39ste jaargang - nummer 3 - 2018 44ste jaargang - nummer 4 2023
15e Lustrum NKV R-ladder en straatbaksteen Microgolf-ondersteund (op)stoken in de keramische industrie Bouwen met robots Circulair ontwerpen met baksteen Duurzaam bouwen met leem
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
Natfilter met slibtransporteur
Projecten kunnen turn-key worden uitgevoerd Wij garanderen de emissie & grenswaarden Engineering, bouw en onderhoud in eigen beheer
Hoog vacuüm stofzuiginstallatie
Frogreiniger
Full service dienstverlener
Mesys Industrial Air Systems BV Molenstraat 27, 6914AC Herwen
www.mesys.nl
+31 (0) 316 248744
Info@mesys.nl
WINNING EN VERKOOP
Hendrik Bedrijven Brunssum B.V. T +31-45-527 04 56
HENDR 185x124 FC Mag_2018_v2.indd 1
...van zand en grind in diverse gradaties, klei en leisteen
www.mourik.com E pswelsen@mourik.com
12/3/18 2:33 PM
COLOFON KGK Onafhankelijk vakblad voor keramiek, glas en minerale materialen. De redactie staat open voor bijdragen van vakgenoten. U kunt hiervoor contact opnemen met de redactie. Redactieraad W. van den Berg A.J.A. Winnubst P.B.M. Schoonebeek E. Brinkman G.J.H. van Nifterik
INHOUD 8
15e Lustrum NKV: Een kijkje in het verleden en de toekomst van keramiek Eddy Brinkman, NKV
13
De R-ladder en straatbaksteen Arie Mooiman, KNB
16
Microgolf-ondersteund (op)stoken in de keramische industrie Stan Aben, TCKI
18
Bouwen met robots TU Eindhoven
22
Circulair ontwerpen met baksteen Arie Mooiman, KNB
26
Duurzaam bouwen met leem vraagt om standaarden Empa
Hoofdredactie G.J.H. van Nifterik gvn@kgkmagazine.nl Redactie SJP Uitgevers Kalkhaven 53 4201 BA Gorinchem tel: + 31 (0)183 66 08 08 info@kgkmagazine.nl Uitgeverij/advertenties SJP Uitgevers Kalkhaven 53 4201 BA Gorinchem tel: + 31 (0)183 66 08 08 sjp@sjp-uitgevers.nl Abonnementen Abonnementsprijs Nederland (2023): € 72,80 (excl. BTW, incl. verzendkosten binnen Nederland) Abonnementsprijs buitenland (2023): € 76,00 (excl. BTW en verzendkosten) Voor leden van KNB en NKV is het abonnementsgeld inbegrepen in de contributie. Abonnementen gelden voor onbepaalde tijd, tenzij schriftelijk/per e-mail wordt opgezegd voor 1 november Website: www.kgkmagazine.nl Druk: Printhuys, Gorinchem Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/ of openbaar gemaakt door middel van herdruk of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
BERICHTEN
GlasLab: centrum van innovatie in architecturaal glasdesign TU Delft Onlangs werd in de faculteit Bouwkunde van de TU Delft het nieuwe GlasLab geopend. Het Glaslab moet volgens de TU Delft worden gezien als het centrum van innovatie in architecturaal glasdesign en constructie aan de universiteit. In dit lab wordt onderzoek gedaan naar glasproducten en -constructies die de gebouwde omgeving zullen transformeren. Met een nieuwe microscoop en waterstraalsnijmachine worden prototypes gemaakt en getest. Dit kan vervolgens worden opgeschaald en toegepast. Het GlasLab is onderdeel van TU Delft Glass group, een nauwe samenwerking met de faculteit en de faculteiten Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen en Civiele Techniek en Geowetenschappen. Hoogleraar James O’Callaghan gelooft in de toekomst van bouwen met glas en probeert de grenzen van dit materiaal te verleggen. Glas als constructiemateriaal is populairder dan ooit, maar het stelt architecten, ingenieurs en fabrikanten wel voor de nodige uitdagingen wat betreft de energie-efficiëntie en duurzaamheid van gebouwen. Het onderzoeksteam staat onder leiding van O’Callaghan. Hij is een pionier op het gebied van Architectural Glass. Zijn werk heeft innovaties mogelijk gemaakt die nu overal worden toegepast. Hij staat bekend om zijn ontwerpen van glazen trappen, bruggen en andere bouwkundige elementen in bijvoorbeeld de iconische Apple Stores over de hele wereld. Het onlangs opgeleverde Mirage kunstwerk in
het Apple Park is ook mede tot stand gekomen met zijn expertise en de glasgroep van de TU Delft.
TU Delft Glasgroep De TU Delft onderzoeksgroep is een multidisciplinaire onderwijs- en onderzoeksgroep met expertise in constructiemechanica, constructiematerialen en constructief ontwerp. Glas is een alom aanwezig materiaal in de architectuur en in andere sectoren zoals de autoindustrie, consumentenelektronica enz. Als materiaal heeft het een unieke impact op esthetische aantrekkingskracht, veiligheid, welzijn en (belichaamde en operationele) energie. De Glass group verlegt de grenzen van het materiaal, prestaties, vorm, energie en de esthetiek van glas. Zo ontwikkelen ze nieuwe ontwerpen en fabricagemethoden voor nieuwe glasstructuren en worden efficiënte oplossingen voor bestaande glasstructuren gevonden.
TU Delft Excellence Fund Met een bijdrage uit het TU Delft Excellence Fund is het GlasLab in de faculteit gefinancierd. Dit fonds richt zich op het accelereren van de excellentiestrategie van TU Delft door het aantrekken van topwetenschappers te steunen, waaronder James O’Callaghan. Onlangs is in het bijzijn van de donateurs van het Excellence Fund het GlasLab officieel geopend.
(Foto’s: Telesilla Bristogianni TUDelft)
2 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
BERICHTEN
Porseleinkoorts: Het witte goud van Augustus de Sterke en Madame de Pompadour Van 2 maart tot en met 1 september 2024 presenteert het nationale Keramiekmuseum Princessehof Porseleinkoorts: het witte goud van Augustus de Sterke en Madame de Pompadour. De tentoonstelling zet de ontstaansgeschiedenis van Europees porselein op een rij. Topstukken uit de wereldberoemde porseleincollecties van Dresden en Sèvres reizen speciaal voor deze gelegenheid voor het eerst (en misschien wel voor het laatst) naar Nederland. Porseleinen beesten van meer dan een meter hoog, goud, zoete pastelkleuren, exuberante schilderingen en opengewerkte kunststukken: in de loop van de achttiende eeuw is niets te gek en wordt Europa bevangen door een zeer besmettelijke porseleinkoorts. Twee vorstenhuizen ontketenen een rage die in korte tijd de Europese porseleinkunst tot grote hoogte stuwt en zelfs nu nog haar sporen nalaat. Het is een zinderend verhaal over het ontstaan van het Europese porselein, verteld door twee iconische personen uit deze turbulente tijd: Augustus de Sterke (1670-1733), keurvorst van Saksen, Koning van Polen en oprichter van de Meissen porseleinfabriek in Duitsland, en Madame de Pompadour (1721-1764), maîtresse, cultureel adviseur en vertrouweling van koning Lodewijk XV en beschermvrouwe van de Sèvres porseleinfabriek in Frankrijk. De ontstaansgeschiedenis van Europees porselein kent intriges. De beruchte alchemist Johann Friedrich Böttger (1682-1719) schroomde niet om op te scheppen over een wel heel waardevolle kwaliteit: hij zou in staat zijn ruw materiaal in goud te veranderen. Augustus de Sterke zag hierin een kans. Op bevel van de keurvorst werd Böttger opgesloten in het paleis. Goud maken lukte hem niet, maar na jaren samen met medewetenschappers en ambachtslieden experimenteren,
Mythisch draakachtig figuur, Porzellanmanufaktur Meissen: model toegeschreven aan Johann Gottlieb Kirchner, 1730, porselein, h 56.3cm x l 34.6cm x b 25.7cm, SKD Porzellansammlung Dresden, Foto: Adrian Sauer
slaagde Böttger er wel in om ‘wit goud’ te produceren. Als eerste Europeanen vonden zij de juiste ingrediënten om porselein te maken. De in Europa zo gewilde receptuur werd angstvallig bewaakt, waardoor de eerste productieplaats van porselein niet gevestigd was in een fabriek, maar op een plek waar niemand ongezien kon binnenkomen of vertrekken: het ‘porseleinslot’ Albrechtsberg bij Meissen. Dit staat afgebeeld op een kop en schotel die het Princessehof onlangs aankocht, deze set zal te zien zijn in de tentoonstelling. Overigens wisten medewerkers van het slot, ondanks de strenge bewaking, met waardevolle kennis te ontsnappen, met als gevolg dat er algauw door heel Europa andere porseleinfabrieken werden opgericht.
Kop en schotel met Slot Albrechtsberg, collectie Keramiekmuseum Princessehof
Voor de tentoonstelling heeft het Princessehof rijkelijk kunnen putten uit de keramiekcollecties van de Porzellansammlung in Dresden, Musée national de Céramique in Sèvres en andere belangrijke porseleinverzamelingen, zoals die van het Louvre en Musée des Arts Décoratifs in Parijs. Uit deze musea komen in totaal meer dan 150 objecten bijeen; alle van een bijzondere kwaliteit. Dit is uitzonderlijk want het zijn stuk voor stuk objecten die niet vaak reizen. Zelden werd het verhaal van de ontstaansgeschiedenis van het Europese porselein zo compleet geïllustreerd in één tentoonstelling.
