaathydraten, en kan uiteindelijk leiden tot desintegratie van het bouwmateriaal.

Na uitgebreid onderzoek bleek uiteindelijk dat vorst geen, of in het beste geval een ondergeschikte rol speelde bij de betonschade.

Maar waarom was de nieuwe verklaring vanwege het pyrrhotietgehalte en de gevolgen ervan eerder over het hoofd gezien? Volgens Andreas Leemann wordt met deze mogelijkheid eenvoudigweg geen rekening gehouden in de relevante Ierse bouwverordening IS 465. De overeenkomstige EU­norm EN 12620 schrijft daarentegen voor dat er rekening moet worden gehouden met het pyrrhotietgehalte in de bouwmaterialen in het zwavelgehalte.

Analyses van het aggregaat van het beton in monsters van vier huizen toonden aan dat de zwavelwaarden een factor vier tot zeven hoger waren dan de toegestane EU­grenswaarde.

Inmiddels wordt de schade (inclusief schadevergoedingen) geschat op drie miljard euro.

Inmiddels is bekend gemaakt dat de meest getroffen huiseigenaren in een eerste stap tot € 20.000,­ aan hulp krijgen, bijvoorbeeld om te verhuizen en een tijdelijke woonruimte te vinden of om hun bezittingen op te slaan.

Tekst gebaseerd op een artikel van empa.ch>

WE

5 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Word nu lid op natuurmonumenten.nl en ontvang 4 x per jaar het magazine Puur Natuur
KUNNEN NIET ZONDER NATUUR
Schimmelschade in een van de getroffen woningen als gevolg van betonschade aan de muren (Foto: Andreas Leemann/Empa) Klaar voor de sloop: schade aan een getroffen huis toont de omvang van de bouwcrisis en benadrukt de dreigende reparatiekosten (Foto: Andreas Leemann/Empa)

Waarom was Romeins beton zo duurzaam?

Wetenschappers proberen al tientallen jaren te achterhalen wat het geheim is van Romeins beton en vooral de betonnen constructies die bijzonder zware omstandigheden hebben doorstaan. Al

tweeduizend jaar blijkt het materiaal nagenoeg onverwoestbaar en de vraag is: ‘hoe komt dat?’ Een internationaal team van onderzoekers1 zegt nu te hebben ontdekt dat de

de truc zit in het gebruik van ongebluste kalk in het betonmengsel.

De onderzoekers kwamen op het spoor van het Romeinse proces door zogenaamde klasten, een soort kalk­insluitsels die in eerder onderzoek werden afgedaan als het resultaat van onzorgvuldig mengen. Door monsters van dit oude beton nader te bestuderen, stelden het team vast dat de witte insluitsels inderdaad waren gemaakt van verschillende vormen van calciumcarbonaat. En spectroscopisch onderzoek leverde aanwijzingen op dat deze bij extreme temperaturen waren gevormd, zoals te verwachten was van de exotherme reactie die werd veroorzaakt door ongebluste kalk te gebruiken in plaats van of naast de gebluste kalk in het mengsel.

Rechts: de elementen in kaart van een fragment van 2 cm oud Romeins beton (rechts) verzameld op de archeologische vindplaats van Privernum, Italië (links) (calcium: rood, silicium: blauw, aluminium: groen). Een calciumrijke kalksteen (in rood), die verantwoordelijk is voor de zelfherstellende eigenschappen van dit oeroude materiaal, is duidelijk zichtbaar in het onderste deel van de afbeelding. (Illustratie afkomstig van de onderzoekers)

‘Heet mengen,’ concludeerde het team, was eigenlijk de sleutel tot het superduurzame karakter van Romeins beton. ‘Heet mengen’ heeft volgens de onderzoekers twee belangrijke voordelen. Ten eerste, wanneer het beton tot hoge temperaturen wordt verwarmd, zijn chemieën mogelijk die niet mogelijk zijn als

6 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS

je alleen gebluste kalk gebruikt, waardoor hoge­temperatuur­geassocieerde verbindingen worden geproduceerd die anders niet zouden worden gevormd. Ten tweede verkort deze verhoogde temperatuur de uithardings­ en uithardingstijden aanzienlijk, aangezien alle reacties worden versneld, waardoor een veel snellere constructie mogelijk is.

Tijdens het hete mengproces ontwikkelen de kalkclasten een karakteristieke brosse nanodeeltjesarchitectuur, waar­

door een gemakkelijk gebroken en reactieve calciumbron ontstaat, die, zoals het team voorstelde, een kritische zelfherstellende functionaliteit zou kunnen bieden. Zodra zich kleine scheurtjes in het beton beginnen te vormen, kunnen deze zich bij voorkeur door de kalkclasten met een groot oppervlak verplaatsen. Dit materiaal kan vervolgens reageren met water, waardoor een met calcium verzadigde oplossing ontstaat, die kan herkristalliseren als calciumcarbonaat en de scheur snel kan vullen, of kan

Stroom uit een boom

Wetenschappers van het KTH Royal Institute of Technology in Stockholm zijn erin geslaagd om elektriciteit op te wekken uit hout, door gebruik te maken van waterbewegingen in de poreuze vaatstructuur, een proces dat in de biologie transpiratie wordt genoemd. Transpiratie is de afgifte van waterdamp door planten (vegetatie) aan de atmosfeer in hun omgeving. Planten nemen het water in vloeibare vorm op via hun wortels, en verliezen water in gasvormige toestand langs de huidmondjes op de bladeren. Een klein deel van het water (ongeveer 1 procent) dat door de wortels van de plant wordt opgenomen blijft in de plant. De rest van het water transpireert vanaf de bladeren in de atmosfeer. Het proces produceert echter ook een minieme hoeveelheden elektriciteit. De hoeveelheid elektriciteit wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals oppervlakte, porositeit (dichtheid), oppervlaktelading, hoe gemakkelijk water door het materiaal kan gaan en de wateroplossing zelf. De onderzoekers KTH hebben nu geprobeerd de opbrengst van bio­elektriciteit te vergroten door met nano­engineering de eigenschappen van het hout te optimaliseren. Door het poreuze cellulosenetwerk van hout te behandelen met natriumhydroxide en een aantal chemische functionaliteiten te introduceren bleek de spanning tien keer hoger te worden dan in gewoon

hout. Door verdere optimalisatie van het pH­verschil tussen hout en water bleek een opmerkelijk uitgangsvermogen van 1,35 µW cm−2 te worden bereikt. De stroomopwekking kan volgens de onderzoekers eenvoudig worden opgeschaald door grotere monsters te gebruiken of kleinere in serie te schakelen. Het resultaat van dit werk maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van duurzame energiesystemen door biomaterialen te

reageren met puzzolane materialen om het composietmateriaal verder te versterken. Deze reacties vinden spontaan plaats en genezen daardoor automatisch de scheurtjes voordat ze zich uitbreiden. De onderzoekers denken dat hun ontdekking bouwen met beton duurzamer en milieuvriendelijker kan maken.

Bron: MIT News>

1 MIT en Harvard University in de VS, DMAT (Italië), Istituto Meccanica dei Materiali (Zwitserland)

gebruiken via een schaalbare en groene nano­engineeringtechnologie.

Het artikel ‘Advancing Hydrovoltaic Energy Harvesting from Wood through Cell Wall Nanoengineering’ werd in November 2022 gepubliceerd in Advanced Functional Materials. It is online>

Meer bij KTH>

Uiterst linksboven natuurlijk hout. De drie stukken hout aan de rechterkant hebben verschillende soorten behandelingen ondergaan die een groter oppervlak en kleinere poriën geven, die zorgen voor een snelle watertransport door het materiaal (Foto: Jonas Garemark/‘Advancing Hydrovoltaic Energy Harvesting from Wood through Cell Wall Nanoengineering’)

7 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS

Novel Grey wint Sustainability Isola Design Award

Novel Grey heeft op 23 januari de Sustainability Award gewonnen van de belangrijke Milanese Isola Design Awards. Van de twaalf categorieën: Meubels, Zitmeubelen, Verlichting, Tafelgerei, Textiel, Product, Materiaal, Mobiliteit, Duurzaamheid, Digitaal, Outdoor, Innovatie, Novel Grey ontving de Award voor Duurzaamheid.

Novel Grey gebruikt voor haar producten geopolymeren, anorganisch polymeren, die als ze worden geactiveerd, veranderen in een keten van moleculen met cementachtige eigenschappen. Geopolymeren hebben vergelijkbare eigenschappen als gewoon beton, maar een veel lagere CO2­belasting dan cement, het hoofdbestanddeel van gewoon beton. Bij de productie van één kilo cement komt één kilo CO2 vrij; terwijl dat bij geopolymeren vrijwel nihil is. Geopolymeren worden gemaakt van lokale grondstoffen zoals klei, rivierslib, maar ook van restproducten van de staalindustrie en zelfs van biobased restproducten.

Door gebruik te maken van geopolymeren, zegt Novel Grey de ecologische voetafdruk van beton met 76 procent te verminderen. De tegels worden in allerlei vormen gegoten en worden bij kamertemperatuur uitgehard, wat ook bespaart op uithardingsenergie.

Novel Grey is door Beton­Lab in 2022 opgericht als label voor exclusieve, handgemaakte wandtegels van duurzaam beton. De wandtegels onderscheiden zich volgens de ontwerpers niet alleen door het duurzame materiaal, maar ook door de bijzondere vormgeving en tactiliteit.

Novel Gray/Beton lab>

8 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS

ERC Consolidator Grant voor levende composieten

Universitair hoofddocent Aerospace

Structures and Materials dr. Kunal Masania ziet een wereld voor zich waarin stijve, lichtgewicht composiet constructiematerialen letterlijk gaan leven. Hij laat zich daarbij niet alleen inspireren door de natuur bij het ontwerpen van de microstructuren van materialen, hij integreert ook daadwerkelijk levende organismen in het materiaal. Door deze link met de biologie kunnen lichtgewicht composietmaterialen, zoals bijvoorbeeld gebruikt in de luchtvaart, zichzelf aanpassen aan omstandigheden, zoals belasting of schade. De European Research Council heeft Masania een ERC Consolidator Grant van twee miljoen Euro toegekend voor zijn onderzoeksvoorstel AM­IMATE. Dit onderzoek naar levende composieten kan leiden tot baanbrekende technologie om de luchtvaart te verduurzamen.

Levende composieten

Biologische materialen passen zich voortdurend moeiteloos aan hun omgeving aan onder meer door hun opmerkelijke mechanische eigenschappen.

ERC Consolidator Grant

De ERC­Consolidator subsidies van twee miljoen euro zijn bedoeld ter ondersteuning van excellente hoofdonderzoekers in het carrièrestadium waarin zij hun eigen onafhankelijke onderzoeksteam of ­programma nog aan het consolideren zijn. Hoofdonderzoekers moeten aantonen dat hun wetenschappelijke voorstel baanbrekend, ambitieus en haalbaar is. De onderzoeksprogramma’s hebben een looptijd van vijf jaar.

Masania: 'Sommige schimmels vormen bijvoorbeeld ontzettend uitgebreide netwerken die zichzelf in een mum van tijd kunnen herstellen als er een verbinding wordt verbroken.' De huidige technische constructiematerialen, zoals lichtgewicht composietmaterialen gebruikt in de luchtvaart, kunnen zich maar beperkt aanpassen aan en zichzelf versterken onder belasting of zichzelf ‘genezen’ na schade. Om veiligheidsredenen moeten constructies met deze materialen altijd steviger ­ en dus zwaarder ­ zijn dan strikt noodzakelijk. De ERC Consolidator Grant stelt Kunal Masania in staat om het reactievermogen van biologische systemen toe te passen in stijve, lichtgewicht composietmaterialen. Als een van de eerste onderzoekers ter wereld wil Masania levende composieten creëren voor gebruik in de luchtvaart. Met innovatieve fabricagetechnieken als 3D­printen kunnen deze materialen ook echt geproduceerd worden.

