Biobased bouwen in de versnelling: van Wagenings lab naar de praktijk in Amsterdam

Het werken met biobased materialen en het hergebruik van bouwmateriaal kan flink bijdragen aan het halen van klimaatdoelen. Biobased materialen, geproduceerd uit biomassa zoals hennep, vlas, lisdodde of hout, slaan CO₂ op tijdens de groei en door langdurige toepassing in bouwmateriaal blijft de CO₂ opgeslagen. Ook draagt het verduurzamen van de productieprocessen in de staal- en betonindustrie enorm bij.

Radicale veranderingen nodig

Biobased en circulaire materialen moeten op grote schaal beschikbaar worden gemaakt, zodat zowel de woningbouw als infrasector de transitie kunnen maken richting duurzamere materialen. Hiervoor zijn radicale veranderingen nodig. “We richten ons op de vervanging van materialen waarvoor veel energie en grondstoffen nodig zijn bij de productie, zoals cement, asfalt en hoogwaardige materialen in de hoogbouw”, vertelt Arjen van Kampen, Business Development Manager Biobased bouwen bij WUR. “Daar worden nu diverse projecten aan gewijd, waarbij AMS Institute een belangrijke schakel is.” Dit gezamenlijke onderzoeksinstituut van WUR, TU Delft en MIT (Massachusets Institute of Technology) werkt nauw samen met de gemeente Amsterdam en brengt partners bij elkaar.

Omdat de gemeente Amsterdam inzet op innovatie in de bouw, kan ze 10 procent van de aanbestedingen innovatief inrichten, samen met wetenschap en bedrijfsleven.“We volgen de technologische ontwikkelingen bij de WUR en kunnen zo voorstellen aan partners en de gemeente welke materialen en methodes een optie zijn om mee te innoveren”, vertelt Joppe van Driel, Program Developer Circularity in Urban Regions bij AMS Institute. “We testen in de openbare ruimte en monitoren, zodat we kunnen bepalen of er opschaling mogelijk is. Zo blijven wetenschap en praktijk geen gescheiden werelden.”

En dat is belangrijk, want er is geen tijd meer te verliezen bij het halen van klimaat- en emissiedoelen. Van Driel: “In 2030 moet de CO₂-uitstoot in Amsterdam met 55 procent gereduceerd zijn. De impact van de bouw, in emissies en in grondstoffen, is enorm. We moeten aanbestedingen nu al goed inrichten om een kans te maken op het halen van dit doel. De infrasector is cruciaal, daardoor kan een tipping point ontstaan. Daarom werken we samen met grote partners, zoals Rijkswaterstaat. Op deze manier kan er zekerheid komen over de invulling van een marktvraag, waarop er geïnvesteerd en opgeschaald kan worden. Zodat we weer verder gaan dan die 10 procent.”

Drie verschillende projecten

Bij één van de gezamenlijke projecten van WUR en AMS Institute wordt gewerkt aan het recyclen van cement met biobased additieven. Gebruikt cement moet gereactiveerd worden om opnieuw als bindmiddel in beton te kunnen fungeren. Op dit moment gebeurt dat nauwelijks, maar wordt er gekozen voor nieuwe cementproductie. Van Kampen: “We zijn nu op labschaal bezig om biopolymeren zo te modificeren dat ze het calcium in het cement aan zich binden, maar ook weer loslaten wanneer het cement opnieuw wordt toegepast. Dat gebeurt in water, op lage temperatuur. Voor de productie van nieuw cement zijn hoge temperaturen nodig tot 1.000 graden Celsius, wat heel veel energie kost en leidt tot veel CO₂-productie.

Door reactivering van het oude cement op lage temperatuur wordt meer recycling van cement mogelijk en wordt er grondstoffen, koolstofdioxide en energie bespaard door het voorkomen van verse cementproductie.” De eerste resultaten met deze biopolymeren zijn positief. De bedoeling is om in het vervolg van het project betontegels te gaan maken en te testen in de regio Amsterdam. De biopolymeren kunnen uit industriële reststromen gehaald worden. Van Driel ziet opties om betonproducenten te koppelen aan leveranciers van deze reststromen, het liefst regionaal. “Zo houd je de productieketen kort.”

Bij een ander WUR-AMS Institute samenwerkingsproject wordt er in kaart gebracht welke biobased materialen er beschikbaar zijn of moeten zijn om emissieloze hoogbouw te realiseren in Amsterdam. Daarbij gaat het om dragende materialen, zoals hout, en om vezelgewassen, zoals hennep, olifantsgras en vlas voor plaat- en isolatiemateriaal.Van Kampen: “Hoeveel areaal hebben we nodig om de benodigde biomassa te verbouwen, waar kan dit in Nederland en hoeveel moeten we importeren?” Er is momentum, omdat de Tweede Kamer moties heeft aangenomen om de teelt van vezelgewassen op landbouwgrond te stimuleren. “Veen en nattere weiden worden nu vaak drooggemaakt voor koeien”, vertelt Van Driel. “Er komt CO₂ vrij door drooglegging en methaan door koeien. Je zou deze natte plekken juist heel goed voor een gewas als lisdodde kunnen gebruiken. Goed voor het land en voor de biodiversiteit. Dit is niet nieuw: een aantal eeuwen geleden werd heel veel Nederlandse natte grond gebruikt om vezelgewassen te telen.”

WUR is al een aantal jaren bezig met het maken en testen van biobased asfalt en gaat daar nu een stap verder mee in een derde gezamenlijk project met AMS Institute. Op dit moment liggen er circa dertig teststroken in de openbare ruimte, zoals fietspaden, waarin de binder (normaal gesproken bitumen) voor vijftig procent biobased is. “Hierbij hebben we de helft van het bitumen in het asfalt, dat gebaseerd is op aardolie, vervangen door lignine, de natuurlijke biobased binder in hout”, vertelt Van Kampen. “Bij de productie van bitumen komt veel CO₂ vrij, terwijl lignine uit hout juist CO₂ opneemt en voor langere tijd opslaat in asfalt. We willen nu toe naar honderd procent biobased asfalt en we willen betere monitoring ontwikkelen om meer data te verzamelen over de kwaliteit van de teststroken. Daarvoor hebben we nu een aanvraag gedaan bij het Groeifonds samen met AMS Institute.” “Na het testen komen er nog andere praktische issues om de hoek kijken”, voegt Van Driel toe. “Welke machines zijn hiervoor nodig? Kan het asfalt wat er ligt nog opnieuw gebruikt worden? Kan er ook asfalt bijgemengd worden op lage temperatuur? Qua productie is inzet op biobased materialen het beste, maar er moet ook gerecycled kunnen worden.”

Mes snijdt aan twee kanten

Door de structurele samenwerking tussen AMS Institute, WUR en de stad Amsterdam, kunnen snel nieuwe innovatieprojecten op het gebied van biobased bouwen opgezet worden, die de kloof tussen het lab en de praktijk kunnen overbruggen. Projecten komen zowel voort uit (markt)vragen waar AMS Institute in haar field labs tegenaan loopt (market pull), als vanuit technologie gedreven kansen (technology push) via de biobased technologie-ontwikkeling bij WUR.

Bij deze projecten snijdt het mes daarom aan twee kanten. “AMS Institute is een soort vooruitgeschoven post van de WUR in de stad en vice versa. En er wordt gewerkt aan maatschappelijk relevante bouwuitdagingen in Amsterdam”, stelt Van Kampen. “Het is fijn om zo’n korte lijn met het AMS Institute te hebben en samen op te trekken in het naar de markt brengen van biobased bouwinnovaties.”