3 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
BERICHTEN
In Vitro: De Vele Levens van Glas Bureau Europa, platform voor architectuur en design in Maastricht, toont van 16 december tot en met 16 juni In Vitro - de Vele Levens van Glas. De tentoonstelling geeft volgens Bureau Europa een inkijk in glas in de architectuur en de vele levens van glas: van gebrandschilderde vensters in het 19e-eeuwse katholieke Limburg tot de expressionistische Limburgse School; van symbolische laag in hedendaagse architectuur tot duurzaam materiaal voor de toekomst. Het idee achter de expositie is dat er altijd door, maar zelden naar glas wordt gekeken. Als bouwmateriaal is het nu alomtegenwoordig maar ooit bracht het kleur in het leven van alledag. Tegenwoordig is het gebruik van glas in architectuur volgens de organisatoren van de expositie over het algemeen prozaïsch: een materiaal dat licht doorlaat en binnen en buiten aan elkaar verbindt. In praktische zin biedt het gebruik van glas kansen voor de verduurzaming van nieuwe en oude gebouwen. Al sinds de industrialisering is het aura van de moderniteit verbonden met het gebruik van glas. In glas wordt de toekomst gezien, het materiaal wordt technologisch geïnnoveerd, maar ook blijven de oude ambachten bewaard, wellicht geuit in nieuwe vormen. In Limburg had glas een duidelijke betekenis in de totstandkoming van een regionale, visuele identiteit. De stad Roermond speelde daarin de hoofdrol van het glasmakerscentrum dat ook buiten de provinciegrenzen zijn product afzette. Dat uitte zich in de typische, glas-in-loden bovenlichten en de exuberante expressionistische kerkramen van de Limburgse School met grootheden als Joep Nicolas, Charles Eyck en het Atelier Flos tot hedendaagse architecten als Wiel Arets, Francine Houben, Mathieu Bruls en Jo Coenen. De tentoonstelling onderzoekt het gebruik van glas in de architectuur in al zijn verschillende verschijningsvormen. Dat kan een lokaal en ambachtelijk materiaal zijn, maar ook een industrieel product dat een onuitwisbare invloed heeft op hoe wij omgaan met elkaar, met architectuur en met de natuur. In de expositie brengen de oranisato-
ren archiefmateriaal en oud glas-in-lood samen met introspectieve installaties en films die de glans en gelaagdheid van glas onderzoeken. Moderne Limburgse architectuur wordt met ontwerpen en maquettes getoond in de context, de filosofie en het symbolische belang van glas. Te zien vanaf zaterdag 16 december 2023 t/m zondag 16 juni 2024 Locatie Bureau Europa, platform voor architectuur en design Timmerfabriek, Boschstraat 9, Maastricht
Mirai: Glas met 50 procent minder CO2 Pilkington Nederland, onderdeel van de NSG Group, presenteerde een nieuw glasassortiment met 50 procent minder opgenomen CO2 in vergelijking met standaard floatglas. Volgens de producent heeft het glas de laagste CO2-uitstoot in zijn soort op de markt. Pilkington Mirai kan worden aangeboden als een low-carbon alternatief voor gewoon floatglas, zonder verschil in prestaties, kwaliteit of esthetiek. Het is ontwikkeld met behulp van alternatieve brandstof, een hoog gehalte gerecycled glas en groene stroombronnen. De naam Mirai, wat ‘toekomst’ betekent in het Japans, is volgens de producent gekozen om het begin van de volgende generatie low-carbon glasproducten aan te geven. www.pilkington.com/nl-nl/nl
4 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
BERICHTEN
Picasso: Magisch Keramist
Expositie Belgische keramiek
In het jaar dat het 50 jaar geleden is dat Pablo Picasso overleed, presenteert Royal Delft Museum, het fabrieksmuseum voor Delfts aardewerk, een unieke selectie keramieken van Picasso’s oeuvre: een tentoonstelling over zijn leven als keramist en zijn keramisch werk.
Van 19 november 2023 tot 18 februari 2024 organiseren BeCraft en Keramis een exposoitie die indringend inzicht geeft in de Belgische keramiek, van de evolutie van het onderwijs tot de plaats ervan in de kunstgeschiedenis. De tentoonstelling, onder de titel ‘Mentors’, vindt plaats in de Anciens Abattoirs in Bergen en in Keramis (La Louvière). Ze brengt keramiekdocenten samen die de geschiedenis van het keramiekonderwijs in België evenzeer hebben getekend alsook hun artistieke praktijk. Dankzij dit partnerschap zeggen de organisatoren met deze dubbeltentoonstelling een overzicht te willen geven van de praktijk en het onderwijs van keramiek in België van de twintigste eeuw tot vandaag. BeCraft richtte zich tot keramiste en docente Kris Campo om de tentoonstelling mede samen te stellen. Zij deelde haar expertise van de Vlaamse keramiek, terwijl de wetenschappelijke leiding van de catalogus en de selectie van erfgoedwerken uit de Keramis-collecties werden toevertrouwd aan Ludovic Recchia, directeur en curator van Keramis.
‘Mentors’
Pablo Ruiz Picasso werd geboren in het Spaanse Malaga. Echter, heeft hij zijn werkzame leven vooral in Frankrijk doorgebracht. Picasso’s werken kennen diverse invloeden doordat hij nooit bleef vasthouden aan een eenmaal ingeslagen weg. Experimenten en verkenningen blijven elkaar gedurende de rest van zijn leven opvolgen: in stijl, in materiaal en methode. Geen andere kunstenaar in de twintigste eeuw wisselde zo makkelijk van medium: van olieverf naar hout of brons, grafische technieken of glas en natuurlijk keramiek.
Evenement pagina: www.becraft.org/event/mentors
Pablo Picasso, Lampvoet vrouw, 1955 (Succession Picasso, c/o Pictoright Amsterdam 2023, Bruikleen: John & Marine van Vlissingen Fine Arts, Fotografie: Erik en Petra Hesmerg)
Picasso ontwikkelde zich van impressionistisch schilder tot keramist. Hij was al vroeg vertrouwd met het werken met diverse materialen, zo ook keramiek. Eén van zijn vrienden, die hij rond 1900 in de kleine Spaanse kunstenaarskolonie in Montmartre ontmoette, was de keramist Paco Durrio (1868-1940). Via Durrio maakte hij kennis met keramiek en boetseerde vervolgens enkele koppen in klei die in brons werden afgegoten. Later, in de jaren twintig, werkte hij kortstondig samen met de keramist Jean van Dongen met wie hij tenminste twee vazen beschilderde. De keramische werken geven volgens de organisatoren inzicht in Picasso’s veelzijdigheid als keramist en zijn ondernemersgeest doordat hij naast unieke exemplaren, ook diverse series ontwikkelde. In 1948 vond de eerste keramische expositie plaats van Picasso met meer dan honderd keramische objecten, beschilderde schalen en schotels. Een selectie van deze objecten zijn van 10 oktober 2023 tot en met 19 mei 2024 te zien in Royal Delft Museum. https://museum.royaldelft.com
Emile Desmedt. Voi là, 2018. Grès salé grand feu. Cuisson au charbon dans le four de la Poterie Dubois (Bouffioulx) 95 x 46 cm (Foto : Keramis)
6 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Natuurlijk, goed werk.
Werken aan een veilige, duurzame en sociale omgeving. wetering.nl
NKV
15e lustrum NKV
Een kijkje in het verleden en de toekomst van keramiek
Het bedrijf Zilverschoon Randwijk in Heteren, met op de achtergrond de vlamoven
Eddy Brinkman, NKV
Op 22 september was de jarige Nederlandse Keramische Vereniging (NKV) bijeen in het land tussen Neder-Rijn en Waal, in Heteren en Zetten. De NKV is opgericht in 1948, en hoewel het 75-jarig bestaan van de vereniging goede aanknopingspunten biedt voor een terugblik, wilden we tijdens het lustrum ook de focus leggen op enkele aspecten van de toekomst van keramiek. Dat kwam tot uiting in een bezoek aan het keramische bedrijf Zilverschoon Randwijk en een lezing van Ronny Lugtenberg van TCKI over de toekomst van bouwkeramiek.
Zilverschoon Randwijk aan de Neder-Rijn bij Heteren is specialist in de productie van ambachtelijke bakstenen voor restauratie van historische bouwwerken en voor nieuwe gebouwen. Het is bij restaureren belangrijk dat vervangende stenen op het origineel
8 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
lijken, maar ook gelijkwaardige fysische en mechanische eigenschappen hebben, dus dat je bijvoorbeeld dezelfde waterhuishouding of drukvastheid hebt. Reproduceren in de breedste zin van het woord. Hierbij gaat het eerst om de juiste klei te vinden, en om de
Derck Zilverschoon (rechts) vertelt over de verschillende soorten klei
receptuur uit het verleden proberen te reproduceren. Ten slotte moet vormgeven, drogen en bakken leiden tot een goed product dat lijkt op een baksteen van (zeg) 200 jaar geleden. Derck Zilverschoon en André Bleumer vertellen enthousiast over het bedrijf aan de aanwezige NKV’ers. Derck heeft zijn kennis over bakstenen en klei met de paplepel ingegoten gekregen van zijn vader, die kleileverancier van origine was. Hij is zich verder gaan verdiepen in de keramische processen van het bakken van klei.
Rivierklei Nederlandse rivieren zoals Rijn en Maas hebben van oudsher gezorgd voor afzetting van klei in de uiterwaarden. Deze kleideeltjes werden vanuit de Alpen meegenomen. Klei die net na de oever afgezet werd (net naast de rivier) was wat grover van structuur, en naarmate het water verder stroomde en de kleinere deeltjes daar verzonken, was die wat vetter, kleiner, fijnmaziger van structuur. En deze structuur bepaalt welke steen je ervan kunt maken. Zo wordt grove klei doorgaans gebruikt voor de handvorm, en vette klei voor de strengpers - twee productiemethoden die bij Zilverschoon gebruikt worden, maar hierover later meer.
Vier vormgevingstechnieken Zilverschoon Randwijk maakt jaarlijks zo’n anderhalf miljoen stenen. Het is een relatief kleinschalig bedrijf,
9 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
en daardoor flexibel. Als er een steen gewenst is die een halve centimeter langer moet zijn dan gebruikelijk, dan hoeven ze ‘slechts’ een dozijn bakjes in de vormbakmachine te vervangen. Ze maken alleen opdracht-specifiek, ze leveren niet vanuit voorraad, en ze zijn sterk in het bieden van maatwerk, van 1 stuks tot grote series. Ze leveren binnen Nederland, maar ook aan het buitenland zoals België en Duitsland. Het bedrijf gebruikt handvorm, strengpers, vormbak en wasserstrich om bakstenen te maken. Als je alle factoren van deze vier vormgevingstechnieken beheerst en kunt bedienen over alle soorten klei, dan is daar een markt voor. En dat blijkt wel: zo wordt Duitse klei uit het Westerwald gebruikt voor een opdracht bij het Centraal Station van Amsterdam.