Het gebruik van levende composieten kan op twee manieren een bijdrage leveren aan het verduurzamen van de luchtvaart. De nieuwe microstructuren maken het mogelijk om ander, duurzamer natuurlijk materiaal, zoals hout, te gebruiken. Maar daarnaast kan het zelfherstellende en aanpassende vermogen van de materialen strenge ­ en zwareveiligheidsmaatregelen overbodig maken en zorgen voor lichtere vliegtuigen.

Tekst: TU Delft>

9 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Video
Universitair hoofddocent Aerospace Structures and Materials (TU Delft) dr. Kunal Masania

Betonnen superriffen

In Denemarken werken wetenschappers en kunstenaars momenteel aan een kunstmatig rif van nieuw ontwikkeld beton. Het project 'Super Rev' (Super Reefs) heeft tot doel 55 vierkante kilometer riffen voor de Deense kust te herstellen. De drijvende kracht achter het project is een internationale groep kunstenaars ­ Superflex ­ die samen met

de Technische Universiteit Denemarken (DTU) onderzoekt of het mogelijk is om van nieuw ontwikkeld beton een steenrif te maken. Dat is nodig omdat er de afgelopen 100 jaar 8,3 miljoen kubieke meter stenen zijn verwijderd om Deense havens uit te breiden en beton te maken. Volgens een studie van DTU Aqua komt dit overeen met het verwijderen

van 55 vierkante kilometer leefgebied voor dieren en planten. Voordeel van beton is dat het goed vormbaar is en niet alleen verantwoordelijk is voor CO2­emissies tijdens het fabricageproces, maar tijdens de levensduur ook CO2 opneemt. Daarbij ontstaat een kalkachtige oppervlaktelaag die enige gelijkenis vertoont met het oppervlak van koraalriffen en een daarmee een min of meer natuurlijke broedplaats vormt voor zeedieren.

De onderzoekers van DTU hebben inmiddels drie verschillende betonvarianten getest. Aan één betonvariant is een pigment toegevoegd dat het kunstmatige rif roze kleurt, wat volgens Superflex de favoriete kleur is van verschillende organismen. Een ander type beton bestaat uit cement met toegevoegde gerecycleerde grondstoffen afkomstig van de baksteenindustrie, wat een bruin materiaal oplevert. In het derde betonvariant hebben de onderzoekers cement gedeeltelijk vervangen door op hoog vuur gebakken Deense klei, waardoor in dit geval een oranje kleur ontstaat. Ook onderzoeken de projectpartners of beton uit andere projecten hergebruikt kan worden.

10 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Het project 'Super Rev' heeft tot doel 55 vierkante kilometer riffen voor de Deense kust te herstellen (Foto: DTU) De DTU-onderzoekers testen drie verschillende betonvarianten

DTU is intussen ook betrokken bij een soortgelijk project (Living Port) in het Portugese Puerto de Vigo waarbij wordt samengewerkt met ECOncrete, een bouwbedrijf dat nieuw beton en betonelementen ontwikkelt. Het proefproject is gefinancierd door Horizon 2020 van de EU en heeft onlangs de categorie 'Infrastructuur' gewonnen bij de World Sustainability Awards.

Een ander project wordt uitgevoerd in Køge, waar DTU helpt om een rijk visle­

ven op de zeebodem van Køge Bay tot stand te brengen, ook door middel van betonnen riffen.

De bedoeling is overigens dat de projecten niet alleen ten goede komen aan het maritieme leven en het vergroten van de biodiversiteit, maar ook dat de bouwsector de ervaring kan gebruiken voor toekomstige kustbeschermingsprojecten, bruggen, tunnels en offshore windmolenparken.

Slimme zonnegevel wint de Watt d'Or Energieprijs

Zonnegevelpanelen ontwikkeld door de groep die werkt onder ETH­professor Arno Schlüter volgen de positie van de zon aan de hemel en oogsten op deze manier meer energie. De technologie is inmiddels bekroond met de Watt D'Or Energieprijs

De Watt d'Or Award wordt elk jaar begin januari uitgereikt door het Zwitserse Federale Bureau voor Energie. Het wordt toegekend aan de best presterende innovatie op het gebied van energie.

Net als zonnebloemen volgen de lichtgewicht panelen van de adaptieve zonnegevel de zon en maximaliseren zo de hoeveelheid opgewekte energie. Tegelijk kunnen ze net als slimme jaloezieën de blootstelling aan zonlicht reguleren. Afhankelijk van de buitentemperatuur en het gebruik van een ruimte zorgen ze voor schaduw of laten ze juist zonnestralen door, waardoor energie wordt bespaard die anders nodig zou zijn voor verwarming of koeling.

Er zijn inmiddels al prototypes van de gevel toegepast in Empa's NEST­innovatiegebouw in Dübendorf1. De start­up firma Zurich Soft Robotics, opgericht begin 2022, werkt nu aan het op de markt brengen van de gevelpanelen onder de naam Solskin.

1 Meer over het NEST-innovatiegebouw van Empa is HIER te vinden>

ETH Zurich>

11 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
(Foto: ETH Zürich/Arno Schlüter) Meer bij DTU> Video

Sneller, goedkoper, schoner:

Low-Pressure Casting van aluminium onderdelen

Aluminium speelt een sleutelrol bij het verminderen van het gewicht van een auto en helpt dus ook om het brandstofverbruik te reduceren. Een moderne auto bevat grote hoeveelheden aluminium en het gebruik van het metaal neemt toe. Het is dus belangrijk om het materiaal zo optimaal mogelijk te benutten. Een nieuwe giettechnologie, Low­Pressure Casting (LPC), ontwikkeld in Noorwegen, maakt het mogelijk om aluminium bouten met hoogwaardige eigenschappen te gieten.

Voordeel daarvan is dat gieten de productie van aluminium auto­onderdelen goedkoper maakt en daarbij milieuvriendelijker en efficiënter is. Het voorkomt bovendien verspilling van grondstoffen. De giettechnologie is ontwikkeld door de aluminiumproducent Hydro en wordt uitgevoerd onder vacuüm. Om de mogelijkheden van de technologie te onderzoeken en te demonstreren, werden de Noorse onderzoeksorganisatie SINTEF en aluminium automotive fabrikant Raufoss Technology uitgenodigd deel te nemen

aan HyForge­project van Hydro. Tot dusver zijn de resultaten volgens de betrokken partijen veelbelovend.

Extrusie

Momenteel bestaat een productielijn voor auto­onderdelen uit verschillende fasen, waaronder gieten, warmtebehandeling, extrusie en het daaropvolgende smeed­/vormproces dat ervoor zorgt dat het eindproduct de beoogde vorm krijgt. Het nieuwe proces elimineert het extrusiestadium.

Momenteel is het in de industrie gebruikelijk om geëxtrudeerde bouten te gebruiken bij de productie van ophangingscomponenten. Dat is een kostbaar, tijdrovend en energieverslindend proces dat ook relatief grote hoeveelheden afval oplevert. Uit recent onderzoek blijkt nu dat de nieuwe giettechniek daadwerkelijk een hoogwaardig materiaal oplevert, met minder defecten en volledig geschikt is om de extrusiefase uit het productieproces te elimineren. Volgens de betrokken partijen is dat een

doorbraak in de fabricage van aluminium auto­onderdelen, omdat het proces zonder de extrusiefase zowel sneller als goedkoper is.

Het team heeft vervolgens onderzocht hoe het gegoten materiaal zich gedraagt en welke eigenschappen het krijgt tijdens het smeden. Naast laboratoriumproeven zijn ook fysieke experimenten uitgevoerd in samenwerking met de industriële partner van het project, Raufoss Technology. Het gaat daarbij om de bouw van een demonstrator van een productielijn voor aluminium ophangingscomponenten met behulp van gegoten materialen.

Veel meer bij SciTech >

Meer over:

www.sintef.no.

www.raufosstechnology.com

HyForge project>

12 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 NIEUWS
Het gieten van aluminium auto-ophangingscomponenten haalt een processtap uit de productielijn (Foto: Raufoss Technologie)

Leading Event on Carbon Capture & Utilisation

Learn about the entire CCU value chain:

• Carbon Capture Technologies and Direct Air Capture

• CO2 for Chemicals, Proteins and Gases

• Advanced CCU Technologies, Artificial Photosynthesis

• Fuels for Transport and Aviation

• Green Hydrogen Production

• Mineralisation

• Power-to-X

Beyond Wall System wint Circulariteit AwardBouwbeurs 2023

Het Beyond Wall systeem van Fassat Geveltechniek en StoneCycling heeft tijdens de Bouwbeurs (6 – 10 februari in de Jaarbeurs in Utrecht) de Bouwbeurs Award in de categorie Circulariteit gewonnen.

Het Beyond Wall systeem bestaat uit verschillende onderdelen. De keramische gevelbekleding heeft een voorgevormde onder­ en bovengroef. De steenstrips kunnen met behulp van een gemodificeerd PVC­profiel mechanisch aan de houten achterconstructie worden vastgeschroefd. Deze mechanische montage maakt de steenstrips ook weer eenvoudig demonteerbaar en het te hergebruiken.

Dit bevestigings­ en demontagesysteem

wordt gecombineerd met de WasteBasedSlips en de BioBasedTiles van StoneCycling.

De WasteBasedSlips bestaan voor tenminste 60 procent uit geselecteerd bouwafval zoals bijvoorbeeld wastafels en toiletpotten.

De BioBasedTile is een steenstrip en tegel die gemaakt wordt met behulp van bacteriën, een proces dat de afgelopen jaren is ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf Biomason. Stonecycling is de exclusieve distributeur van de BioBasedTile.

Meer bij Fassat Geveltechniek>

Meer bij StoneCycling>

13 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
INNOVATI O N AWARD SPONSORE D BY YNCORIS ORGANISER N OVA-INSTITUTE 1 Best CO2 Utilisation 2023 Call for Innovation Vote for the Innovation Award “Best CO2 Utilisation 2023” co2-chemistry.eu Award Sponsor Bronze Sponsor Organiser

Nieuwe corrosiebescherming repareert zichzelf

Onderzoekers van ETH Zürich (ETHZ) hebben na een toevallige ontdekking een materiaal ontwikkeld dat buitengewone bescherming biedt tegen corrosie. Het gloeit op plaatsen waar het niet beschadigd is, herstelt zichzelf ­ en kan meerdere keren worden hergebruikt. Wereldwijd geven alle landen samen jaarlijks ongeveer 3,5 procent van hun bruto binnenlands product uit aan corrosiebescherming, wat neerkomt op zo'n 4.000 miljard dollar: een gigantisch probleem.

Onderzoekers van ETH Zürich van het Laboratorium voor Multifunctionele Materialen hebben nu een nieuwe oplossing bedacht. Zij hebben de afgelopen jaren een kunststof ontwikkeld die de corrosiebescherming sterk kan verbeteren en vereenvoudigen. De truc: polyfenyleenmethyleen, afgekort PPM.

Als PPM als verf wordt gemengd en verwarmd, kan het op een oppervlak worden gespoten en wordt het vast. Het polymeer markeert gaten en scheuren in de beschermlaag door niet te fluoresceren. Bovendien herstelt het eventuele schade zelf zonder verdere tussenkomst van buitenaf. Aan het einde van de levensduur van het product waarop het is aangebracht, kan het polymeer volledig worden verwijderd en gerecycled met minimaal materiaalverlies. Het gerecyclede polymeer kan vervolgens op een ander oppervlak worden toegepast zonder verlies van eigenschappen en functies.