Handvorm Bij handvorm geeft de productiemethode de naam aan het product: een handgevormde steen. Eerst wordt de binnenkant van een houten bak bedekt met een ‘paneerlaagje’ zand dat grof, fijn, nat of droog kan zijn. Hierna wordt een bal van zo’n 5 - 6 kilogram in de vorm gegooid. Je kunt niet precies zoveel gooien dat de bak precies vol zit, dus je moet er meer in doen. De klei voor handvorm is zo zacht als boter. Door de druk van het gewicht verdeelt de bal zich mooi over de bak, de plasticiteit vloeit er mooi uit. De zwaartekracht bepaalt de vorm; soms moet je nog met de hand nadrukken. Door het ingooien vervormt de kleimassa het ‘paneerlaagje’ zand op een onregelmatige manier:
de voorbode voor de latere nerven aan de zijkanten van de steen. Het overtollige deel klei strijk je er met de draad af. Hier komt een ander doel van het zand naar voren: dat de klei na de vormgeving gemakkelijk loslaat van de vorm. Immers: natte klei in een natte bak komt er nooit meer uit. Het paneerlaagje wordt dus gebruikt om te lossen. Zand kun je gebruiken, maar ook zaagsel/houtsnippers dat later wegbrandt bij het bakken.
Vormbak Bij vormbak heeft de steen een vlakke structuur - de structuur van de bak die de vorm bepaalt, de ‘vormbak’ - vandaar die naam. Bij Zilverschoon is een machine samengesteld om de oude vormbakstenen te kun-
niet langs de randen schaaft, want dan neemt de klei het zand mee en blijft aan het hout kleven waardoor je het materiaal er later niet uit zou krijgen bij het lossen. De oplossing: de klei gaat van bovenaf door een opening die kleiner is dan de vormbak, en komt dan op de bodem van de vormbak terecht. Omdat de klei de bodem raakt gaat de massa zich ook naar opzij verplaatsen, waarna wordt gestopt met persen. Klei is nu ingevangen in zand, en kan uiteindelijk uit de vorm komen om later te worden gedroogd en gebakken. Daar wordt mooi fijn zilverzand voor gebruikt, dat een gevoel geeft van authenticiteit.
Strengpers Strengpers is een soort van extrusie. Er komt continu een streng klei uit de machine die je in plakjes of blokken moet snijden om de goede steenvorm te krijgen. Er is bij Zilverschoon Randwijk bewust niet voor machines van de laatste 10 jaar gekozen, maar er is juist gezocht naar machines die de stenen van begin 1900 kunnen reproduceren. Zoals een strengpers van begin 1900.
Wasserstrich Wasserstrich is een vrij moderne techniek. Je kunt het zien als familie van de handvorm of de vormbak, maar dan met water als ‘smering’ in plaats van zand als paneerlaagje. Een schijf wordt gevuld met klei, waarna een stans de klei in de vorm van de steen eruit duwt. Een wasserstrich-steen heeft een holte die ‘frog’ heet, wat een manier is om dichter bij de kern van de steen te komen zodat hij in de vervolgstap sneller droogt, wat ten goede komt aan de productiesnelheid en het energieverbruik.
Duurzaamheid Al eeuwenlang worden op de locatie van Zilverschoon Randwijk aan de oever van de Neder-Rijn stenen gebakken. Eerst gebeurde dat met veldovens. In 1936 kwam er een vlamoven, een kolengestookte zigzagoven, die sinds 2002 niet meer als zodanig in gebruik is. Aardgas is nu de voornaamste brandstof. Momenteel vinden er pilot-testen plaats met waterstof als brandstof - de eerste stappen op weg naar CO2-neutrale bakstenen.
Uitleg bij de vormbak-machine
nen maken. De houten vormbak wordt natgespoten, zand wordt er tegenaan gespoten, en gaat net als bij handvorm als een paneerlaagje aan het hout kleven. Dan wordt er klei ingeperst. De truc is dat de klei
10 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Ook op een andere manier is het bedrijf met duurzaamheid bezig, door naar circulaire producten te kijken. Ze onderzoeken of hergebruik van materialen voordelen biedt. Naast componenten die ze inkopen (primaire kleistromen) kijken ze of ze met restklei en andere afvalstromen recepturen kunnen maken waarmee snellere droogtijden en lagere baktemperaturen mogelijk zijn. Op hun ‘too good to waste’-producten hebben ze een LCA (levensduuranalyse) laten uitvoeren.
De toekomst van bouwkeramiek Na het bezoek aan Zilverschoon Randwijk ging het programma verder bij horecagelegenheid Brave Hendrik in Zetten waar directeur Ronny Lugtenberg van
Ronny Lugtenberg (TCKI) vertelt over de toekomst van bouwkeramiek
het Technisch Centrum voor de Keramische Industrie (TCKI) een presentatie gaf over de uitdagingen waar de keramische industrie mee te maken heeft om hun producten zo energiezuinig en met minder CO2-uitstoot te maken. Waarom zijn de huidige jaren zo spannend voor de keramische sector? Er komt heel wat op de bedrijven af. Wetgeving heeft hier een belangrijk aandeel in. Volgens het klimaatakkoord moeten er in het jaar 2030 55 procent minder broeikasgassen worden uitgestoten ten opzichte van 1990 - dat is nog maar zeven jaar vanaf nu. En 20 jaar later moet alles klaar zijn voor nul CO2-emissie. Daarnaast geldt er een heffing vanuit het kabinet per ton uitgestoten CO2 die in de toekomst steeds hoger zal worden. Keramische bedrijven hebben hier mee te maken, want ze maken stenen of dakpannen en daarbij komt CO2 vrij. Ook komt de levenscyclusanalyse (LCA) om te hoek kijken: hoe de keramische sector presteert als het gaat om milieuaspecten van grondstoffen, bij de productie van stenen of dakpannen, tijdens het gebruik en gekoppeld aan het afdanken ervan - dus tijdens de hele levensduur van de producten. Dit geldt ook voor gebouwen: ze moeten in een bepaalde milieuklasse vallen, zodat we op den duur steeds milieuvriendelijkere gebouwen krijgen. Dan zijn er nog NOx-emissies. De eisen aan deze emissies zijn hoog, vooral voor Natura 2000-gebieden.
11 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Deze mooie gebieden zitten vaak naast rivieren - waar ook steenfabrieken zitten. Als deze willen uitbreiden hebben ze met NOx-materie te maken, in de vorm van vergunningen en compensatie op een ander vlak. Dan is er ook nog stagnatie in de vergunningafgifte voor de nieuwbouw. Dit gaat eerder over de producten die ze willen verkopen dan over de bedrijven zelf. Langzame vergunningverlening betekent minder producten afzetten. Last but not least: hoge brandstofprijzen of de dreiging van het afbouwen van subsidies op fossiele brandstoffen. Keramische bedrijven willen hier wel aan meewerken, maar dan geleidelijk en niet in één keer afbouwen, zodat ze in de tijd een transitie kunnen doormaken. In de praktijk betekent dit alles dat keramische bedrijven hun plannen voor energie- en CO2-reductie moeten concretiseren voor de komende vijf jaar. Tot zover de problemen die op de bedrijven aankomen. Hoe deze aan te pakken? Dat kan op drie manieren: op grondstofniveau, bij het maakproces, en op productniveau.
Aanpak op grondstofniveau Aanpak op grondstofniveau begint natuurlijk bij de klei, waarvan de daaraan gerelateerde hoeveelheid CO2 omlaag moet. Klei met een hoog ijzergehalte (Fe2O3) bakt doorgaans rood, en met een hoog kalk-
gehalte doorgaans geel. Kooldioxide (CO2) komt vrij bij kalk op hoge temperatuur wanneer calciumcarbonaat wordt omgezet tot calciumoxide met CO2 als bijproduct. Dus als je minder kalk wilt gebruiken en je wilt toch nog mooie gele steen maken, dan moet je op zoek gaan naar andere grondstoffen. Je kunt ook geelbakkende kleien gebruiken, bijvoorbeeld uit het Westerwald of klei met een laag ijzergehalte. De LCA-waarde van keramische producten zijn te verbeteren door goed na te denken over het wel of niet gebruiken van toeslagstoffen. Zo kan bariumcarbonaat goed worden gebruikt om uitslag en verkleuring van stenen te voorkomen, maar dit materiaal komt van ver en is belastend, dus haalt de LCA-waarde naar beneden. Iets vergelijkbaars geldt voor een toeslagstof als mangaanoxide. Een ander idee dat al meer dan tien jaar oud is, is om het smeltpunt te verlagen door glasmeel toe te voegen. De oven werkt dan bij een lagere temperatuur, waarvoor je minder gas nodig hebt met minder CO2uitstoot tot gevolg.
Secundaire grondstoffen Onderzoek naar alternatieve grondstoffen is een andere trend. Materialen die vroeger werden beschouwd als afvalstoffen kunnen nu gezien worden als secundaire grondstoffen. Hier kun je mee experimenteren, bijvoorbeeld om nieuwe markten aan te boren. Ook biedt dit een oplossing als grondstoffen schaars worden. Secundaire grondstoffen kunnen ook een gunstige invloed hebben op de kostprijs (goedkoper product): geen kosten voor de afvoer, en geen extra kosten voor de aanschaf van grondstoffen. En ze kunnen imago-verhogend werken. Ook hebben ze een gunstig effect op de LCA, want het zijn eigenlijk grondstoffen die van dichtbij komen.
Aanpak bij het maakproces Tijdens het maakproces is het meeste te winnen bij het drogen en het bakken. Drogen gaat zuiniger als je met een hogere temperatuurinlaat werkt - een natuurkundige wetmatigheid. Immers, bij een hogere temperatuur neemt de lucht meer vocht op. De inlaat kan best boven de 100 graden Celsius. Wellicht kun je hierbij ovenwarmte gebruiken, want die warmte heb je al voorhanden en kan ‘gratis’ voor het drogen worden gebruikt. Bakken of stoken gebeurt doorgaans met gas, maar bij dunne producten zoals tegels en strips kun je ook denken aan een elektrische oven, dus elektrificeren. Of aan het inzetten van een magnetron bij het drogen en het bakken. Dikke producten zoals bakstenen, buizen en eventueel dakpannen moeten nog steeds met gas worden gestookt, maar dit proces kun je ondersteunen met een magnetron, dus deels elektrificeren. Hoe werkt dat? Een magnetron verwarmt voorwerpen van binnenuit, en bij gas gaat het net andersom: eerst de buitenkant verwarmen, en de binnenkant komt later. Gas en magnetron slim samenvoegen kan het proces sneller maken, en er is minder gas nodig. Minder gas
12 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
en meer elektriciteit, wat betekent dat voor het totale energieverbruik? Dat is niet erg als er groene elektriciteit beschikbaar is, en dat is weer gunstig voor je CO2footprint. Magnetron-ondersteund stoken reduceert dus CO2-emissie. Hoewel het duur is, lijkt dit met name financieel interessant voor periodieke ovens, en niet voor tunnelovens.
Andere gassen Een andere oplossing binnen het maakproces: gebruik geen aardgas maar een ander gas. Bij TCKI zijn biopropaan, waterstof en biogas onderzocht. De uitkomst was dat met alle alternatieve brandstofgassen goede keramische producten te maken zijn, zoals bakstenen, dakpannen of binnenblokken. Verschillen zijn vooral op detailniveau, want de ovenatmosfeer is steeds een beetje anders. Smoren van dakpannen in aardgas of biopropaan geeft ongeveer dezelfde kleur, maar in biogas zijn de dakpannen een klein beetje grijzig. Biopropaan sluit goed aan bij aardgas. Waterstof heeft als voordeel dat er geen CO2 vrijkomt bij de verbranding en dat je mogelijk wat sneller kunt uitstoken. Alleen de vlamtemperatuur is wat hoger, dus er gaat wat meer NOx worden gevormd - wat ondervangen kan worden met onderzoek naar een betere brander die NOx-uitstoot vermindert. Bedrijven die wat willen doen met opschalen, kunnen met deze informatie veel doen. Ook aan de emissiekant is er wat te doen: afvangen en opslaan van CO2 (CCS) of afvangen en gebruiken van CO2 (CCU). Hierover wordt nagedacht voor de keramische industrie. Ook kunnen rookgasreinigers worden aangepast, en dit wordt nu ook al ingezet, met name voor fluor.
Aanpak op productniveau Op productniveau komt slanker bouwen steeds meer voor. Stenen zijn doorgaans 10 cm breed, maar nu worden steeds meer ‘ecobricks’ met een breedte van 6,5 - 7 cm in de markt gebracht. Door een steen op z’n kant te zetten, krijg je een nog smaller steentje van 5 cm. Nog slanker is mogelijk met steenstrippen, waarbij keramiek de concurrentie in z’n nek voelt van beton, natuursteen of kunststof.
Innovaties Er zijn mooie innovaties aan de gang. Zo worden onder de merknaam Pirrouet stenen met reststromen gemaakt, zodat ze CO2-negatief zijn: bij de aanmaak wordt 60 kg CO2 opgenomen per ton steen. Het echte voordeel hierbij is dat je nog steeds andere stenen kunt maken en nog steeds CO2-neutraal kunt worden. En mooie manier voor CO2-neutraliteit in 2050. Er wordt dus aan gewerkt.
STRAATBAKSTEEN
De R-ladder en straat baksteen
De mate van hergebruik straatbaksteen = 90%. Voorbeeld van trede R3-Re-use
Arie Mooiman, KNB
Het gebruik van straatbaksteen past goed binnen het streven naar een circulaire bouweconomie. Een belangrijke indicatie daarvoor is dat het product hoog scoort op de R-ladder. Hoe hoger op de R-ladder, hoe lager het grondstofgebruik. Maar hoe werkt die R-ladder eigenlijk en op welke treden maakt straatbaksteen het verschil? De overgang naar de circulaire economie is een van de belangrijkste transities waar de bouwketen in Nederland voor staat. In een circulaire economie is er nauwelijks afval en worden producten en eindige grondstoffen steeds opnieuw gebruikt. In 2030 wil Nederland 50 procent minder primaire grondstoffen gebruiken en in 2050 moet de economie volledig circulair zijn. Dit zijn stevige doelstellingen uit het Rijksbrede Programma Circulaire Economie. In de transitie naar de circulaire economie is het van belang dat producten met zo min mogelijk grondstoffen worden gemaakt en optimaal herbruikbaar zijn. In een circulaire economie zal de afhankelijkheid van grondstoffen uit andere delen van de wereld sterk ver-
13 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
minderen. Naast besparing van grondstof leidt dat tot beduidend minder milieu-impact en draagt hergebruik sterk bij aan de klimaatdoelen. Re-use staat dan ook hoog op de R-ladder.
Ladder van circulariteit De R-ladder geeft de mate van circulariteit aan. De R staat voor de verschillende strategieën van circulariteit die in het Engels allemaal met een R beginnen. Het oorspronkelijke 10R model circulariteit van Jacqueline Cramer (Utrecht Sustainability Institute) stamt uit 2014. Met een kleine aanpassing vormt de huidige R-ladder een veel gebruikt hulpmiddel bij circulariteit. De tredes dienen om partijen in het ontwerpproces
Reduce: Slimmer gebruik en slimmere productie (R0-R2)
bewust na te laten denken over de gebruikte grondstoffen. Tevens wordt het gebruikt om de mate van circulariteit van een product aan te geven. De R-ladder laat zien dat er verschillende gradaties van circulariteit zijn. Daarbij geldt: hoe hoger op de ladder, hoe meer sprake er is van circulariteit. En hoe hoger de circulariteit, des te minder het gebruik van grondstoffen, waardoor ook de milieudruk kleiner is. De R-ladder heeft tien tredes (R0 tot en met R9) die verschillende strategieën van circulariteit weergeven. R0 is de hoogste trede. In het kort is de R-ladder ingedeeld in drie hoofdgroepen:
• • •
Reduce: Slimmere productie en gebruik Re-use: Verlengen levensduur Recycle: Materialen nuttig toepassen die anders gestort of verbrand zouden worden
14 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
R0-Reduse is de hoogste trede van circulariteit. Daarbij wordt een product geheel overbodig gemaakt door van zijn functie af te zien, of die met een ander product te leveren. De tredes R1 en R2 draaien om innovatie en grondstofvermindering van het product en/of het product slimmer te gebruiken. Dit kan door productgebruik te intensiveren (R1-Rethink) of multifunctioneel gebruik. Straatbakstenen als verharding kan meerdere functies hebben. Bijvoorbeeld als verharding met zijn onovertroffen esthetische sfeer verhogende kwaliteiten. Ook kunnen straatbakstenen regenwater infiltreren op de plek waar het valt, met al zijn voordelen. Verder kan straatbaksteen bijdragen aan vergroening en biodiversiteit in de vorm van doorgroeibare bestrating met gras- en klaversoorten. Daarnaast is het altijd verstandig te bekijken hoe zo efficiënt mogelijk verhard kan worden, zodat de hoeveelheid groen toe kan nemen. Een ander voorbeeld van slimmer gebruik is het gebruik van door de fabrikant gezaagde passtukken. Dit heeft veel voordelen ten opzichte van knipwerk op het werk. Er is geen sprake van knipafval en bespaart de stratenmakers veel werk. Het straatwerk is bovendien strak afgewerkt en zit goed opgesloten tegen de kant. Dat komt de levensduur van de bestrating ten goede. Bovendien zijn de passtukken later herbruikbaar waardoor een hoger percentage hergebruik ontstaat. Bij R2-Reduce gaat het om het efficiënter produceren van producten door minder gebruik van (eindige) grondstoffen in het product, of in het gebruik ervan. Straatbaksteen wordt geproduceerd met hernieuwbare grondstoffen; Nederlandse rivierklei dat dicht bij de steenfabriek wordt gewonnen. Energieverbruik om de klei te transporteren is er nauwelijks. De slankere straatbaksteen Keiformaat 70 kan bijvoorbeeld worden toegepast in plaats van het traditionele keiformaat van 80 mm. Dat past goed binnen de strategie om minder grondstof te gebruiken.
Slimme productie straatbaksteen Straatbakstenen worden zeer efficiënt geproduceerd met moderne procestechnologie en gebruik van (verlengde) tunnelovens. Optimalisatie is er ook door productie van straatbakstenen met minder hoogte (trede R2-Reduce). Daarbij blijft de kwaliteit van het product in de toepassing gehandhaafd en blijft de hoge mate van hergebruik behouden (trede R3-Reuse). Denk aan het gebruik van minder hoge straatklinkers voor in de tuin of voor toepassing in straten met lagere verkeersbelasting. Keiformaat 70 is een circa 10 mm minder hoge straatbaksteen dan het standaard Keiformaat 80. Goed toepasbaar bij normale verkeersbelastingen zonder concessies te doen aan de kwaliteit en duurzaamheid van straatwerk.
herstraten zijn gebroken klinkers overbodig. De circa tien procent niet-herbruikbare straatstenen kunnen wel dienst doen in andere toepassingen. Straatstenen uit de openbare ruimte worden bijvoorbeeld optimaal hergebruikt in tuinen of krijgen een herbestemming in een parkeervak (R7 - Repurpose). Het percentage (tien procent) niet-herbruikbare straatstenen kan zelfs verder worden teruggebracht door het toepassen van herbruikbare passtenen. Reparatie en onderhoud van een kapot product (R4) en opknappen of reviseren van een oud product (R5 en R6) zijn niet van toepassing bij elementenverhardingen.
Recycle: Materialen nuttig toepassen (R8)
Re-use: Levensduur verlengen (R3-R7) Straatbaksteen scoort heel goed op de trede Re-use (R3) door de lange levensduur en de hoge mate van hergebruik: tot vrijwel 90 procent. Dat is te danken aan de zeer lange technische levensduur in combinatie met het kleurbehoud. Mede dankzij de uitstraling en de open elementverharding, behouden gebruikte straatklinkers hun waarde en worden keer op keer hergebruikt. Doordat straatbakstenen in een open elementenverharding en in een ongebonden straatlaag zijn gestraat, zijn ze volledig remontabel. Dit geeft aanzienlijk meer milieuvoordeel dan recycling (R8). Bij
Bij recycling (R8) worden materialen verwerkt tot grondstoffen met dezelfde of mindere kwaliteit dan de oorspronkelijke grondstof. Bij recycling is vaak energie nodig om enerzijds het product terug te brengen naar een grondstof en anderzijds om van de grondstof weer een product te maken. Niet herbruikbare (gebroken) straatbakstenen worden vermalen en gebruikt als secundaire grondstof in nieuwe straatbakstenen of toegepast in granulaten of steenslag die worden toegepast als wegfunderingen (R8). Verbranden van materialen met energieterugwinning (R9) is niet van toepassing op straatbaksteen. In een circulaire economie komen zo min mogelijk materialen bij deze stap terecht. Conclusie: Straatbaksteen scoort hoog op de R-ladder.