De ontdekking was puur toevallig. Zo'n tien jaar geleden werkten onderzoekers van ETHZ aan de productie van nanodeeltjes in een speciaal organisch

oplosmiddel. Onder bepaalde omstandigheden polymeriseerde het oplosmiddel verrassend genoeg en werd vast. De onderziekers ontdekten dat het polymeer ­ PPM ­ naast een hoge thermische stabiliteit nog een andere interessante eigenschap had: het fluoresceerde, hoewel tot dan toe werd gedacht dat het helemaal niet fluorescerend zou moeten zijn. Daarop begonnen de wetenschappers het materiaal en de synthese ervan te verbeterden. Promovendus Marco D’Elia kreeg de opdracht om een bruikbare toepassing voor PPM te vinden. En dat is nu gebeurd. Uit laboratoriumtesten bleek dat een op PPM gebaseerde coating metalen, met name aluminium, goed beschermt tegen corrosie. De coating kan worden aangebracht in lagen die tot tien keer dunner zijn dan conventionele beschermingsmiddelen. Bovendien dicht het polymeer eventuele beschadigingen aan de coating zelf af.

PPM is volgens ETHZ ook duurzamer dan bestaande corrosiebeschermingsmaterialen omdat het aan het einde van de levensduur van het product volledig kan worden verwijderd en gerecycled. Hoewel tijdens het proces wat polymeermateriaal verloren gaat, is het recyclingpercentage met 95 procent erg hoog. In hun tests konden de onderzoekers het materiaal vijf keer hergebruiken. Studies naar de duurzaamheid van op PPM gebaseerde corrosiebescherming tonen ook aan dat het polymeer beter presteert dan op epoxy gebaseerde corrosiebeschermingsmaterialen als het gaat om zowel de impact op het milieu als de menselijke gezondheid.

Het artikel ‘Smart Anticorrosion Coatings Based on Poly(phenylene methylene): An Assessment of the Intrinsic Self-Healing Behavior of the Copolymer’ werd in februari van dit jaar gepubliceerd in Polymers. Het is online>

Meer bij ETHZ>

14 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK
Fluorescerende corrosiebescherming op een metalen plaat (Foto: Marco D'Elia/ETH Zürich)

Wij leveren complete installaties voor ontstoffing, luchtreiniging en pneumatisch transport

Technieken voor o.a.:

- Ontstoffing van productieruimtes (MAC)

- Reduceren van geuremissies (NER)

- Reduceren van stofemissies (NER)

Componenten die wij o.a. kunnen leveren:

- Natfilters & Droogfilters

- Cyclonen

- Gaswassers

- Topsteen- / Frogreinigers

- Naverbranders

Projecten kunnen turn-key worden uitgevoerd

Wij garanderen de emissie & grenswaarden

Engineering, bouw en onderhoud in eigen beheer

Mesys Industrial Air Systems BV

Molenstraat 27, 6914AC Herwen www.mesys.nl

+31 (0) 316 248744

Info@mesys.nl

Integer, onafhankelijk, objectief onderzoek en advies. ISO 17025 geaccrediteerd.

Wij helpen u graag verder met onderzoek en analyse van uw innovatieve materialen.

Bel ons op 026 3845600 of mail info@tcki.nl www.tcki.nl

Hét expertisecentrum voor materiaalkarakterisering.
Hoog vacuüm stofzuiginstallatie Natfilter met slibtransporteur Frogreiniger

MAKE IT MATTER MAKE IT MATTER

De rubriek MAKE IT MATTER wordt in samenwerking met MaterialDistrict (MaterialDistrict.com) samengesteld. In deze rubriek worden opvallende, en/of interessante ontwikkelingen en innovatieve materialen uitgelicht.

Duplicor biobased composiet

Duplicor is een volledig biobased composiet (bouw)materiaal, gemaakt van agro­afval en een 100 procent natuurlijke hars. Het is vrijwel onbrandbaar, lichtgewicht, CO2­besparend, vier keer lichter dan aluminium en zelfs tot vijftien keer lichter dan beton. Duplicor is het eerste composiet zonder brandvertrager in de hoogste Eurobrandklasse B S1 D0. De schuimkernen zijn gemaakt van gerecyclede PET­flessen, oude plastic verpakkingen, biobased kurk of gerecycled karton.

K-BRIQ

Meer bij MaterialDistrict>

Kenoteq, een Schotse spin­out van de Heriot­Watt University, ontwikkelde een baksteen ­ de zogenaamde K­BRIQ ­ gemaakt van gerecycled bouwafval met een koolstofvoetafdruk van minder dan vijf procent van een traditionele baksteen. De baksteen wordt niet gebakken bij hoge temperaturen en vereist geen cement en grote hoeveelheden klei. K­BRIQ kan gebruikt worden voor dezelfde toepassingen als traditionele bakstenen, zowel binnen als buiten.

Meer bij MaterialDistrict>

TECU koperen gevelbekleding

Duurzame TECU­koperproducten van KME maken unieke ontwerpen mogelijk. Geprefabriceerde systeemelementen bieden een breed scala aan oplossingen, van vrije vormontwerpen tot de eenvoudige en economische bekleding van grotere oppervlakken. Alle producten van TECU Classic, TECU Oxid en TECU Patina zijn volledig gemaakt van 100 procent gerecycled materiaal.

Meer bij MaterialDistrict>

16 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023

Sustaign’s unieke panelen

Sustaign is een ontwerpstudio en ook een klein productiehuis dat unieke handgemaakte, supergrote panelen maakt. Door de kleinschalige productie en innovatieve technieken ontstaat een uniek assortiment duurzame panelen, volledig gemaakt van gebruikt plastic. Sustaign geeft gebruikte kunststoffen kwaliteiten die vergelijkbaar zijn met hoogwaardige klassieke materialen zoals steen, marmer en keramiek.

Molelk

Meer bij MaterialDistrict>

Elk jaar wordt er zes tot acht miljoen ton schelpenafval geproduceerd door de voedingsindustrie. Het grootste deel hiervan belandt op de stortplaats. Molelk is een composietmateriaal dat is gemaakt van afval van zeevruchten. Dit nieuwe materiaal geeft afval een tweede leven op het land, niet op de stortplaats.

Wood stone

Meer bij MaterialDistrict>

Oorspronkelijk ontwikkeld voor houtreparaties, kan Woodstone worden gevormd tot een breed assortiment aan gebruiksproducten. Voorbeelden van toepassingen zijn tegels, kozijnen of zelfs meubels. De kristallijne structuur van kalksteen werkt als een filter waar microscopische deeltjes door adsorptie in de poriën worden gevangen. Gecombineerd met fijne plantenvezels voor zachtheid en flexibiliteit, is het geschikt voor een breed scala aan toepassingen.

Soily

Meer bij MaterialDistrict>

Soily is een aarde­achtige structuurtegel. De belangrijkste componenten zijn oude, ongebruikte terracottategels uit het Sovjettijdperk in Litouwen en lokale grond die op een speciale manier op de tegel is aangebracht, waardoor een variërende, ruwe textuur ontstaat. Afhankelijk van de locatie van de grond, verschillen de eigenschappen en ruwheid van het tegeloppervlak, wat een uniek karakter aan de tegel geeft.

Meer bij MaterialDistrict>

17 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 MAKE IT MATTER

KVK Innovatie Top 100 2022

SenseGlove uit Delft heeft de eerste plaats veroverd in de zeventiende editie van de KVK Innovatie Top 100. Het bedrijf heeft een handschoen, een 'robothand', ontwikkeld die het mogelijk maakt om een virtueel object aan te raken, te voelen en te manipuleren alsof het een echt voorwerp is. KVK presenteert elk jaar de KVK Innovatie Top 100, een etalage vol succesvolle innovaties uit het midden­ en kleinbedrijf. De kracht van de KVK Innovatie Top 100, is volgens de organisator van de lijst, te laten zien waartoe het Nederlandse mkb in staat is. Aan de KVK Innovatie Top 100 is bewust geen (geld)prijs verbonden. De afgelopen vijftien jaar is deze prijs uitgegroeid tot de grootste en belangrijkste innovatieprijs voor het mkb. De nieuwe ranglijst werd eind 2022 bekendgemaakt en bevatte ook dit jaar een flink aantal innovaties op het gebied van materialen en materiaaltoepassingen.

Seenons:

Samen voor een wereld zonder afval

Het Amsterdamse Seenons legde beslag op de tweede plaats. Seenons helpt bedrijven in vijf stappen om hun afval circulair te maken. Bedrijven kunnen een afvalstroom aanmelden in de Seenons­app en een moment kiezen om het te laten inzamelen. Seenons vindt de meest geschikte vervoerder en efficiënte route om het afval op te halen. De vervoerder brengt dit naar een lokale afvalverwerker, die het gebruikt als grondstof voor nieuwe materialen of producten.

https://seenons.com/

GSF Glasgroep Circulair isolatieglas

Bij renovaties wordt vaak veel oud glas weggegooid. Zonde, vindt GSF Glasgroep BV. Als eerste bedrijf ter wereld hebben zij een methode ontwikkeld om oud isolatieglas wat technisch nog goed is te verwijderen, te demonteren, te reinigen en vervolgens weer te isoleren. Zo kan isolatieglas wat niet meer voldoet aan de huidige isolatie­eisen opnieuw ingezet worden. De methode GSF Glasgroep was goed voor de vijfde plaats. Met hun nieuwe technologie zorgt GSF ervoor dat ongeveer 70 procent van het glas dat zij demonteren, volledig circulair kan worden ingezet. Het opnieuw inzetten van bestaand glas zorgt

18 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023

ervoor dat er geen winning van nieuwe grondstoffen nodig is, voorkomt de uitstoot van smeltovens voor glasproductie. Afhankelijk van het type glas leidt dit volgens GSF tot een CO2­reductie van 42 ­ 95 procent. Het circulaire isolatieglas komt op de markt onder de naam isoMAX.

https://iso-max.nl/

The Good Roll

Duurzaam wc papier van bamboe

Wereldwijd hebben 2,3 miljard mensen geen toegang tot veilige en schone toiletten. Daarnaast worden er wereldwijd dagelijks 27.000 bomen gekapt voor de productie van toiletpapier. Deze twee frustrerende feiten waren de aanleiding voor The Good Roll: volledig gemaakt bamboe, afkomstig van verschillende kleine boerenbedrijven uit verschillende regio’s in Ghana. Daar wordt de bamboe ook verwerkt tot papier. Het voordeel van bamboe is dat het gemiddeld vijf keer meer CO2 opneemt en 35 procent meer zuurstof produceert dan dezelfde hoeveelheid bomen. De teelt van bamboe voor de productie van wc­papier helpt dus ook CO2 te reduceren. Daarnaast is het bamboe wc­papier 100 procent biologisch afbreekbaar in water, en bevat het geen chemicaliën. Verder wil The Good Roll de eerste fairtrade bamboe wc­papierfabriek ter wereld te zijn en de economie van Ghana versterken. De helft van de nettowinst die The Good Roll maakt ingezet voor schone toiletten op het Afrikaanse continent. The Good Roll was goed voor de zesde plaats.

https://thegoodroll.com/nl/

CarbonX

Niet minder dan 80 procent van de CO2­uitstoot van autobanden vindt plaats tijdens het gebruik, en niet tijdens de productie. Toch richtten de meeste duurzame initiatieven zich vooral op die productiefase. Om die reden ontwikkelde CarbonX een nieuw koolstofmateriaal voor autobanden, die de uitstoot tijdens het rijden sterk verminderd. Volgens het bedrijf kan daardoor wereldwijd 600 miljoen ton CO2 per jaar worden bespaard.

Het koolstofmateriaal van CarbonX zorgt voor een lagere rolweerstand, betere slijtvastheid en meer grip. Dit leidt niet alleen tot minder CO2­uitstoot tijdens het rijden, maar ook tot lagere brandstofkosten. Ook gaan de banden van dit materiaal langer mee, wat ervoor zorgt dat er minder microplasticdeeltjes in het milieu terecht komen.