Slimmer gebruik en slimmere productie
• • • • • •
Efficiënt en effectief verharden met duurzame straatbakstenen (R0/R1) Straatbakstenen kan regenwater infiltreren op de plek waar het valt (waterpasserende bestrating) (R1) Straatbaksteen draagt bij aan vergroening en biodiversiteit in de vorm van doorgroeibare bestrating met gras- en klaversoorten (R1) Minder bestrating voor duurzame leefomgeving en minder kans op hittestress (R1) Minder grondstoffen en energie met slankere straatbakstenen (R2) Gebruik van lokale rivierklei, een hernieuwbare grondstof (R2)
Levensduur verlengen
• • • •
Straatbakstenen hebben een gemiddelde levensduur van 135 jaar (R3) Het hergebruik van straatbakstenen is vastgesteld op nagenoeg 90 procent (R3) Straatbakstenen zijn volledig remontabel omdat ze in een open elementenverharding en in een ongebonden straatlaag zijn gestraat (R3) Niet-herbruikbare straatstenen kunnen wel dienst doen in een andere toepassing: zoals tuinen en parkeervakken (R3)
Materialen nuttig toepassen
•
Beschadigde stenen die niet meer toepasbaar zijn in de reguliere stroom kunnen na vermaling dienen als secundaire grondstof in nieuwe straatbakstenen en ook als steenslag voor in wegfundering (R8)
Eindconclusie: straatbaksteen is een uiterst circulair product.
15 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
ONDERZOEK
Microgolf-ondersteund (op)stoken in de keramische industrie
Afbeelding 1: Periodieke oven met microgolf-bronnen bij DTI
Stan Aben, TCKI
In het vorige nummer van KGK werd een onderzoek gepresenteerd naar de invloed van het stoken met alternatieve brandstoffen, op de procesvoering, het uiterlijk en de kwaliteit van verschillende keramische (bouw)materialen. De vereniging Koninklijke Nederlandse Bouwkeramiek (KNB) gaf opdracht voor dit onderzoek, dat in het kader van de verduurzamingsopgave is uitgevoerd, op initiatief van haar stuurgroep E&M (Energie & Milieu), en met financiële ondersteuning van de provincie Gelderland. Parallel is ook onderzoek uitgevoerd naar de inzet van microgolf-ondersteund stoken (‘Microwave-Assisted Gas Firing’, MAGF) bij het bakken en met name in het opwarmtraject van metsel- en straatbakstenen en dakpannen.
Toepassing van MAGF betekent een gedeeltelijke elektrificatie van het stookproces en een vermindering van het gasverbruik. Hierbij kunnen de producten door de interactie tussen de microgolven en de klei, van binnenuit worden opgewarmd. Hierdoor ontstaan minder
16 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
spanningen in de producten en kan sneller worden opgewarmd. Zodoende kan niet alleen het gebruik van aardgas, maar ondanks het toenemend elektriciteitsverbruik, mogelijk ook het totale energieverbruik worden gereduceerd. Onderzocht is of deze techniek
Afbeelding 2: Gehanteerde zetwijzen voor Dikformaat (DF), Waalformaat (WF) en dakpannen
succesvol kan worden ingezet, en welke besparingen in de praktijk kunnen worden verwacht. Wederom is hierbij het behoud van uiterlijke en kwalitatieve kenmerken van de verschillende keramische producten, en de spreiding daarin, een belangrijk uitgangspunt geweest.
Microwave-Assisted Gas Firing De warmteoverdracht bij het gebruik van microgolven is direct, en wijkt daarmee af van de warmtegeleidinggecontroleerde warmteoverdracht bij conventionele manieren van stoken. De mate waarin opwarming plaatsvindt is echter niet eenduidig, doordat de componenten in de kleirecepturen in verschillende mate gevoelig zijn voor interactie met microgolven. Met name de aanwezigheid van fysisch en chemisch gebonden water in de kristalstructuur (van klei) zorgt voor een hoge gevoeligheid. Voor veelvoorkomende kleimineralen als kaoliniet, montmorilloniet en muscoviet/illiet is de bijdrage van fysisch en chemisch gebonden water temperatuurafhankelijk, maar in algemene zin het grootst in het lagere temperatuurbereik. Op hogere temperaturen wordt het water door ontleding uit de structuur gestookt. Voor de tevens stralingsgevoelige en veel in klei voorkomende ijzeroxiden geldt daarentegen dat de gevoeligheid stabiel is over vrijwel het gehele temperatuurbereik. Als (zeer) hoge temperaturen worden bereikt, kan ook het ontstaan van smelt als gevolg van het sinterproces de gevoeligheid doen toenemen. In bepaalde gevallen kan dit leiden tot plaatselijke en ongecontroleerde opwarming en verdere smeltvorming, het zogenaamde thermische run off effect. In de praktijk betekent dit dat het vermogen van de microgolf-bronnen voortdurend moet worden aangepast.
Opzet onderzoek Voor het onderzoek zijn vier producten geselecteerd op basis van producttype en grondstofsamenstelling. Bij het maken van de selectie zijn enkel producten beschouwd, die in de praktijk in relatief grote en dichte ovenpakketten worden gestookt, omdat hiervan kan worden verwacht dat met MAGF de grootste winst kan worden behaald.
17 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Vier geselecteerde producten: 1. Dikformaat vormbak-straatsteen o.b.v. een gemodificeerde rivierklei-receptuur 2. Dikformaat handvorm-metselbaksteen o.b.v. een Eifel-Westerwaldklei-receptuur 3. Waalformaat strengpers-metselbaksteen o.b.v. een zeeklei-receptuur 4. Dakpan, model VH, o.b.v. een gemodificeerde rivierklei-receptuur, oxiderend gestookt De vier producten zijn in de laboratorium-gasoven van TCKI gestookt met aardgas, waarbij een stookcurve met een zo kort mogelijk opwarmtraject is ontwikkeld. Vervolgens zijn alle producten met dezelfde stookcurve met propaan gestookt bij Danish Technological Institute (DTI in Denemarken), waarna, waar mogelijk, een verdere optimalisatie/verkorting heeft plaatsgevonden met toepassing van microgolfondersteuning (afbeelding 1). Tijdens alle stokingen is een vooraf bepaalde zetwijze gehanteerd (afbeelding 2) en zijn alle producten genummerd. Tevens zijn tijdens alle stokingen de temperatuur (in de atmosfeer en op verschillende vaste plekken in de lading) en het energieverbruik gemonitord. Na het uitvoeren van de stookproeven is een selectie van de producten door TCKI ter controle geanalyseerd op uiterlijk en kwaliteit.
Stookproeven met MAGF In algemene zin kan worden gesteld dat de toepassing van MAGF in het keramische bakproces, zoals dit door DTI is uitgevoerd, voor alle producten leidt tot een verkorting van de stookcurve en een besparing op het gasverbruik en het totale energieverbruik, terwijl het elektriciteitsverbruik daarbij drastisch toeneemt. De besparingen worden met name gerealiseerd door het beperken van de na-ijling van temperatuur in de ovenpakketten en de daaraan gekoppelde mogelijkheid tot het verhogen van de opwarmsnelheid en het inkorten van aanhoudtijd in het opwarmtraject. Daar waar het totale energieverbruik slechts beperkt kon worden gereduceerd is in ieder geval sprake van elektrificatie van een significant deel van het oorspronkelijke gasverbruik.
Deze besparingen zijn het grootst bij producten welke in een dichte zetwijze werden gestookt, zoals de dikformaat vormbak-straatsteen o.b.v. een gemodificeerde rivierklei-receptuur (afbeelding 3). Bij producten die in een meer open zetwijze zijn gestookt, zoals de Waalformaat strengpers-metselbaksteen o.b.v. een zeeklei-receptuur (afbeelding 4), is de invloed van warmteoverdracht door convectie naar verhouding groter en zijn de te behalen energiebesparingen geringer. In het opwarmtraject van de producten met meer kaolinitische klei is duidelijk te zien dat de temperatuurstijging in de kern van de lading, vóór het bereiken van 600 °C onder invloed van de energiebehoefte voor de ontleding van kaoliniet wordt vertraagd. Een verdere optimalisatie van de microgolf-ondersteuning zal gekoppeld aan dit soort mineraalomzettingen nog kunnen leiden tot extra verkorting van het opwarmtraject en mogelijk ook energiebesparing.
Afbeelding 3: Oorspronkelijke (semi-transparant) en geoptimaliseerde stookcurve en temperatuurregistratie in onder andere de kern van de pakketten (groene lijn) en het vermogen van de microgolf-bronnen (rode lijn) voor straatsteen o.b.v. gemodificeerde rivierklei
Incorrect gebruik van MAGF in de praktijk zal echter risico’s met zich meebrengen. Voorbeelden hiervan zijn scheurvorming door een te hoog MAGF-vermogen en overmatige opwarming van de productkernen tijdens de opwarming. Daarnaast geldt dat bij producten met een beperkte thermische stabiliteit en/of producten die op de limiet worden gestookt, de toepassing van MAGF op toptemperatuur kan leiden tot ongewenst vergaande sintering. Dit kan resulteren in inhomogeniteit in productkleur en -kwaliteit, en in het ergste geval ook in het vast smelten van de producten. Dit zal met name bij de productie van straatstenen aan de orde kunnen zijn.
Energiebesparingen met MAGF Rekening houdend met de beschreven risico’s en belemmeringen voor de praktijk zal MAGF voor specifieke producten niet inzetbaar zijn op toptemperatuur. Desondanks zijn met toepassing van MAGF in het keramische bakproces significante besparingen (circa 30 procent) in het gasverbruik te behalen (tabel 1). Door een deel van het stookproces op deze manier te elektrificeren neemt het elektriciteitsverbruik natuurlijk fors toe. De resultaten laten echter zien dat in de meeste gevallen alsnog een beperkte reductie op het totale energieverbruik kan worden gerealiseerd. Bij producten in een zeer open zetting blijkt de warmteoverdracht door convectie door een goede doorstroming van de pakketten dominant te zijn. De na-ijling van de temperatuur in kern van de pakketten is in deze gevallen, ook zonder de toepassing van MAGF zeer beperkt, waardoor de potentiële energiebesparing kleiner wordt. In extreme gevallen, waarin toch gebruik wordt gemaakt van een aanzienlijke hoeveelheid elektrische energie door toepassing van MAGF, kan het totale energieverbruik toenemen. De grootste energiebesparingen zijn met MAGF te behalen wanneer gebruik wordt gemaakt van zeer dichte zetwijzen (al dan niet in combinatie met een strakke vormgeving). De warmteoverdracht door convectie wordt in deze gevallen het meest belemmerd, waardoor de toegevoegde waarde van directe warmteoverdracht van binnenuit door MAGF optimaal is.
Verdere overwegingen
Afbeelding 4: Oorspronkelijke (semi-transparant) en geoptimaliseerde stookcurve en temperatuurregistratie in onder andee de kern van de pakketten (groene lijn) en het vermogen van de microgolf-bronnen (rode lijn) voor metselbaksteen o.b.v. zeeklei
18 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
De stookproeven met MAGF zijn uitgevoerd in een periodieke oven. De daarbij gehanteerde stookcurven waren zeer snel om de toegevoegde waarde van MAGF zo goed mogelijk te onderzoeken. In de praktijk wordt in de meeste gevallen gestookt in tunnelovens, zeker voor de productie van bakstenen. De noodzakelijke energiebalans zorgt ervoor dat in de praktijk veelal gebruik wordt gemaakt van min of meer symmetrische stookcurven waarbij opwarm- en koelsnelheden vergelijkbaar zijn. De manier van stoken legt hierin aldus restricties op voor de opwarmsnelheid, waarin met microgolfondersteuning juist de meeste winst kan worden behaald. Ook voor periodieke ovens kunnen zeer snelle stookcurves uitdagend zijn. Echter er bestaan stook-technisch geen restricties ten aanzien van de opwarmsnelheid. Omdat in de praktijk naar
Tabel 1: Oorspronkelijke (DTI) en gecorrigeerde besparingen
verhouding grotere ovenpakketten worden gestookt in industriële periodieke ovens, is het denkbaar dat met het gebruik van MAGF naar verhouding nog grotere energiebesparingen kunnen worden gerealiseerd. Een uitdaging hierbij zal zijn om de producten in de pakketten homogeen aan te stralen om de run off effecten beperkt te houden. Om de toepassing van microgolfondersteuning mogelijk te maken in bestaande ovens zullen deze moeten worden aangepast. Om opwarming van het vuurvast te voorkomen moeten kostbare, stralingsgevoelige isolatiematerialen worden toegepast in de oven én de ovenwagens. Tevens moet door het aanbrengen van een stalen kooiconstructie worden voorkomen dat de microgolfstraling uit de ovens kan ontsnappen. Voor bestaande periodieke ovens zullen de benodigde aanpassingen, ondanks de hoge investeringskosten nog relatief eenvoudig uit te voeren zijn. De investeringskosten zullen in praktijksituaties echter meer dan enkele factoren hoger zijn dan geoorloofd is voor een terugverdientijd van vijf jaar, zonder rekening te houden met uitbreiding van het elektriciteitsnetwerk. Hierbij spelen de veranderende gas- en elektriciteitsprijzen een belangrijke rol. Voor (bestaande) tunnelovens is het nog veel complexer en zal er in feite een geheel nieuw ovenconcept moeten worden uitgedacht. Voor het elektrificeren van het productieproces zal in algemene zin gelden dat er zowel binnen als buiten de poort kosten gemaakt dienen te worden om het
19 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
benodigde vermogen beschikbaar te krijgen. Voor de capaciteit buiten de poort bestaat een afhankelijkheid van de netwerkbeheerder.
Conclusie Hoewel het mogelijk is om met toepassing van MAGF aanzienlijke besparingen op het gasverbruik, maar ook op het totale energieverbruik te realiseren, vraagt de implementatie daarvan op industriële schaal momenteel om té hoge investeringen en om een forse uitbreiding van het elektriciteitsnetwerk. Los daarvan zal het implementeren van de MAGF-techniek op termijn het meest realistisch zijn in een bedrijf dat stookt in periodieke ovens, bijvoorbeeld voor de productie van gesmoorde dakpannen. De consequenties van het implementeren van de techniek in smoorprocessen, maar ook andere technische onzekerheden, zullen dan wel verder moeten worden onderzocht. De verwachting is dat andere manieren van het elektrificeren van het stookproces een beter investeringsrendement opleveren dan de toepassing van MAGF. Onderzoek dient verder uit te wijzen welke elektrische stooktechnieken haalbaar zijn met behoud van de productuiterlijk en -kwaliteit. Daarnaast zijn er ook mogelijkheden om niet alleen het stookproces maar ook andere onderdelen van het productieproces te elektrificeren. De kansen en mogelijkheden dienen per situatie afzonderlijk beschouwd te worden, rekening houdende met de beschikbare stroomcapaciteit.
ONDERZOEK
Bouwen met robots
Aiyu Zhu (Foto: Bart van Overbeeke)
Oorsronkelijke tekst: TU Eindhoven/Cursor
Robots hebben het potentieel om zware, repetitieve en gevaarlijke bouwwerkzaamheden van mensen over te nemen. Vanwege de hoge kosten en andere praktische obstakels worden robots echter nog maar weinig ingezet op bouwplaatsen. Om deze uitdagingen aan te gaan, heeft promovendus Aiyu Zhu een simulatieplatform ontwikkeld dat is afgestemd op de behoeften van de bouwindustrie. Deze simulatieomgeving creëert de mogelijkheid om de robotisering op de bouwplaats verder te onderzoeken en te optimaliseren. Aiyu Zhu verdedigde zijn proefschrift cum laude op 20 september bij de faculteit Built Environment.
Volgens de uit China afkomstige Aiyu Zhu kunnen robots in de toekomst prima worden gebruikt om zware bouwwerkzaamheden uit te voeren. De bouwindustrie zou enorm kunnen profiteren van bouwrobots die sneller, veiliger, goedkoper en duurzamer dan mensen werken, maar dit potentieel wordt nu nog te weinig benut. Robots worden al veel ingezet in de prefabricage, maar op de bouwplaats kom je ze doorgaans nog nauwelijks tegen.
Belemmeringen Er zijn verschillende factoren die de robotisering in de bouw belemmeren, zegt Aiyu Zhu, die zijn masterdiploma in Civiele Techniek haalde aan de California State University in de Verenigde Staten. Zo is het feit dat de bouwindustrie als een van de oudste industrieën ter wereld vrij traditioneel en star
20 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
is. Terwijl andere industriële takken zich in razendsnel tempo ontwikkelen en de nieuwste technologieën inzetten, is de bouwindustrie nog steeds veelal afhankelijk van fysiek werk en worden de maakprocessen en het management nog maar weinig gedigitaliseerd en geautomatiseerd. War volgens hem ook meespeelt is het budget, want robots zijn erg duur. De aanschaf van robots vraagt om grote investeringen die zich op korte termijn niet terugbetalen. Een andere reden waarom bouwrobots nog niet meedraaien op de bouwplaats, is volgen Zhu dat de bouw omgeving erg dynamisch en daarmee ingewikkeld is, in tegenstelling tot een statische productiefabriek. Je kunt geen lopende band bouwen voor bouw werkzaamheden omdat het bouwproces erg dynamisch is.
Het integreren van robots in zo’n dynamische omge ving, het toewijzen van taken en het beheren van het hele proces is een grote uitdaging. Mensen kunnen met taal allerlei informatie verwerken, maar robots niet. Goede digitale planning en management is nodig om gerobotiseerde bouw in goede banen te leiden. Om veel van de obstakels uit de weg te ruimen, is er volgens Zhu een simulatieomgeving nodig, speciaal ontwikkeld voor de behoeften van de bouwindustrie. Precies dat werd vier jaar geleden, toen hij zijn promotieonderzoek aan de TU/e startte, het uitgangspunt. Als een bedrijf of universiteit onderzoek wil doen naar gerobotiseerde bouw, kopen ze meestal bouwrobots en gaan ze daarmee experimenteren, wat erg duur is. Maar met een goed simulatieplatform kan zonder echte robots, enkel met gebruik van een computer gerobotiseerde bouw, verder worden bestudeerd wat wel en wat niet werkt. Zo kan robotisering verder worden geoptimaliseerd en kunnen specifieke uitdagingen worden opgelost zonder dat het veel geld hoeft te kosten. Op die manier kan bovendien de integratie van echte robots op de bouwplaats eerder en
Het is dus niet slechts een 3D-model van een bouw werk, maar een uitgebreid datamodel dat gedetailleerde informatie over de bouwcomponenten bevat, zoals het materiaal, de dikte of de prijs. Hiermee is het een handige tool die architecten en ingenieurs in staat stelt om bouwprojecten efficiënt te beheren. Daarnaast is het volgens Zhu een belangrijke component van digitale transformatie in de bouw, omdat BIM geïntegreerd kan worden met andere systemen. Zo heeft BIM ook een cruciale rol gespeeld bij het ontwikkelen van het simulatieplatform.
Efficiënter en goedkoper Alle informatie over het bouwwerk kan uit BIM worden gehaald in de simulatieomgevingen zetten, net als de robots. Zo kan de bouwomgeving exact worden nagebootst. Zo kunnen de robots dus eerst virtueel bouwen in de simulatieomgeving, zonder echte robots te kopen. Door het gedrag van robots in specifieke omgevingen te simuleren, kan de betreffende robotica bovendien efficiënter en goedkoper worden ontworpen. Robotsimulatie wordt al veel gebruikt, maar meestal wordt er dan alleen gekeken naar de prestaties van de robot en niet naar de interactie met de omgeving. In de simulatieomgeving van Zhu worden daarentegen twee cruciale dingen samengevoegd: de robots en de bouw omgeving. Met simulatie-experimenten kan de interactiedynamiek tussen de robots en de omgeving dus worden onderzocht, nog voordat echte robots worden gemaakt. De logische volgende stap is om echte robots te gaan maken, met betere prestaties dan wanneer je deze simulatie-experimenten niet had gedaan. De simulatieomgeving is niet alleen generiek en flexibel genoeg waardoor het goed te gebruiken is voor alle soorten componenten en robots; de software is ook opensource, zodat iedereen er gebruik van kan maken.
Simulatievideo (credit: Aiyu Zhu) is te vinden op https://youtu.be/ZIVUmfKCzCw
Zhu denkt overigens niet dat robots in de toekomst de mens volledig gaan vervangen op de bouwplaats. De bouwomgeving is gevaarlijk en er is veel luchtvervuiling, dus is het volgens Zhu alleen maar winst als er geen mensen aan te pas hoeven te komen.
sneller een succes worden. Zhu ontwikkelde zo’n simulatieomgeving en maakte daarbij gebruik van BIM (Building Information Model, in het Nederlands ook wel ‘bouwwerkinformatiemodel’ genoemd). BIM is een digitaal model van een bestaand of gepland bouwwerk, opgebouwd uit objecten waaraan informatie is gekoppeld.