19 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 KGK INNOVATIE TOP 100
GSF Glasgroep; Circulair isolatieglas The Good Roll; Duurzaam wc papier van bamboe CarbonX Video

KGK INNOVATIE TOP 100

CarbonX is een koolstofmateriaal in de vorm van een 3D­netwerk. Deze structuur is nieuw, en zorgt ervoor dat de banden waarin het verwerkt wordt niet hoeven in te leveren op duurzaamheid óf prestaties. CarbonX is bovendien een koolstof negatief materiaal: de productie van een ton CarbonX uiteindelijk tot wel 66 ton CO2­uitstoot kan besparen in gebruik. CarbonX werd in 2014 opgericht door Rutger van Raalten en Daniela Sordi in samenwerking met de TU Delft. Binnen twee jaar wisten zij met hun bedrijf op te schalen naar wereldwijde productie. CarbonX werd zestiende in de Innovatie Top 100

https://carbonx.nl/meet-carbonx/

VanHier

Bouwmaterialen uit natuurlijke reststromen

Jaarlijks belandt er nog jaarlijks in Nederland zo’n 700 miljoen kilo plaatmateriaal op de afvalberg vanwege de lage recyclebaarheid. Tegelijk worden jaarlijks vele tonnen aan groenafval weggegooid. Daarom ontwikkelde VanHier BioM: een plaatmateriaal gemaakt van natuurlijke reststromen. BioM is een 100 procent natuurlijk, vormbaar, recyclebaar en composteerbaar plaatmateriaal. Het kan worden gebruikt voor de afwerking van meubels en wanden. BioM is volledig gemaakt van natuurlijke Nederlandse reststromen (agrarisch­, tuinbouw­ en natuurafval) en snelgroeiende gewassen, zoals olifantsgras. Gebruik van BioM als bouwmateriaal kan volgens de producent niet alleen helpen bij de overgang naar een circulaire economie, maar bevordert ook de lokale werkgelegenheid. De reststromen worden zo dicht mogelijk bij de bron verwerkt en ook het plaatmateriaal wordt lokaal toegepast. Bovendien zorgt het telen van snelgroeiende gewassen in veenweidegebieden (natte teelt) dat het grondwaterpeil wordt verhoogd, om bodemdaling tegen te gaan. Het initiatief van VanHier sleepte de 24e plaats binnen.

https://van-hier.com/

Xylotrade Milieuvriendelijke houtcoating

Xylotrade BV bezette de 28e plaats in de KVK Innovatie Top 100 2022 met een door het bedrijf ontwikkelde milieuvriendelijke houtcoating. Xylotrade richt zich op het ontwikkelen en produceren van houtcoatings, die volledig bestaan uit natuurlijke en lokale grondstoffen. Het bedrijf ontwikkelde Fungi Force Biofinish, een volledig circulaire houtcoating, gebaseerd op in de natuur voorkomende schimmels. Door deze te laten groei­

20 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
CarbonX VanHier: Bouwmaterialen uit natuurlijke reststromen
Video
VanHier: Bouwmaterialen uit natuurlijke reststromen

en op met lijnolie geïmpregneerd hout, ontstaat een levende biofilm, die gebruik van giftige stoffen overbodig maakt en het hout langdurig beschermd. Uit onderzoek blijkt dat bepaalde schimmels op hout de ondergrond niet aantasten, maar juist beschermen tegen omgevingsinvloeden, zoals UV­straling en vocht. Ook bladdert de Biofinish niet, blijft langdurig op kleur, en heeft goede brandwerende eigenschappen. De biofilm die ontstaat bij gebruik van Fungi Force Biofinish beschermt niet alleen het hout, maar is daarnaast ook zelfherstellend. Wanneer de werkzaamheid en kleur van de biofilm afneemt, kan die worden hersteld door een laag lijnolie aan te brengen als voedingsbodem.

https://www.xyhlo.com/

The Bamboovement

Plasticvrije wegwerpscheermessen

Jaarlijks worden vijf miljard wegwerpscheermesjes gebruikt, samen goed voor zo’n 40 miljoen kilo plasticafval. De afgelopen drie jaar heeft Bamboovement zich bezig gehuden met het ontwerp van een duurzame variant. Het resultaat: ‘s werelds meest natuurlijke nagenoeg plasticvrij (99 procent) wegwerpscheermes.

In de zoektocht naar plasticvrije materialen zijn ze uiteindelijk uitgekomen bij restproducten uit de houtindustrie. Daarmee worden twee problemen in één klap opgelost: onnodig plastic gebruik en het daarmee samenhangende plastic afval, maar ook een nieuw leven voor afval houtmateriaal.

Het leverde Bamboovement de 36e plaats op in de Innovatie Top 100 2022.

https://bamboovement.com/

Martens keramiek

Gevels van restafval

Martens keramiek BV ontwikkelde Kerloc, een biobased keramische gevelbekleding, die 100 procent circulair is. De basis van het materiaal is restafval uit land­, tuin­ en bosbouw, wat vervolgens op een speciale manier wordt versteend.

Kerloc wordt zonder oven geproduceerd. Zodra er water aan het mengsel van restafval en mineralen wordt toegevoegd ontstaat er een exotherme scheikundige reactie en de warmte die daarbij vrijkomt is voldoende voor het versteningsproces. Daardoor heeft het materiaal een gunstige CO2­voetafdruk in vergelijking met soortgelijke gevelbekleding materialen. Voor zover bekend, is Martens keramiek BV wereldwijd de enige partij die dit proces heeft uitgewerkt en het product al op de markt brengt. De gevelbekleding van Kerloc is volgens de producent volledig te hergebruiken. De gebruiker krijgt bovendien een terugnamegarantie, waardoor het materiaal na gebruik weer kan worden teruggegeven aan Martens die het volledig (en oneindig) hergebruikt binnen het eigen productieproces. De jury honoreerde Kerloc met de 49e plaats.

https://martensgroep.eu/

21 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 KGK INNOVATIE TOP 100
Xylotrade: Milieuvriendelijke houtcoating The Bamboovement: Plasticvrije wegwerpscheermessen Martens keramiek; Gevels van restafval

TOP 100

Healix

Circulaire oplossing voor afgedankte touwen

De plastic soep neemt in een onheilspellend tempo toe. Boosdoeners zijn touwen, netten en bindgaren gebruikt in de maritieme en agrarische sector. Healix recycelt dit plastic vezelafval tot hoogwaardige granulaat (vast materiaal in korrelvorm) voor onder andere de technische textielindustrie. Healix verzamelt, sorteert, versnippert, wast en smelt plastic vezel afval opnieuw om tot gerecycled granulaat. Dit kan vervolgens worden ingezet voor (nieuwe) toepassingen voor de wereldwijde productieketen. Hierdoor biedt Healix klanten/gebruikers de mogelijkheid om te kiezen voor gerecycled plastic als grondstof voor nieuwe producten in plaats van ‘virgin’ plastic dat gemaakt wordt van olie waarbij er veel CO2 vrijkomt. Healix werd bekroond met een 50e plaats.

https://healix.eco/

Tilesystems

Waterdoorlatende straatstenen

Klimaatverandering zorgt ervoor dat hevige regenbuien en periodes met droogte elkaar steeds vaker afwisselen. Dat zorgt voor wateroverlast, omdat de grote hoeveelheden water niet meer verwerkt kunnen worden door traditionele waterafvoersystemen. Daarnaast komt er steeds minder water in de ondergrond terecht, wat leidt tot droogte. De ZOAK (zeer open afval keramiek) bestrating van Tilesystems BV biedt hier een oplossing voor. ZOAK is recyclebare, klimaatbestendige, waterdoorlatende bestrating, gemaakt uit keramisch afval. Waar andere stenen vaak waterpasserend zijn, absorbeert de ZOAK het regenwater. Vervolgens komt het in het onderliggende buffersysteem terecht, waarna het aan de ondergrond wordt afgegeven. Regenwater komt op deze manier in de bodem terecht op de plek waar het gevallen is, niet in het riool.

Doordat de tegels en klinkers van Tilesystems BV als een spons werken, waarmee ze regenwater vasthouden, wordt ZOAK bestrating minder heet. Op een hete dag is ZOAK tien tot vijftien graden koeler dan andere soorten verharding.

Tilesystems kwam met ZOAK terecht op de 52ste plaats in de Innovatie Top 100.

(Zie ook Innovatieve Materialen nummer 2020, nummer 1.)

https://tilesystemx.com

IMPACD Boats

3D-geprinte

duurzame sloep

IMPACD Boats verdiende de 66e plaats in de KVK Innovatie Top 100 2022 met 3D­geprinte duurzame sloepen van gerecycled materiaal, zoals PET­flessen en huisafval. Een sloep van zeven meter lang wordt met computergestuurde precisie geprint in 77 uur. Daarna wordt de romp afgebouwd met een fluisterstille elektrische motor, bekabeling, vloer, console, buiskap en vlag. Uit een life cycle assessment, uitgevoerd in samenwerking met de TU Delft bleek dat de sloepen 74 procent duurzamer zijn in vergelijking met de traditionele industrie standaard. De verkla­

22 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
INNOVATIE
KGK
Healix: Circulaire oplossing voor afgedankte touwen Tilesystems: Waterdoorlatende straatstenen IMPACD Boats: 3D-geprinte duurzame sloep

ring hiervoor is dat de boten bestaan uit gerecycled materiaal en dat ze aan het einde van hun technische levenscyclus ook weer volledig recyclebaar zijn. De sloepen zijn uitgerust met een stille, krachtige en vooral schone elektrische motor. De boten zijn daardoor niet afhankelijk van fossiele brandstoffen en vervuilen de natuur en het milieu dan ook niet met vloeistoffen zoals olie, benzine of diesel.

(Zie ook Innovatieve Materialen 2021 nummer 3.)

https://impacdboats.com/

Drystack Droogstapelen van bakstenen

Drystack is een nieuwe methode voor metselen: een bouwmethode waarbij structuren worden opgebouwd uit stenen zonder mortel om ze samen te binden. Drystack is volgens de producent een oplossing voor circulair bouwen met een minimale CO2­uitstoot.

In elke Drystack baksteen zitten acht gaten aan de onder­ en bovenkant. Over die gaten wordt een kunststof strip met noppen gelegd die precies in de gaten vallen waardoor de bakstenen makkelijk te stapelen zijn, zonder gebruik van mortel. Dat leverde Drystack de 68e plaats op in de Innovatie Top 100 2022.

(Zie Innovatieve Materialen 2020 nummer 1.)

https://drystack.nl/

Cyclups Creation Het nieuwe non-plastic

Cyclups Creation ontwikkelde een nieuw non­plastic: Plantastiq (PLQ). Het is gemaakt van restafval van graan, is compleet bio­afbreekbaar en composteerbaar.

Het bedrijf gebruikt agrarisch tarwestro afval, dat normaliter zou worden verbrand, als grondstof voor hun producten. PLQ is een granulaat gemaakt van 50 procent tarwestro en 50 procent lignine (houtstof) en cellulose van bomen en bamboe. Ondertussen bestaan er vier verschillende PLQ varianten. PLQ 1 is geschikt voor verpakkingen, films en andere dunne toepassingen. PLQ 2 is voor buigzamere toepassingen zoals drinkrietjes. PLQ 3 is geschikt voor hardere toepassingen zoals bestek en harde verpakkingen. PLQ4 is vergelijkbaar met andere harde vormen van plastic en daardoor ook zeer breed toepasbaar.

Cyclups Creation verdiende met het nieuwe materiaal de 79ste plaats in de Innovatie Top 100.

https://cyclups.com/

CEYES BV

Circulair dakpaneel

CEYES BV bezet de 82e plaats KVK Innovatie Top 100 2022 met een circulair dakpaneel, gemaakt van afgedankte autobandrubber van kunstgrasvelden. Het CE Green City dakpaneel van CEYES wordt gebruikt voor groene, beplante daken in de stad,

23 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 KGK INNOVATIE TOP 100
Drystack: Droogstapelen van bakstenen Cyclups Creation: Het nieuwe non-plastic CEYES BV: Circulair dakpaneel

TOP 100

die helpen de temperatuur te verlagen en bovendien CO2 en fijnstof op te nemen.

De panelen die als basis dienen voor een groen dak zijn vaak uitsluitend van plastic gemaakt, in tegenstelling tot de panelen van CEYES.

Het verhaal van het CE Green City dakpaneel begint bij afgedankte banden die worden vermalen tot granulaat wat op zijn beurt weer wordt gebruikt voor kunstgrasvelden. Een kunstgrasveld heeft een levensduur van twaalf jaar en heeft ongeveer 120 ton aan rubberkorrels aan boord. Wanneer de oude kunstgrasmat wordt gerecycled, blijft de rubberkorrel over. Deze vormt de basis voor de circulaire dakpanelen van Ceyes. Met een levensduur van 100+ jaar is het dakpaneel volgen CEYES een milieuvriendelijke oplossing en het paneel zelf is ook weer 100 procent recyclebaar.

Het CE Green City panel biedt volgens de producent ook een oplossing tegen hittestress. Na een regenbui blijft er ongeveer 20 liter water in het paneel achter. Als het droog is, verdampt het water en zorgt het op een zomerse dag voor een koelende werking. Daarbij is het materiaal isolerend en heeft het een hoge geluidsreductie. De CO2­footprint van de panelen uit rubber is circa vier keer zo laag als uit plastic.

https://ceyes.eu/

MMP-ECO

Ecologisch impregneermiddel

Gevels van gebouwen worden voortdurend blootgesteld aan de elementen. Vooral de indringing van regenwater draagt bij aan verwering en inwerking van zouten, zuren en micro­organismen. Een goed impregneermiddel voorkomt de verstoring van de vochtbalans. MMP­ECO ontwikkelde een ecologisch impregneermiddel, voor 100 procent een natuurproduct zonder schadelijke toevoegingen, dat geen gezondheidsrisico’s kent en geen milieuschade veroorzaakt. Bovendien draagt het volgens de producent niet bij aan CO2­emissies en de opwarming van het klimaat. MMP­ECO is in eerste instantie ontwikkeld om Vlaams en Nederlands cultureel erfgoed te conserveren. Maar ondertussen gebruiken gevelrestauratie­ondernemingen het voor alle andere gebouwen die met verwerings­ en vochtproblemen te maken krijgen.

Het bedrijf behaalde daarmee de 98e plaats in de Innovatie Top 100 2022.

www.mmp-eco.nl/

De hele lijst is te vinden op www.kvkinnovatietop100.nl/site/home

24 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
INNOVATIE
Innovatieve Materialen heeft ook een Engelstalige uitgave en website: www.innovativematerials.nl
KGK
CEYES BV: Circulair dakpaneel MMP-ECO :Ecologisch impregneermiddel

Namaakblad maakt waterstof uit lucht

Wetenschappers van EPFL hebben een kunstmatig blad op zonne­energie ontwikkeld, dat in staat is om water uit de lucht te halen en om te zetten in waterstof. Het systeem is gebaseerd op nieuw ontwikkelde elektroden die twee belangrijke kenmerken hebben: ze zijn poreus, om het contact met water in de lucht te maximaliseren; en transparant, om de blootstelling aan zonlicht van de halfgeleidercoating te maximaliseren. Wanneer het systeem wordt blootgesteld aan zonlicht, haalt het water uit de lucht en produceert het waterstofgas. De EPFL­ingenieurs lieten zich inspireren door fotosynthese: het proces waarmee planten erin slagen zonlicht om te zetten in chemische energie. De energie van het zonlicht wordt opgeslagen in de vorm van chemische bindingen in de suikers en zetmeel. De EPFL­onderzoekers ontwierpen een soortgelijk proces met speciaal ontwikkelde transparante gasdiffusie­elektroden. Als die worden gecoat met een licht oogstend halfgeleidermateriaal, werkt het systeem inderdaad als een soort kunstmatig blad, onder dat verschil dat water uit de lucht

en zonlicht verzamelt om waterstofgas te produceren. De energie van het zonlicht wordt opgeslagen in de vorm van waterstof.

Eerder onderzoek had aangetoond dat het mogelijk is om kunstmatige fotosynthese te bereiken met zogenaamde foto­elektrochemische (PEC) cellen die met een waterige oplossing werken. Maar voor praktische doeleinden heeft dit proces nadelen; het is bijvoorbeeld ingewikkeld om PEC­systemen met een groot oppervlak te maken.

De onderzoekers van EPFL wilden laten zien dat de PEC­technologie kan worden aangepast om in plaats daarvan water uit de lucht te halen, wat dus leidde tot de ontwikkeling van hun nieuwe gasdiffusie­elektrode. Er was overigens ook al aangetoond dat elektrochemische cellen (brandstofcellen) werken met gassen in plaats van met vloeistoffen, maar de eer­

der gebruikte gasdiffusie­elektroden zijn ondoorzichtig en niet compatibel met de PEC­technologie op zonne­energie. De onderzoekers zeggen zich nu te gaan richten op het verder optimaliseren van het systeem.

Bron: epfl.ch>

De resultaten van het onderzoek werden begin januari 2023 gepubliceerd in Advanced Materials. Het artikel ‘Transparent Porous Conductive Substrates for Gas-Phase Photoelectrochemical Hydrogen Production‘ is online>

25 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK

'Romeinse' PV-dakpannen

Het Europese POCITYF programma besteedde eind december aandacht aan een bijzonder project in het Archeologisch park van Pompeï. POCITYF is een project van de Europese Unie om historische steden groener, slimmer en leefbaarder te maken. Probleem van historische locaties is dat het lastig is om te verduurzamen, zonder in conflict te komen met de esthetische uitstraling van zo’n locatie. Zonnepanelen op een dak van een Romeinse tempel zijn natuurlijk geen gezicht. Waarom dan geen ‘onzichtbare’ dakpannen?

Pompeï is beroemd om de ruïnes die in 79 na Christus door de uitbarsting van de Vesuvius zijn ontstaan en een indringend beeld geven van een Romeinse stad in de oudheid. Sinds 1997 staat het op de werelderfgoedlijst van UNESCO. Maar ook een archeologisch park wil mee in de huidige trend van energietransitie en dat is zo eenvoudig niet. Het plaatsen van zonnepanelen zou de antieke uitstraling simpelweg verknoeien.

Al in 2016 tekenden het Italiaanse ministerie van cultuur en de nationale onderzoeksraad Consiglio Nazionale delle Ricerche d'Italia een overeenkomst om innovatieprogramma’s te ontwikkelen, speciaal met betrekking tot de sector cultureel erfgoed en toerisme. Zoals Pompeï. En zo werd al snel binnen het kader van de gemaakte afspraken een speciaal project opgezet onder de naam Smart@POMPEI. Aanvankelijk was het systeem bedoeld om een slimme

veiligheidsinfrastructuur te ontwikkelen; innovatief maar zonder de artistieke en historische elementen geweld aan te doen. Dat leidde onder meer tot een glasvezelnetwerk en een scala aan sensoren en camera’s die het welzijn van de monumenten en de bezoekers moest garanderen. In Smart@Pompei­verband kwamen de projectleiders ook in contact met Dyaqua, een klein Italiaans familiebedrijf uit Camisano Vicentino, twintig kilometer ten noordwesten van

26 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 INNOVATIEVE MATERIALEN
(Foto: Dyaqua)

Padua. Het bedrijf ontwikkelde een bijzonder type fotovoltaïsch paneel, namelijk in de vorm van een antieke Romeinse dakpan en speciaal ontworpen voor historische gebouwen. Het bedrijf noemt het ‘Invisible Solar’ en elke module is volgens Dyaqua niet zomaar een fotovoltaïsche module, maar een actief architectonisch element in alle opzichten en met verschillende functies.

Esthetische uitstraling

De werking van de Invisible Solar modules is volgens de website van Dyaqua gebaseerd op het principe van lage moleculaire dichtheid. Elke module is gevormd met een niet­giftige en recyclebare polymere verbinding, die speciaal is bewerkt om de absorptie van fotonen te stimuleren. In de module zijn

normale monokristallijne siliciumcellen ingebouwd. Het oppervlak, ondoorzichtig voor het oog en transparant voor zonnestralen, laat licht binnen die door de zonnecellen in elektriciteit worden omgezet. In dit geval is de module vormgegeven als een niet van echt te onderscheiden Romeinse dakpan, maar volgens de producent kan Invisible Solar

POCITYF

Project POCITYF is in het leven geroepen door de Europese Unie om historische steden zoals Alkmaar groener, slimmer en leefbaarder te maken. Alkmaar is samen met Évora (Portugal) een ‘vuurtoren stad’ ofwel een voorbeeldstad. De twee voorbeeldsteden passen verschillende duurzame oplossingen toe, waar andere historische steden in Europa van leren. Zij passen die duurzame oplossingen vervolgens ook toe. De anderen deelnemende steden zijn Bari (Italië), Celje (Slovenië), Granada (Spanje), Hvidovre (Denemarken), Ioannina (Griekenland) en Ujpest (Hongarije).

https://pocityf.eu/

het uiterlijk aannemen van de belangrijkste bouwmaterialen: terracotta, steen, cement en hout. Zo wordt de esthetische uitstraling van het gebouw of het landschap gespaard, dankzij een systeem dat in staat is om de gebruikelijke dak­, bekledings­ en vloerelementen ook qua functionaliteit te vervangen.

27 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 INNOVATIEVE MATERIALEN
Instructievideo Dyaqua (Illustratie: Dyaqua)

INNOVATIEVE MATERIALEN

Erfgoed

De klanten van Dyaqua zijn voornamelijk gemeenten, die gebouwen bezitten en te maken hebben met artistieke of architectonische beperkingen, vaak om de simpele reden dat ze een monument zijn. De traditionele PV­tegels zijn inmiddels goedgekeurd door het Italiaanse Ministerie van Cultuur en zijn ook elders geïnstalleerd. Er zijn ook plannen om ze toe te passen in Maxxi, het nationale museum voor hedendaagse kunst in Rome.

Oplossingen zoals de traditionele PV­tegels van Dyaqua zijn volgens POCITYF cruciaal om duurzaamheid te combineren met behoud, bescherming en verbetering van erfgoed. ‘Een belangrijk aspect is om de culturele locaties, oude gebouwen en historische steden niet als belemmeringen te beschouwen, maar als troeven om koolstofemissies te verminderen’, zegt architecte en postdoc Francesca Giliberto op de website van POCITYF. Giliberto is onderzoekster aan de universiteit van Leeds en gespecialiseerd in behoud en beheer van cultureel erfgoed, stedenbouw en duurzame ontwikkeling. De uitdaging is volgens haar om historische gebouwen voor hedendaagse doeleinden niet te verminken, maar ze te zien als een kans te zien voor het ontwikkelen en toepassen van innovatieve oplossingen, met respect voor cultureel erfgoed.

Nog maar het begin

In een artikel op de website van POCITYF wijst Gabriel Zuchtriegel, directeur van

Archeologisch park van Pompeï, op het belang van een aanpak zoals in Pompeï. Het zogenaamde Huis van Cerere heeft inmiddels een dak met de Romeinse PV­tegels en volgens Zuchtriegel, ziet niemand het verschil. Ze lijken precies op de terracottategels die door de Romeinen werden gebruikt, maar produceren de elektriciteit die het park nodig heeft om de fresco's te verlichten. Volgens de parkdirecteur is het huidige project dan ook nog maar het begin. Vanaf nu wil het park bij alle toekomstige renovatie­ en restauratieprojecten rekening houden met deze oplossing. Ook in de Thermopolium en recentelijk in het Domus Vettiorum (Huis van de Vettii) werden pv­tegels aangebracht. ‘We zijn een archeologische site,’ zegt Zuchtriegel tegen POCITYF, ‘maar we willen ook

een real­life lab zijn voor duurzaamheid en valorisatie van immaterieel erfgoed. Volgens hem is het project dan ook niet alleen maar symbolisch, maar ook een signaal dat cultureel erfgoed anders en duurzamer kan worden beheerd. Het is de bedoeling dat oplossingen zoals de traditionele PV­tegels in Pompeï ook worden getest in POCITYF­projecten in Bari (Italië), Ioannina (Griekenland), Granada (Spanje), Celje (Slovenië), Hvidovre (Denemarken) en Újpest (Hongarije).