Aiyu Zhu verdedigde zijn proefschrift cum laude op 20 september bij de faculteit Built Environment. De publicatie ‘Component-based robot prefabricated construction simulation using IFC-based building information models’ is online: www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0926580523001590?via%3Dihub
VAKBLAD INNOVATIEVE MATERIALEN www.innovatievematerialen.nl
21 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
BAKSTEEN
Circulair ontwerpen met baksteen
Hergebruik van oud gebouw: Zuider Gymnasium Rotterdam, verbouwing van ziekenhuis tot gymnasium, winnaar Rotterdam Architectuurprijs 2023, Molenaar & Co architecten (Strategie 1: preventie, voorkomen)
Arie Mooiman, KNB
Nederland werkt aan de transitie naar een circulaire economie. In een kringloopeconomie is er nauwelijks afval door hergebruik van producten en (eindige) grondstoffen. Doel is om wereldwijd het materiaalverbruik en de bijbehorende milieu-impact terug te dringen. De circulaire economie draagt bij aan de integrale duurzaamheidsopgave: behoud van grondstoffen, behoud van bestaande waarde en het verminderen van milieu-impact. Wie baksteen legt naast de meetlaat van de zeven circulaire ontwerpstrategieën uit de Leidraad Circulair Ontwerpen 2.0 komt tot verrassende inzichten. Baksteengevelwerk kan een goede bijdrage leveren aan circulair bouwen. Waarom? Allereerst wordt de Nederlandse baksteen voornamelijk gemaakt van een oneindige, hernieuwbare en lokaal beschikbare grondstof, namelijk ons eigen rivierklei. De duurzame kleiwinning gaat hand in hand met het creëren van nieuwe leefgebieden voor planten en dieren. In de afgelopen 25 jaar zijn zo duizenden hectares aan nieuwe natuur
22 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
overgedragen aan natuurorganisaties. Daarnaast heeft baksteen een uitzonderlijk lange levensduur zonder noemenswaardig onderhoud. Dat geeft grote mogelijkheden tot het geven van toekomstwaarde en behoud van waarde van gebouwen en producten. In combinatie met een efficiënt productieproces geeft de lange levensduur een lage milieu-impact en dus gunstige MKI-waardes. Afhankelijk van product en toepassing,
zijn de keramische producten aan het einde van de gebouwlevensduur herbruikbaar of recyclebaar.
Leidraad Circulair Ontwerpen Circulair ontwerpen begint met de ambitie een duurzamer gebouw te realiseren en een duurzamer projectproces te doorlopen. De ontwerpfase is hét moment waarin circulaire ambities vorm krijgen. De in dit stadium gemaakte keuzes hebben grote invloed op het (eind)resultaat. Maar hoe te zorgen dat de juiste keuzes worden gemaakt? En hoe zorgen we dat alle betrokkenen bij het ontwerpproces dezelfde doelen delen en dezelfde oplossing nastreven? De in juni 2023 gepubliceerde Leidraad Circulair ontwerpen 2.0 van Platform CB’23 geeft hierbij richting en inspiratie op basis van bestaande inzichten en helpt om afspraken vast te leggen.
Zeven ontwerpstrategieën De Leidraad onderscheidt zeven circulaire ontwerpstrategieën, onderverdeeld in de thema’s: Voorkomen, Toekomstwaarde, Materiaalwaarde en Optimaliseren. Samen vormen de zeven een compleet beeld van de mogelijke circulaire ontwerpkeuzes. Bij een specifiek bouwproject zal het ontwerpteam een combinatie maken van relevante ontwerpstrategieën en zo tot een maatstrategie komen.
De zeven ontwerpstrategieën zijn: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Preventie (thema: voorkomen en optimaliseren); Ontwerpen voor kwaliteit en onderhoud (thema toekomstwaarde); Ontwerpen voor adaptiviteit (thema toekomstwaarde); Ontwerpen voor losmaakbaarheid en herbruikbaarheid (thema toekomstwaarde); Ontwerpen met hergebruikte delen van bouwwerken (thema materiaalwaarde); Ontwerpen met secundaire grondstoffen (thema materiaalwaarde); Ontwerpen met hernieuwbare grondstoffen (thema materiaalwaarde).
Preventie Door preventie wordt winst behaald in het beschermen van materiaalvoorraden en reductie van milieuimpact. De strategie richt zich in eerste instantie op het voorkomen van nieuwbouw. Denk hierbij aan het hergebruik van bestaande gebouwen in een nieuwe functie. Juist gebouwen uit volle baksteen blijken populair voor hergebruik en geschikt door de esthetische waarde en lange (rest)levensduur van de gevels. Naast ‘voorkomen’ kan de ontwerpstrategie preventie ook gericht zijn op het efficiënter en optimaler ontwerpen. Dat kan door na te gaan of bepaalde gebouwfuncties, bouwdelen en producten daadwerkelijk nodig zijn om zo overbodige zaken te elimineren. Zijn gangbare oplossingen te vervangen door alternatieven met minder materiaalgebruik? Denk daarbij voor baksteen aan de diverse mogelijkheden tot dematerialisatie zoals toepassing van baksteen met gaten of frogs, smalle baksteen, baksteenstrips of klampmetselwerk. Deze strategie staat niet op zich. Het weglaten van zaken die nu niet nodig zijn, kan namelijk invloed hebben op de toekomstbestendigheid van bouwwerken.
Ontwerpen voor kwaliteit en onderhoud
Dematerialisatie (strategie 1: optimaliseren) en droogstapelstenen (strategie 4: losmaakbaarheid en herbruikbaarheid)
23 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Bij ontwerpen voor kwaliteit en onderhoud staat de toekomstwaarde en realisatie van een door de gebruikers hooggewaardeerd gebouw met een lange levensduur en weinig onderhoud centraal. Het ontwerp richt zich op hoogwaardige kwaliteit en esthetiek en de toepassing van robuuste onderhoudsarme producten en goede detailleringen. Een langere functionele levensduur van een bouwwerk pakt positief uit wanneer de gebruikte bouwproducten een zeer lange technische levensduur hebben. Vervanging is daardoor immers niet nodig. Baksteen heeft een lange levensduur, is onderhoudsarm en beschermt objecten tegen weer en wind. Ook de term ‘koestering’ speelt een grote rol: bouwwerken waar belanghebbenden aan hechten, blijven langer in gebruik. De ontwerpmogelijkheden met baksteen zijn onuitputtelijk. Als frequent veranderingen in gebruikseisen te verwachten zijn, is een combinatie met Ontwerpen voor adaptiviteit en Ontwerpen voor losmaakbaarheid en herbruikbaarheid noodzakelijk.
Ontwerpen voor adaptiviteit Ontwerpen voor adaptiviteit of aanpasbaarheid maakt mogelijk dat een bouwwerk aan verschillende toekomstscenario’s met andere wensen en eisen kan voldoen. Dit kan op verschillende schaalniveaus, in verschillende tijdspannen en tussen verschillende functies plaatsvinden, zoals door veranderende gebruikers, seizoenen en eisen. Adaptiviteit verlengt de levensduur van het bouwwerk, ook bij veranderende eisen.
Ontwerpen voor losmaakbaarheid en herbruikbaarheid De strategie Ontwerpen voor losmaakbaarheid en herbruikbaarheid, streeft technische adaptiviteit na. Uitgangspunt is dat materialen tijdens of na gebruik op eenvoudige wijze en zonder schade kunnen worden geoogst voor zo hoogwaardig mogelijk hergebruik. De ontwerpstrategie zorgt niet voor onmiddellijke impact, maar is naast ontwerpen voor kwaliteit en onderhoud en voor adaptiviteit een voorinvestering in de toekomst. De strategie moet worden afgewogen met de beoogde levensduur en kwaliteit van het bouwwerk. De losmaakbare uitvoering van het huidige ontwerp kan er in de toekomst voor zorgen dat het aandeel
hoogwaardig herbruikbare elementen ten opzichte van secundaire grondstoffen toeneemt. Baksteenmetselwerk gerealiseerd met kalkmortel en droogstapelsystemen passen binnen deze strategie.
Ontwerpen met hergebruikte delen van bouwwerken Het ontwerpen met hergebruik van delen van bouwwerken, al dan niet na bewerking, spaart primaire grondstoffen. Bakstenen hebben een lange technische levensduur en zijn goed in meerdere levenscycli herbruikbaar. Dat kan door hergebruik van de baksteengevel tot hergebruik van de baksteen. De beschikbaarheid van gebruikte metselbakstenen is meestal beperkt.
Ontwerpen met secundaire grondstoffen Het ontwerpen met secundaire grondstoffen draait om de inzet van eerder gebruikte grondstoffen en materialen of reststromen van een ander productsysteem. De secundaire grondstoffen vervangen primaire grondstoffen en dragen zo bij aan bescherming van grondstofvoorraden. Voordeel van baksteen is dat de primaire grondstof klei ruim voorradig is en rivierklei bovendien ook nog eens hernieuwbaar. Maar duur-
Secundaire grondstoffen (strategie 6): CicloBrick (bron: Wienerberger)
Losmaakbaarheid en hergebruik: ClickBrick (strategie 4) (bron: Wienerberger)
24 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Hergebruik delen van bouwwerken (strategie 5): Alleen de voorgevel in Nijmegen is behouden
zaamheid kan altijd nóg beter. Diverse reststromen vanuit andere productsystemen vinden hun weg naar de baksteenindustrie. Gebruikt keramiek kan prima als secondaire grondstof worden toegepast bij de productie van nieuwe keramische producten. Het secundair materiaal moet wel voldoende beschikbaar en homogeen zijn en de vervoersafstanden niet te groot. Enkele fabrikanten bieden gevelbakstenen aan met een hoog gehalte recycled content.
Ontwerpen met hernieuwbare grondstoffen Ontwerpen met gebruik van zo veel mogelijk bouwmaterialen van hernieuwbare bron vermindert het gebruik van eindige, niet-hernieuwbare grondstoffen en de eventuele uitputting ervan. Het draagt hiermee direct bij aan bescherming van materiaalvoorraden.
Een hernieuwbare grondstof wordt geteeld, natuurlijk aangevuld of natuurlijk gereinigd op een menselijke tijdschaal. Een hernieuwbare grondstof kan van zowel abiotische als biotische oorsprong zijn. Voorbeelden van hernieuwbare hulpbronnen zijn: bomen in bossen, grassen in grasland, schelpen en klei uit de Nederlandse rivierdelta (sedimenten). Het gebruik van baksteen gemaakt van rivierklei valt onder deze strategie omdat klei continu via de rivieren wordt aangevoerd en afgezet in de uiterwaarden. Dit is ook vastgelegd in de CB’23 leidraden, de Handreiking Circulaire Gebouwen Milieulijst 2023 van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland en het in opdracht van de Nationale Milieudatabase in januari 2023 gepubliceerde Agrodome-rapport ‘Hernieuwbare grondstof en materiaal voor de bouw’.