Meer bij pocityf.eu>

www.dyaqua.it/

Material District Utrecht 2023

With 150 exhibitors, an exhibition with 250 materials and a lecture programme with 50 speakers, MaterialDistrict Utrecht will once again be full of material inspiration from 8 to 10 March 2023, again in Werkspoorkathedraal Utrecht. The event is fully committed to the circular economy.

Dates

Wednesday, 8 March, 2023: 10.00 – 18.00 h

Thursday, 9 March, 2023: 10.00 – 18.00 h

Friday, 10 March, 2023: 10.00 – 17.00 h

28 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023
MaterialDistrict Utrecht
& opening hours
2023
More at Material District>

PFAS afbreken met kogels (en een nieuw additief)

Per­ en polyfluoralkylstoffen (PFAS) zijn potentieel schadelijke stoffen die bekend staan als ‘forever chemicals’ omdat ze zo moeilijk zijn af te breken. Een nieuwe techniek om PFAS af te breken door met PFAS verontreinigd sediment te vermalen met metalen kogels in een bewegende container heeft als nadeel dat er agressieve additieven nodig zoals kaliumhydroxide zijn. Onlangs rapporteerden onderzoekers van het Department of Civil and Environmental Engineering, Clarkson University, VS in ACS' Environmental Science & Technology Letters over een nieuw type additief voor 'ball milling' dat PFAS volledig afbreekt bij omgevingstemperatuur en normale druk.

In het conventionele kogelmaalproces worden met PFAS verontreinigd sediment en additieven bij hoge snelheden gemengd. Doordat de kogels botsen met de deeltjes van het te malen monster wordt het monster fijngemalen. Door botsingen tussen de kogels in het bijzijn van additieven gaan de koolstof­fluorbindingen van PFAS uiteindelijk kapot en worden de componenten omgezet in minder schadelijke producten. Een veelgebruikt additief voor dit proces is kaliumhydroxide (KOH). Dat is uiterst corrosief en zorgt bovendien voor het ontstaan van klonten. Om dat probleem op te lossen gebruikten de onderzoekers boornitride, een piëzo­elektrisch materiaal dat gedeeltelijke elektrische ladingen genereert en elektronen kan opnemen als het wordt blootgesteld aan mechanische krachten. Door de verhouding

tussen boornitride tot PFAS te optimaliseren, bleek het team de fluoratomen in vier uur bij omgevingstemperatuur en ­druk, bijna volledig uit PFAS te kunnen verwijderen. Boornitride bleek PFAS zelfs efficiënter af te breken dan wanneer KOH werd gebruikt. Verdere analyses wezen uit dat boornitride elektronen en fluoratomen van PFAS opnemen, die vervolgens afbreken tot fluoralkylradicalen die dan op hun beurt reageren met zuurstof of andere radicalen om uiteindelijk onschadelijke mineralen te produceren.

Volgens de onderzoekers zou de nieuwe methode de deur kunnen openen voor toekomstige op mechanische kracht gebaseerde PFAS­saneringsprocessen.

Meer bij ACS>

‘Solvent-Free Nonthermal Destruction of PFAS Chemicals and PFAS in Sediment by Piezoelectric Ball Milling’ werd in januari 2023 gepuliceerd in Environmental Science & Technology Letters>

29 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK
Innovatieve Materialen heeft ook een Engelstalige uitgave en website: www.innovativematerials.nl
Foto's van 20 mmol boornitride samen gemalen met 2 g sediment (links) en 20 mmol KOH samen gemalen met 2 g sediment (rechts) na 6 uur kogelmaalproces-behandeling

Boven: Stijfheid en vormverandering kunnen lokaal worden aangepast door een film van een patroon te voorzien Onder: Door folies van verschillende hoogtes te stapelen kan een programmeerbaar materiaal ontstaan

Programmeerbare materialen

Vorm veranderen met een druk

op de knop

Programmeerbare materialen kunnen hun eigenschappen op een gecontroleerde en omkeerbare manier veranderen met een druk op de knop, waarbij ze zich onafhankelijk aanpassen aan nieuwe omstandigheden. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om comfortabele stoelen of matrassen te maken die doorligwonden voorkomen. Dit type programmeerbaar materiaal wordt ontwikkeld door onderzoekers van de Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials CPM, die in

samenwerking industriële partners met een aantal op de markt te brengen.

In de toekomst moet het mogelijk zijn om doorligwonden te voorkomen met behulp van materialen die zo geprogrammeerd kunnen worden dat ze hun vorm en mechanische eigenschappen volledig aanpassen. Zo kan de lichaamsondersteuning van matrassen van programmeerbare materialen met een druk op de knop op elk gebied worden aangepast. Verder is de steunlaag zo gevormd

dat sterke druk op één punt kan worden verdeeld over een groter gebied. Delen van het bed waar druk wordt uitgeoefend, worden automatisch zachter en elastischer gemaakt. Verzorgers kunnen ook de ergonomische ligpositie aanpassen aan hun patiënt.

Microstructuur

Materialen voor toepassingen die specifieke veranderingen in stijfheid of vorm vereisen, worden ontwikkeld door onderzoekers van Fraunhofer CPM, dat

30 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK

bestaat uit zes kerninstituten met als doel programmeerbare materialen te ontwerpen en te produceren. Dus, hoe kunnen we materialen programmeren?

Volgens dr. Heiko Andrä zijn er in wezen twee belangrijke gebieden waar aanpassingen kunnen worden gemaakt: het basismateriaal ­ thermoplastische polymeren in het geval van matrassen en metaallegeringen voor andere toepassingen, waaronder legeringen met vormgeheugen ­ en, meer specifiek, de microstructuur. Andrä is woordvoerder over dit onderwerp bij het Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM, een van de kerninstituten van Fraunhofer CPM.

De microstructuur van deze metamaterialen bestaat uit zogenaamde eenheidscellen die bestaan uit structurele elementen zoals kleine balken en dunne schalen. Terwijl de grootte van elke eenheidscel en zijn structurele elementen in conventionele cellulaire materialen, zoals schuim, willekeurig variëren, zijn de cellen in de programmeerbare materialen ook variabel ­ maar kunnen nauwkeurig worden gedefinieerd, dan

wel geprogrammeerd. Bijvoorbeeld in een matras kan dat mechanisme zo worden ingesteld, dat druk op een bepaalde positie zal resulteren in specifieke veranderingen in andere delen van de matras, zodat het contactoppervlak wordt vergroot en bepaalde delen van het lichaam optimaal worden ondersteund.

Temperatuur of vochtigheid

De vormverandering die het materiaal moet vertonen en de prikkels waarop het reageert ­ mechanische belasting, warmte, vocht of zelfs een elektrisch of magnetisch veld ­ kunnen worden bepaald door de materiaalkeuze en de microstructuur ervan. ‘Programmeerbare materialen maken het mogelijk om producten aan te passen aan de specifieke toepassing of persoon, zodat ze multifunctioneler zijn dan voorheen, zegt Franziska Wenz van het Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM, een ander kerninstituut van Fraunhofer CPM. ‘Hierdoor hoeven ze niet zo vaak te worden vervangen, wat interessant is met het oog op materiaalbesparing en duurzaamheid.’

Toepassing

Doel van Fraunhofer CPM is om de complexiteit van systemen te verminderen door hun functionaliteiten in het materiaal te integreren en de materiaaldiversiteit te verminderen. Een enkel stuk materiaal kan de plaats innemen van complete systemen van sensoren, regelaars en actuatoren.

Inmiddels lopen de eerste pilotprojecten met branchepartners. Het onderzoeksteam verwacht dat programmeerbare materialen in eerste instantie zullen dienen als vervanging van componenten in bestaande systemen of worden gebruikt in speciale toepassingen zoals medische matrassen, comfortabele stoelen, schoenzolen met variabele demping en beschermende kleding. Fraunhofer verwacht dat zulke materialen overal toepasbaar zijn, van geneeskunde en sportartikelen tot zachte robotica en zelfs ruimteonderzoek.

Test Fraunhofer>

31 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK Innovatieve Materialen heeft ook een Engelstalige uitgave en website: www.innovativematerials.nl
Links: ‘eenheidscel’ opgebouwd uit structurele elementen; Midden: materiële structuur bestaande uit meerdere cellen; Rechts: 3D-geprinte demonstrator

Industrieel afval op de kaart

Zichtbaar maken waar bedrijfsafval terecht komt. Dat was de uitdaging voor promovenda aan de TU Delft Rusnė Šilerytė. Vaak kan dit afval hergebruikt worden, maar dat gebeurt veel te weinig. ‘Er zijn veel gegevens beschikbaar, maar die moeten vanuit een ander perspectief worden bekeken’, zegt de onlangs gepromoveerde Rusnė Šilerytė.

Tot voor kort waren overheden en bedrijven in veel Westerse landen niet echt geïnteresseerd in het omzetten van afval van de industrie in hergebruikte materialen, zolang dit geen gevolgen had voor het milieu. ‘Door schaarste aan basismaterialen, mede veroorzaakt door de COVID­19­pandemie, komt nu echter de urgentie van hergebruik aan de oppervlakte’, zegt Rusnė Šilerytė, inmiddels specialist op het gebied van industriële afvalstromen. Volgens haar zouden we ons moeten richten op materialen die we nodig hebben, in plaats van simpelweg de levensduur van afval te verlengen.

Een andere kijk op afval

Om een circulaire economie op gang te brengen en te voorkomen dat er veel afval geproduceerd blijft worden, moeten overheden de afvalstromen kunnen monitoren. Er worden al veel en gedetailleerde gegevens verzameld over transport en verwerking van afval dat binnen de landsgrenzen verwerkt wordt. Afval is daarmee een goed gereguleerd onderwerp, althans in de EU­landen. ‘Maar dit wordt expliciet gedaan om de schade

die dit afval veroorzaakt te registreren en om milieuvervuiling te voorkomen. Nu we de overgang naar een circulaire economie maken, moeten we afval dat niet schadelijk is opnieuw in onze economie integreren. Dat is mogelijk op basis

van het huidige dataverzamelingsproces, aangevuld met nieuwe informatie.’

Aangezien ongeveer de helft van al het industriële afval bouwafval is, kan deze sector een potentieel grote bijdrage

32 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK
Šilerytė ontwikkelde een webapplicatie om te achterhalen welk afval er geproduceerd wordt, waar het naartoe gaat en wat de mogelijkheden zijn om dit afval opnieuw te gebruiken

leveren aan een circulaire economie. ‘Neem betonafval. Dit wordt meestal gebruikt voor wegfunderingen. Je bent er dan voorlopig van af, maar het is geen circulaire oplossing, omdat wegen ook een keer afval worden en er dan niets hoogwaardigs meer van te maken valt. Bij de dataverzameling moet daarom ook de kwaliteit van beton worden betrokken. Het moet duidelijk zijn of het al dan niet geschikt is om het voor zijn primaire functie te hergebruiken. Het is slechts een kwestie van het aanpassen van de afvaladministratie die bedrijven van overheidswege moeten bijhouden. Ik ben ervan overtuigd dat voorkomen kan worden dat grote hoeveelheden beton en andere bouwmaterialen tot puin worden gedegradeerd.’

Interactieve kaarten

Het resultaat van Rusnė Šilerytė’ onderzoek is een techniek om afvalstromen in kaart te brengen. Aan de hand van alle registraties die ze tot haar beschikking had slaagde ze erin landelijke transport­

stromen op interactieve kaarten weer te geven. ‘Veel stromen waarvan jij en ik ons niet bewust zijn, werden ineens zichtbaar. Afval blijkt intensief door het land te worden vervoerd van de ene afvalverwerker naar de andere. Zo werkt die markt en er is geen sturend mechanisme om dit te voorkomen. Ook werd duidelijk dat grote bouwwerkzaamheden, zoals de Noord/Zuidlijn in Amsterdam, nieuwe activiteiten in de buurt op gang brengen die ook weer afval produceren.’

Webapplicatie

Šilerytė bracht de door haar ontwikkelde techniek in de praktijk. Tijdens haar onderzoeksperiode richtte ze samen met een andere promovendus een bedrijf op en ontwikkelde ze een webapplicatie om te achterhalen welk afval er geproduceerd wordt, waar het naartoe gaat en wat de mogelijkheden zijn om dit afval opnieuw te gebruiken. Nu ondersteunt ze overheden en bedrijven om hun afval circulair in te zetten. Ze geeft

een voorbeeld. ‘Enkele bedrijven waren op zoek naar betere alternatieven voor hun hoogwaardig houtafval in plaats van verbranding. Op basis van onze afvalkaarten hebben we een kozijnproducent in dezelfde regio gevonden die dat hout zou kunnen gebruiken. Dit bewijst dat algoritmen op basis van afvaldata kunnen helpen bij het bepalen van de best mogelijke bestemming voor ‘afval’.’

Rusnė Šilerytė promoveerde op 19 januari 2023 aan de TUDelft op haar onderzoek 'Geographies of Waste: Significance, Semantics & Statistics in pursuit of a Circular Economy’. Dit onderzoek maakte deel uit van het EU H2020­project 'Resource Management in Peri­urban Areas: Going Beyond Urban Metabolism’.

Het artikel kan HIER worden gedownload>

33 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK
Tekst TU Delft>

Ammonium-ion-elektrolyten kunnen lithiumbatterijen helpen vervangen

Metaal­ionbatterijen, zoals lithium­ionbatterijen, zijn een belangrijk medium voor energieopslag. Ze domineren de markt voor draagbare consumentenelektronica en elektrische voertuigen vanwege hun hoge energiedichtheid en brede toepassingsmogelijkheden. Metaalionen die in de elektrolyten worden gebruikt, zijn echter afkomstig van beperkte en steeds schaarser wordende bronnen, wat de beschikbaarheid onder druk zet. Bovendien zijn ze vaak giftig en brandbaar en schadelijk voor het milieu.

Er zijn in loop van tijd verschillende pogingen gedaan om batterijen op basis van ammoniumionen te ontwikkelen omdat die kationen gemakkelijk te synthetiseren en te recyclen zijn. Ammoniumkationen reageren echter makkelijk tot waterstof en ammoniak bij een lage werkspanning, waardoor de batterijen hun volledige capaciteit niet kunnen

bereiken. Ze lossen ook makkelijk op in elektrolyten, waardoor ze moeilijk in elektrodematerialen kunnen worden ingebed.

Wetenschappers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST, Saudi Arabië) ontwikkelden een efficiënte metaalvrije batterij door een ammonium­kation­bevattende elektrolyt te combineren met op koolstof elektroden. Volgens de onderzoekers zijn de grafietkathode en de organische halfgeleideranode niet alleen goedkoop, maar ook milieuvriendelijk en hernieuwbaar. Met de ammoniumkationen kozen de onderzoekers voor hexafluorfosfaationen als negatieve ladingsdragers en maakten ze gebruik van het vermogen van grafiet om deze anionen omkeerbaar op te nemen om een ‘dual­ion’ batterij te vormen. In de batterij worden kationen en anionen gelijktijdig ingebracht in

hun overeenkomstige elektrode tijdens laadcycli en worden vrijgegeven in de elektrolyt tijdens ontlaadcycli. De batterij presteerde beter dan bestaande op ammoniumionen gebaseerde analogen met een recordbedrijfsspanning van 2,75 volt. Daarmee is het volgens de onderzoekers nu mogelijk om niet­metaalionenbatterijen met hoge energie te ontwikkelen die kunnen concurreren met metaalionbatterijen.

Het onderzoek werd eind vorig jaar gepubliceerd in het Duitse wetenschappelijke tijdschrift Angewandte Chemie onder de titel ‘A 2.75 V ammonium­based dual­ion battery’ https://doi.org/10.1002/ anie.202212941

Meer bij KAUST>

34 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK
Illustratie van de zeer efficiënte metaalvrije batterij ontwikkeld door KAUST-onderzoekers. In tegenstelling tot conventionele batterijen combineert deze batterij een elektrolyt die ammoniumkationen bevat met op koolstof gebaseerde elektroden (afbeelding: KAUST; Heno Hwang)

The Unique Conference Focused on Cellulose Fibres in Textiles, Hygiene and Packaging

Cellulose fibres are bio-based and biodegradable, even in marine habitats, where their degrading does not cause any microplastic.

250 participants and 30 exhibitors are expected in Cologne to discuss the following topics:

• Strategies, Policy Framework of Textiles and Market Trends

• New Opportunities for Cellulose Fibres in Replacing Plastics

• Sustainability and Environmental Impacts

• Circular Economy and Recyclability of Fibres

• Alternative Feedstocks and Supply Chains

• Ionic Liquids and New Technologies for Pulps, Fibres and Yarns

Sponsors

• New Technologies and Applications beyond Textiles

• Cellulose Fibre Based Packaging

• Cellulose Fibre Based Hygiene Products

35 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 cellulose-fibres.eu Call for Innovation Vote for the “Cellulose Fibre Innovation of the Year 2023” INNOVAT I O N AWARD BY NOVA - I N S TITUTE FIBRE CELLULOSE INNOVATION OF THE YEAR 2023 SPONSORED B Y G I G KARASEK
Award Sponsor Organiser

Publicaties

Life cycle assessment of material footprint in recycling: A case of concrete recycling

Waste management, January 2023

Meeting the current demand for concrete requires not only mining tons of gravel and sand, but also burning large amounts of fossil fuel resources in cement kilning. Consequently, concrete recycling is crucial to achieving a material­efficient society, especially with the application of various categories of concrete and the goal of phasing out fossil fuels. A comparative life cycle assessment (LCA) is used to assess the engineering material footprint (EMF) and the fossil fuel material footprint (FMF) in closed­loop recycling of three types of concrete: siliceous concrete, limestone concrete, and lightweight aggregate concrete. This study aims to investigate the impact of (i) concrete categories, (ii) methods to model recycling, and (iii) using renewable energy sources on the material footprint in concrete recycling. The results highlight that the concrete recycling system can reduce 99% of the EMF and 66­93% of the FMF compared with the baseline system, in which concrete waste is landfilled. All three recycling modeling approaches indicate that concrete recycling can considerably reduce EMF and FMF compared with the baseline system, primarily resulting from the displacement of virgin raw materials. Using alternative diesels is more sensitive than adopting renewable electricity in reduction of the FMF in concrete recycling. Replacing diesel with electrolysis­ and coal­based synthetic diesel for concrete recycling could even increase the FMF, while using biodiesel made from rapeseed and wood­based synthetic diesel can reduce 47 ­ 51% and 84 ­ 89% of the FMF, respectively, compared to the virgin diesel­based recycling system. Finally, we discussed the multifunctionality and rebound effects of recycling, and double­counting risk in material and energy accounting.

The article is online>

On the anisotropy of thick-walled wire arc additively manufactured stainless steel parts

Materials Science and Engineering: A, January 2023

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) is an emerging group of methods for producing large parts with complex geometries and varying wall thicknesses. These parts usually exhibit anisotropic material behavior due to their intrinsic heterogeneous microstructure. To fully exploit the versatility of WAAM, a rigorous understanding of the relationship between processing conditions, microstructure, and mechanical res­

Fig. 1. (a) Overview of the WAAM block with the target geometry and the employed deposition strategy. In color, the processing-based coordinate system is presented, where the transverse direction (TD) indicates the stacking direction of parallel weld beads, the building direction (BD) reveals the stacking direction of the layers, and the deposition direction (DD) corresponds to the length direction of the weld beads. The scanning direction, marked with a black arrow, is parallel to the DD and describes the trajectory of the welding torch during the printing process, alternating between the positive and negative DD for subsequent layers. (b) Manufactured 316LSi block with the corresponding processing-based coordinate system.

ponse of WAAM parts is necessary. To this end, this paper investigates the structure­property relationship for thick­walled austenitic stainless steel WAAM parts experimentally and numerically using a mean­field crystal plasticity model. The major microstructural features are studied using optical microscopy and electron backscattered diffraction. A representative microstructure volume element is obtained with averaged features to study spatial variations in the microstructure across the WAAM part. Uniaxial tensile tests assisted with Digital Image Correlation along the transverse direction, diagonal (45° from the transverse direction), and building direction within the transverse direction­building direction plane are used to study the mechanical properties and associated deformation fields. The resulting heterogeneous microstructure with periodically alternating microstructural features reveals a clear anisotropic material behavior. Furthermore, distinct plastic deformation patterns for different loading directions arise from the spatially varying microstructure. The proposed crystal plasticity model adequately describes the crystallographic texture­induced orientation­dependent yield strength.

The article is online>

Toward a low-carbon and circular building sector: Building strategies and urbanization pathways for the Netherlands

Journal of Industrial Ecology, January 2023

Buildings are an important part of society's environmental impacts, both in the construction and in the use phase. As the energy performance of buildings improve, construction materials become more important as a cause of environmental impact. Less attention has been given to those materials. As an alternative for conventional buildings, the use of biobased materials and circular building practices is explored. In addition

36 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK

to building design, the effect of urbanization was analyzed. The potential to close material cycles together with the material related impact, were assessed, between 2018 and 2050 in the Netherlands. The results show a limited potential to close material cycles until 2050, as a result of slow stock turnover and growth of the building stock. At present, end­of­life recycling rates are low, further limiting circularity. Primary material demand can be lowered when shifting toward biobased or circular construction. This shift also reduces material related carbon emissions. Large­scale implementation of biobased construction, however, drastically increases land area required for wood production. Material demand differs strongly spatially and depends on the degree of urbanization. Urbanization results in higher building replacement rates, but constructed dwellings are generally small compared to scenarios with more rural developments. The approach presented in this work can be used to analyze strategies aimed at closing material cycles in the building sector and lowering buildings' embodied environmental impact, at different spatial scales.

The article is online>

fossil fuels contribute heavily to an unsustainable ecological footprint. As a result of the growing environmental awareness and the desire for a green future, sustainable production of acrylates and the development of acrylate alternatives derived from biorenewable resources have gained increased attention over the last decades. Although great progress has been made, the commercialization of a competing sustainable process has not yet been achieved due techno­economic challenges arising from the underdeveloped larger scale syntheses and expensive starting materials and reagents. In this thesis both strategies and present several new developments towards sustainable acrylate alternatives (alkoxybutenolides) and biobased acrylic acid were implemented, all starting from furfural and using oxygen and visible light for sustainable chemical transformations. In order to account for a larger scale synthesis, a photochemical reactor was developed for the continuous production of our sustainable building blocks. The resulting biobased coatings obtained from these alkoxybutenolides are hard, transparent and resistant to solvent and water, similar to commercial coatings. Above all, the coatings are functional and have tunable properties, based on the different building blocks we developed.

The thesis can be found here>

Functional wood for carbon dioxide capture Cell Reports Physical Science, February 2023

Building construction locations in the municipality of Amsterdam for pathway Urban (pink) and Rural (blue). When scenarios spatially overlap, locations are marked as purple. The black line marks the municipal border

Development of biobased building blocks, polymers and coatings

Thesis University of Groningen, January 2023

Coatings are omnipresent in daily life, indispensable in construction and applied everywhere around us to enhance the durability and aesthetics of numerous products ranging from cars to wood to electronics. One of the most conventional sets of building blocks used to build these polymer chains, justified by their high reactivity and broad versatility, are the petrochemical feedstock derived acrylates. Despite their promise, the high demand and the resulting large­scale production from

With increasing global climate change, integrated concepts to innovate sustainable structures that can multiaxially address CO2 mitigation are crucial. Here, we fabricate a functional wood structure with enhanced mechanical performance via a top­down approach incorporating a high­performance metal­organic framework (MOF), Calgary framework 20 (CALF­20). The functional wood with 10% (w/w) CALF­20 can capture CO2 with an overall gravimetric capacity of 0.45 mmol/g at 1 bar and 303 K that scales linearly with the MOF loading. Interestingly, the functional wood surpasses the calculated normalized adsorption capacity of CALF­20 stemming from the mesoporous wood framework, pore geometry modulation in CALF­20, and favorable CO2 uptake interactions. Density functional theory (DFT) calculations elucidate strong interactions between CALF­20 and the cellulose backbone and an understanding of how such interactions can favorably modulate the pore geometry and CO2 physisorption energies. Thus, our work opens an avenue for developing sustainable composites that can be utilized in CO2 capture and structural applications.