Woningen Ameide (strategie 2: ontwerpen voor kwaliteit en onderhoud) (Foto: Wienerberger)
25 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
BOUWMATERIALEN
Duurzaam bouwen met leem vraagt om standaarden
De geologische samenstelling van leem varieert over de hele wereld. Dr. Ellina Bernard wil standaarden ontwikkelen voor gebruik in de bouwsector (Afbeelding: Empa)
Tekst: Empa
Milieuvriendelijk, overal verkrijgbaar en recyclebaar: leem is een schoon alternatief bouwmateriaal. Bovendien is de CO2 voetafdruk van leem een stuk lager dan die van bijvoorbeeld beton, en dat maakt het wellicht extra interessant voor de bouwsector. Dr. Ellina Bernard van Empa’s beton- en asfaltlaboratorium in Dübendorf, leerstoel Duurzaam Bouwen aan de ETH Zürich, houdt zich bezig met de mogelijkheden van leem als duurzaam bouwmateriaal. Het onderzoeksproject wordt gefinancierd door de Swiss National Science Foundation (SNSF) met een Ambizione-subsidie1.
Volgens Empa is het potentieel van leem enorm, bijvoorbeelld als alternatief voor beton. Het kan beton weliswaar niet voor alle constructiedoeleinden vervangen, maar het kan een prima alternatief voor beton zijn in een groot aantal niet-dragende constructies; zelfs in dragende wanden van woningen. Te denken valt aan geperste leem in de vorm van geprefabriceerde bouwstenen. Zulke luchtgedroogde stenen hebben volgens Empa een gunstiger energiebalans dan hun gebakken tegenhangers, bakstenen.
26 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Meer kennis Toch is leem volgens Ellina nog geen echt wonderproduct. Hoewel leem al zo'n 10.000 jaar wordt gebruikt, waardoor het een van de primitievere bouwmaterialen in de geschiedenis van de mensheid is, is de is het gebruik van leem als duurzaam alternatief nog steeds niet echt van de grond gekomen. Dat komt enerzijds doordat de geologische samenstelling van het natuurlijke materiaal wereldwijd varieert, wat gestandaardiseerde productie en gebruik lastig maakt. Anderzijds
wordt er momenteel vaak conventioneel cement aan de leem toegevoegd om een stabiel en bouwmateriaal tot stand te brengen, maar die toevoeging verslechterd de ecologische voetafdruk van het materiaal uiteraard weer. De Empa-onderzoekers willen nu meer kennis over het materiaal verzamelen, normen definiëren voor de samenstelling en de bijbehorende mechanische sterkte, en op grond daarvan een schoon, alternatief bouwmateriaal ontwikkelen voor industrieel gebruik.
Magnesiumoxide In tegenstelling tot cement, dat zijn stabiliteit ontleent aan chemische bindingen, vormen de mineralen in leem fysieke bindingen zodra ze aan de lucht drogen. Stabiliteit zoals die van beton kan op die manier niet worden bereikt. Daarom is Empa nu op zoek naar stabiliserende bindmiddelen en een veelbelovende kandidaat lijkt momenteel magnesiumoxide. Als magnesiumoxide op een duurzame manier wordt geproduceerd, heeft het volgens Empa een uitstekende ecologische voetafdruk vergeleken met calciumhoudend cement. Bovendien verkort magnesiumoxide
de droogtijd en gaat het de ongewenste vorming van klonten in het leem tegen door de vorming van nanokristallen. In eerste laboratoriumexperimenten met magnesiumoxide-leem heeft het team inmiddels een druksterkte bereikt van 15 megapascal - volgens de onderzoekers vele malen meer dan die van onbehandeld leem. Ter vergelijking: leem met toegevoegd cement scoort tot 20 megapascal, en een muur die onderhevig is aan een vrij beperkte belasting, zoals in een appartement, moet tot 10 megapascal kunnen weerstaan. Volgens Ellina Bernard is dit nog maar het begin. Omdat ze de duurzaamheid van bouwmaterialen holistisch wil beoordelen, moeten de laboratoriumexperimenten ook vergezeld gaan van levenscyclusanalyses die de duurzaamheid, deconstructie en recycling van de materialen vastleggen. En dat is precies waar Empa zich in de nabije toekomst mee bezig gaat houden. Ambizione subsidie van de SNSF wordt toegekend aan excellente jonge onderzoekers met een zelfstandig project die al gepromoveerd zijn.’
1
www.empa.ch/web/s604/baumaterial-lehm
AGENDA
MaterialsNL Conference 2023 12 december 2023, Arnhem https://materialennl-platform.nl/save-thedate-national-materials-conference/ BioCAM 2023 6 - 8 december 2023, Mons https://bcrc.be/biocam-2023/ Batibouw 2024 17 - 25 februari 2024 Brussel www.batibouw.com/nl
MaterialDistrict Utrecht 2024 6 - 8 maart 2024, Utrecht https://utrecht.materialdistrict.com
Challenging Glass 9 19 - 20 juni 2024, Delft https://challengingglass.com/
Fensterbau Frontale 19 - 22 maart 2024, Neurenberg https://www.frontale.de/en
14th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Systems 18 - 22 augustus 2024, Budapest https://akcongress.com/cmcee14/
Ceramitec 2024 9 - 12 april 2024, München https://ceramitec.com/en/
MaterialDistrict Utrecht 2024 The 16th edition of MaterialDistrict Utrecht will take place from 6 to 8 March 2024 in Werkspoorkathedraal, Utrecht.
More at MaterialDistrict: https://utrecht.materialdistrict.com
27 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
MARKTINF IN MARKT
MARKT INFO Delfstoffen en industriële mineralen
Grondstoffen Algemene Grondstoffen
Grondstoffen Keramische/vuurvaste grondstoffen
Delgromij B.V. de Beijer Bouwgrondstoffen Betanet Industrial Minerals B.V. Heksenstraat 1 6211 KK Maastricht T (043) 321 45 14 E administratie@betanet.nl www.betanet.nl
Waalbandijk 69 6669 MC Dodewaard T (088) 4006 300 E info@debeijerbv.com www.debeijerbv.com
Postbus 200 6660 AE Elst T (024) 348 88 44 F (024) 348 88 40 info@delgromij.nl www. delgromij.nl
Drogerijwagens en droogplaten
Goerg & Schneider GmbH u. Co. KG Guterborn 1 D-56412 Boden Duitsland T +49 (0)2602 9273-0 E info(at)goerg-schneider.de www.goerg-schneider.de
Stafier Holland bv
Adolf Gottfried Tonwerke GmbH Gottfried Feldspat GmbH Tonwerkstrasse 3 D-96269 Grossheirath/Coburg T +49 9565 797 0 F +49 9565 79735 E info@gottfried.de www.gottfried.de
Marconistraat 35-37 6902 PC Zevenaar T (0316) 33 27 41 E info@stafier.com www.stafier.com
Gevelstenen
Hendrik Bedrijven Brunssum BV
Helmut Kreutz Mahlwerke GmbH
Waubacherweg 20 6442 PW Brunssum T (045) 527 04 56 mobiel: 06 53 39 26 46 E hendrik@mourik.com www.mourik.com
Helmut-Kreutz-Strasse 35708 Haiger T +49 (0) 02773 9441-0 F +49 (0) 02773 9441-60 E info@kreutz-mahlwerke.de www.kreutz-mahlwerke.de
Hendrik Bedrijven Brunssum B.V. is een dochtermaatschappij van Joh. Mourik & Co. Holding B.V.
Interesse in vermelding in deze rubriek? Neem contact op met de uitgever: 0183 66 08 08; info@kgkmagazine.nl
Rodruza BV Sint Canisiussingel 20 6511 TJ Nijmegen T (024) 329 74 50 F (024) 322 27 68 E info@rodruza.nl www.rodruza.nl
28 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
NFO FO
MARKT INFO Milieu Afzuiginstallaties
Vuurvaste materialen
Saarfeldspatwerke H. Huppert GmbH & Co KG Kobenhüttenweg 43 D-66123 Saarbrücken Duitsland T +49 681 968790 F +49 681 62296 E info@saarfeldspat.de www.saarfeldspat.de
Mesys Industrial Air Systems BV Molenstraat 27 6914 AC Herwen T (0316) 24 87 44 F (0316) 24 85 44 E info@mesys.nl www.mesys.nl
EmcoTherm M. Moutin, P. Schmitz - GbR Nerscheider Weg 74 D-52076 Aken, Duitsland T +49 2408 955 8280 F +49 2408 955 8655 E info@emcotherm.com www.emcotherm.com
Stephan Schmidt Group Bahnhofstraße 92 D-65599 Dornburg T 0049 6436 609 0 F 0049 6436 609 49 E info@stephan-schmidt.group www.schmidt-tone.de
Insulcon B.V. Hellmich GmbH & Co. KG Holtkampweg 13 32278 Kirchlengern Duitsland info@hellmich.com T +49 5223 75770 F +49 5223 757730 www.hellmich.com
Zilverhoek 4 4651 SP Steenbergen T (0167) 56 57 50 F (0167) 56 62 63 E info@insulcon.com www.insulcon.com
Wetering Cultuurtechniek b.v. Cereslaan West 11 5384 VT Heesch T 0412-451368 E contact@wetering.nl www.wetering.nl
Interesse in vermelding in deze rubriek? Neem contact op met de uitgever: 0183 66 08 08; info@kgkmagazine.nl
Technische keramiek Refratechnik Ceramics GmbH Barkhausener Strasse 55 D-49328, Melle T 0049 5427 81 0 F 0049 5427 81 102 E ceramics@refra.com www.refra.com
Gimex technische keramiek Grasbeemd 21 5705 DE Helmond T (0345) 574 255 E info@gimex.nl www.gimex.nl
29 | KGK Jaargang 44 2023 | Nummer 4
Steengoed in klei
Delgromij is specialist in klei. Of het nu gaat om het winnen van klei of het toepassen ervan. We leveren niet alleen de belangrijkste grondstof voor bakstenen, dakpannen en infrastructurele werken. Met kleiwinning beschermen we ons land ook tegen Secure your ticket now! hoogwater en maken we nieuwe natuur.
ceramitec.com/tickets
Information: van Ekeris Expo service b.v. Tel. +31 23 525 8500, info@vanekeris.nl
April 9–12, 2024 . Messe München ceramitec.com www.delgromij.nl