The article is online>

37 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK

Mind the Pulp: Environmental and economic assessment of a sugar beet pulp biorefinery for biobased chemical production

Waste Management, January 2021

Sugar beet pulp, a byproduct from sugar beet refining, is used by farmers as fertilizer or sold as animal feed. Both options underestimate the potential of sugar beet pulp as a platform to produce specialty and bulky chemicals as a promising pathway for sustainable biochemicals ­ mind the pulp. This study proposes a biorefinery concept to produce food additives (pectin­derived oligosaccharides) and bulky chemicals (terephthalic acid). Since the biorefinery has a low technology readiness level (TRL = 1), it is relevant to evaluate the feasibility of this biorefinery concept to provide guidance (at an early stage) on the environmental and economic advantages and limitations. For this purpose, the life cycle assessment and techno­economic assessment frameworks are used to assess the environmental impact and economic performance of the biobased terephthalic acid, respectively. Moreover, environmental impacts are accounted for in economic terms using different monetary valuation methods (environmental prices, Ecovalue12, and Ecotax). The environmental impact of biobased terephthalic acid was higher in most impact categories than the fossil counterpart, depending on the selected allocation approach (mass vs economic). The economic feasibility of the proposed biorefinery is highly dependent on the pectin­derived oligosaccharides market price and the valorization of byproducts (humins and levulinic acid). The selection of the monetary valuation method is critical for monetizing environmental impacts when comparing biobased against fossil­based alternatives.

The article is online>

Safety of recycled plastics and textiles: Review on the detection, identification and safety assessment of contaminants

Chemosphere, January 2023

In 2019, 368 mln tonnes of plastics were produced worldwide. Likewise, the textiles and apparel industry, with an annual revenue of 1.3 trillion USD in 2016, is one of the largest fast­growing industries. Sustainable use of resources forces the development of new plastic and textile recycling methods and implementation of the circular economy (reduce, reuse and recycle) concept. However, circular use of plastics and textiles could lead to the accumulation of a variety of contaminants in the recycled product. This paper first reviewed the origin and nature of potential hazards that arise from recycling processes of plastics and textiles. Next, we reviewed current analytical methods and safety assessment frameworks that could be adapted to detect and identify these contaminants. Various contaminants can end up in recycled plastic. Phthalates are formed during waste collection while flame retardants and heavy metals are introduced during the recycling

process. Contaminants linked to textile recycling include; detergents, resistant coatings, flame retardants, plastics coatings, antibacterial and anti­mould agents, pesticides, dyes, volatile organic compounds and nanomaterials. However, information is limited and further research is required. Various techniques are available that have detected various compounds, However, standards have to be developed in order to identify these compounds. Furthermore, the techniques mentioned in this review cover a wide range of organic chemicals, but studies covering potential inorganic contamination in recycled materials are still missing. Finally, approaches like TTC and CoMSAS for risk assessment should be used for recycled plastic and textile materials.

The article is online>

Organo-functionalized inorganic nanofiltration membranes through engineering at the molecular level

Thesis Univeristy of Twente, MESA+ Institute, October 2022

A membrane is generally a selective barrier through which one or more components of a mixture can be selectively removed. Compared to their polymeric counterparts, inorganic membranes can be used under harsh conditions, such as high temperatures or pressures. However, their potential has not yet been fully explored. The Ph.D. thesis 'Organo­functionalized inorganic nanofiltration membranes through engineering at the molecular level' expands on the prospects of polymer­functionalized inorganic, i.e., hybrid, membranes. By combining polymeric and inorganic materials in a single hybrid membrane, we can use both materials' advantages. In this thesis, the different hybrid membranes developed were tested in water, solvents, and their mixtures to understand these membranes' capabilities under 'real' industrial conditions. Different approaches were used to develop these hybrid membranes, including surface­initiated (grafting­from) in­situ polymerizations or simple methods to covalently link commercial polymers on the inorganic substrates (grafting­to).

Additionally, novel methodologies, such as the thio­bromo "click" reaction, were used to control the polymer growth and reduce the environmental footprint of membrane fabrication methods. This work opens new avenues for research and industrial interest in hybrid inorganic membranes.

The thesis kan be downloaded here>

38 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ONDERZOEK

Glassman Europe

15 ­ 16 maart 2023, Istanbul

Fastener Fair Stuttgart

21 ­ 23 maart 2023, Stuttgart

International Conference on Masonry Construction and Masonry Materials

27 ­ 28 maart 2023, Parijs

3D Delta Week 27 ­ 31 maart 2023, Benelux

European Coatings Show 2022

28 ­ 30 maart 2023, Nurnberg

Hannover Messe

17 ­ 21 april 2023, Hannover

BAU München

17 ­ 22 april 2023, München

Conference on CO2­based Fuels and Chemicals 2023

19 ­ 20 april 2023, Keulen

De Nederlandse Metaaldagen 2023

19 ­ 21 april 2023 Den Bosch

JEC World International Composites Event 25 ­ 27 april 2023, Parijs

BioMAT 2023

3 ­ 4 mei 2023, Weimar

PCIM Europe

9 ­ 11 mei 2023, Nürnberg

KUTENO Kunststofftechnik Nord 9 ­ 11 mei 2023, Rheda­Wiedenbrück

Ceramics and Composite Materials

10 ­ 11 mei 2023, Zürich

MIX Noordoost

10 ­ 11 mei 2023, Hardenberg

Plastics Recycling Show Europe 2023

10 ­ 11 mei 2023, Amsterdam

Łódź Design Festival

12 ­ 22 mei 2023, Łódź

Houtbouwbeurs

23 ­ 25 mei 2023, Den Bosch

Renovatiebeurs

23 ­ 25 mei 2023, Den Bosch

Renewable Materials Conference 2023

23 ­ 25 mei 2023, Siegburg/ Keulen

FIT show 2023

23 ­ 25 mei 2023, Birmingham

Maintenance Dortmund 24 ­ 25 mei 2023, Dortmund

Munich creative business week 2023

6 ­ 14 mei 2023, München

SurfaceTechnology GERMANY 4 ­ 6 juni 2024, Stuttgart

AGENDA 39 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023

Enterprise Europe Network (EEN) helpt bedrijven bij

internationale ambities

Het Enterprise Europe Network (EEN) is een initiatief van de Europese Commissie dat ondernemers ondersteunt bij het zoeken van partners om te innoveren en ondernemen in het buitenland. Het Enterprise Europe Network bestaat uit meer dan 600 organisaties in ruim 60 landen.

Databank

Elk bedrijf kan haar aanbod en/of vraag in de vorm van een profiel laten opnemen in een databank. Vervolgens wordt het bedrijf onder de aandacht gebracht in het land waarin zij actief wil worden en tegelijkertijd kan ook zelf naar partners worden gezocht. EEN­adviseurs helpen actief bij het opstellen van het profiel, dat in een bepaald format wordt opgesteld. Op de EEN­websites staan ook buitenlandse bedrijven die Nederlandse bedrijven en organisaties zoeken voor commerciële of technologische samenwerking. De EEN adviseurs ondersteunen bij de zoektocht naar een samenwerkingspartner door de contacten binnen het netwerk actief in te zetten. Daarnaast worden regelmatig Company Missions en Match Making

Events georganiseerd. Al deze diensten zijn kosteloos.

Er zijn vijf soorten profielen:

• Business Offer:

• het bedrijf biedt een product aan Business

• Request: het bedrijf zoekt een product

• Technology Offer: het bedrijf biedt een technologie aan

• Technology Request: het bedrijf zoekt een technologie

• Research & Development Request: de organisatie zoekt samenwerking voor onderzoek

Het kan ook voorkomen dat een bedrijf zowel een Business Offer als een Business Request heeft (of een andere combinatie). In dat geval worden er twee (of zelfs meer indien van toepassing) profielen gemaakt. In het profiel wordt de meest essentiële informatie over de aard van het aanbod of vraag opgenomen, het ‘soort’ partner dat men daarbij beoogt en de verwachtte samenwerking.

Zodra duidelijk is welk type profiel(en) men wenst voor haar organisatie kan de EEN adviseur het proces van het opstellen van een profiel starten en het binnen korte tijd gepubliceerd hebben in de database.

Ondernemingen kunnen rechtstreeks bij EEN terecht met vragen over het opnemen van een bedrijfsprofiel in de EEN­database.

Voor materialen is Nils Haarman de contactpersoon:

T: +31(0)88 062 5843 M: 06 21 83 94 57

E: nils.haarman@rvo.nl

Voor meer informatie kan men terecht op de websites van het Enterprise Europe Network:

www.enterpriseeuropenetwork.nl

http://een.ec.europa.eu

40 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 INNOVATIEVE MATERIALEN
Video: Hoe werkt Enterprise Europe Network

The Enterprise Europe Network Materials Database:

Request for partnership: March 2023.

Interested? contact nils.haarman@rvo.nl nils.haarman@rvo.nl

Italian company producing custom raw wood furniture seeks partners abroad for commercial agreements

This Italian company produces classic, luxury and modern raw wood furniture on customer demand. It can also characterize its products with inlays and brass carvings. It is trying to expand its production abroad seeking partners for commercial agreements.

Spanish SME is looking for reusing apple processing waste

A Spanish SME is looking for reusing apple waste to boost its recovery and revalorization, thus fostering the circular economy in the region. They are looking for partners who can revalue this type of waste.

Spanish company specialized in precision machining of exotic materials is looking for supplier agreements

The Spanish company specializes in design, machining and maintenance of components, specially those that are to be manufactured with exotic materials (titanium, stavax, ultem, hardox, stavax,…). The company is looking for supplier agreements.

Spanish company specialized in precision machining of exotic materials is looking for supplier agreements

A Spanish consortium wants submit a project in the framework of the Eurostars programme. The idea of the project is to develop sustainable footwear soles. The consortium is already formed by Spanish compounder and a Spanish shoe company (project leader) and two research centers. The consortium is looking for a new partner (SME) with capacity to develop a sustainable bactericide masterbatch to give an add value to the final product. The new partner would provide the masterbatch to the compounder

41 | INNOVATIEVE MATERIALEN 1 2023 ENTERPRISE EUROPE NETWORK
Innovatieve Materialen heeft ook een Engelstalige uitgave en website: www.innovativematerials.nl

Innovative Materials, the international version of the Dutch magazine Innovatieve Materialen, is now available in English. Innovative Materials is an interactive, digital magazine about new and/or innovatively applied materials. Innovative Materials provides information on material innovations, or innovative use of materials. The idea is that the ever increasing demands lead to a constant search for better and safer products as well as material and energy savings. Enabling these innovations is crucial, not only to be competitive but also to meet the challenges of enhancing and protecting the environment, like durability, C2C and carbon footprint. By opting for smart, sustainable and innovative materials constructors, engineers and designers obtain more opportunities to distinguish themselves. As a platform Innovative Materials wants to help to achieve this by connecting supply and demand.

Innovative Materials is distributed among its own subscribers/network, but also through the networks of the partners. In 2021 this includes organisations like M2i, MaterialDesign, 4TU (a cooperation between the four Technical Universities in the Netherlands), the Bond voor Materialenkennis (material sciences), SIM Flanders, FLAM3D, RVO and Material District.

Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.