Biobased Bouwen

Vanwege de wens naar meer duurzame bouw en energiebesparing is de afgelopen tijd veel aandacht uitgegaan naar vermindering van het gebruik van (fossiele) energie door betere isolatie en balansventilatie, opwekking van groene energie (zonnepanelen, windenergie) en installatie van groene daken. Daarnaast heeft hergebruik van bouwgrondstoffen relatief veel aandacht gehad. Daarmee wordt echter niet het gebruik teruggebracht van de fossiele energie die nodig is voor de winning en productie van staal en beton gebaseerde bouwmaterialen. Biobased bouwen is een van de kansrijke mogelijkheden om beter klimaatneutraal te presteren. Biobased bouwen maakt gebruik van hernieuwbare bouwgrondstoffen; dit zijn grondstoffen uit gewassen die door fotosynthese CO2 uit de lucht vastleggen. Hout en houtproducten zijn daarvan het belangrijkste voorbeeld. De beleidsdoelstelling om meer hout in de bouw toe te passen heeft nog slechts beperkt ingang gevonden. Alternatieve bouwmethoden en het gebruik van hernieuwbare grondstoffen voor de bouw zijn tot nu toe beperkt gebleven tot enkele voorbeeld projecten (zie hoofdstuk 7). 

De bouw is een van de industriële sectoren waarbij de meeste grondstoffen en materialen worden ingezet. Reductie van de CO2 uitstoot door optimalisatie van het materiaalgebruik in de bouw is daarom van belang omdat de bouw in West Europa verantwoordelijk is voor bijna 30% van de emissies (Goverse, 2003). Hernieuwbare bouwgrondstoffen met een aanzienlijk lagere carbon footprint, ofwel koolstofvoetafdruk, kunnen positief bijdragen aan de reductie van CO2 emissies (VROM 2010). 

 

Nog afgezien van de hoge (fossiele) energiebehoefte voor de productie van de diverse bouwmaterialen komt bij de productie van cement (CaO) uit kalksteen (CaCO3) ook direct een aanzienlijke hoeveelheid CO2 vrij . De cement productie levert ongeveer 5% van de mondiale broeikasgas uitstoot (OECD/IAE, 2007). Ter verdere illustratie: de globale CO2 emissiewaarden voor de productie van een aantal veelgebruikte bouwstoffen zijn als volgt: ca. 0.5 kg CO2/kg cementklinker, kalk en soda (0.4 kg/kg), glas (0.15 kg/kg), ijzer (balkstaal 0.5 kg/kg), aluminium (0.4 kg/kg) (VROM, 2010). IJzer- en staalindustrie neemt wereldwijd ongeveer 19% van het industrieelenergieverbruik voor zijn rekening en een kwart van de totale CO2-emissies (o.a. kolenverbranding)( GHG protocol 2011). Meer dan een kwart van het staal wordt in bouwtoepassingen verwerkt. Hout en houtproducten daarentegen fixeren koolstof en geven daarom netto een negatieve CO2-emissie waarde zolang het hout in gebruik is, en mits de energie die benodigd is voor de productie ook volledig hernieuwbaar is. De CO2 opslag in hout is ca. 0.9 ton CO2 per m3 hout, en levert overeenkomstig een negatieve emissiewaarde van  ca. -1.7 g CO2/kg hout (EPA, 2010). Deze lage emissie-waarden leiden ertoe dat voor toepassingen van hout en houtproducten als vervanging van beton of staal “vermeden CO2 emissies” opgevoerd kunnen worden (Centrum Hout, 2007). Een houtsysteembouw levert zo een meer dan dubbele CO2 besparing (Fruhwald, 2004).

 

Van oppervlakte delfstoffen als zand en grind worden jaarlijks miljoenen tonnen verbruikt in Nederland voor bouw- en infrastructuurprojecten: 20 Mt beton- en metselzand, 16.6 Mt grind, 6.2 Mt steenslag  (Rijkswaterstaat, 2009). Vervanging van een deel daarvan door hernieuwbare bouwwijze kan potentieel veel CO2 besparen.  

 

Energiezuinige bouwsystemen worden door verschillende bouwbedrijven aangeboden . Hierbij worden energiebesparende technieken toegepast om zeer lage EPC waarden te bereiken (0.4 - 0.3). Gebruik van hernieuwbare bouwmaterialen beperkt zich hier tot FSC-keur hout. 

 

Bouwgrondstoffen die nu de markt overheersen zijn minerale producten als cement en beton, staal en glas, steen, gips en aluminium. Van petrochemische oorsprong zijn de kunststofkozijnen, PVC leidingen, PUR/PIR isolatie, folies, EPS-isolatie, polyester composieten, etc. Deze producten worden vervaardigd uit eindige grondstoffen en scoren hoog in de verschillende milieu impact categorieën, zoals global warming, verzuring, ozon, etc. (Tabel 1). Veel beter scoren hout en andere hernieuwbare producten, die door productie (landbouw en bosbouw) en natuurlijke aanwas of afzetting (klei, zand) duurzaam kunnen worden gewonnen zonder onomkeerbare uitputting van de grondstof (Deltares, 2009; PBL, 2009). Voor een volledige milieuanalyse dient rekening gehouden te worden met alle milieu impact factoren zoals ook fijnstof en eutrofiering.

 

 

Materiaal	energie-inhoud GJ/m3	milieu impact factoren kg/m3
		GWP	AP	POCP
Aluminium	497	29975.4	162	321.3
Baksteen	5.4	342	3.6	30.6
Keramische tegels	16	1142	8	102
Beton	4.8	156	2.4	0.72
Glas	19.2	1365.6	96	4.8
Gipsboard	4.5	238.5	2.7	1.8
Dakpannen	2.2	288.2	2.2	2.2
PVC	116	1932	17/9	0.69

Er zijn verschillende benaderingen om meer duurzaamheid in de bouw te bereiken. Enkele belangrijke trends en invloeden voor het duurzaam ontwerp en bouwen zijn bijvoorbeeld Triple P (people, planet, profit) of Trias Ecologica (Stofberg, 2008).

 

De lancering van het Cradle to cradle (C2C)(McDonough, 2002) principe heeft veel los gemaakt in het denken over duurzaam bouwen. Het volledig hergebruiken van materialen en sluiten van de kringloop is hierbij het motto voor het ontwerp. Toepassing van hernieuwbare bouwgrondstoffen is daarbij niet een prioriteit. Kritiekpunten over de praktische haalbaarheid van C2C doelstellingen en onduidelijke criteria voor certificering hebben geen positief effect op de toegankelijkheid van het gedachtegoed (Verdonk, 2010).

 

Ecologisch bouwen omvat veel aspecten. Het gebruik van natuurlijke bouwmaterialen staat daarbij centraal en veelal worden daarbij houtskelet, leembouw en grasdaken toegepast (Ecobouwen, 2012 ). In de filosofie passen daarnaast ook: decentrale waterzuivering (grijswater /regenwater); ontwerpen van passiefhuizen en nul-energie woningen; toepassing van warmtepompen, zonnepanelen; opwekking van biogas uit organisch afval. Helaas worden de milieueffecten van gebruik van bouwgrondstoffen hierbij vaak nog onderbelicht. Autarkisch bouwen gaat hierin verder en wordt o.a. door VIBA centrum in ‘s Hertogenbosch opgevoerd als ideale vorm van bouwen, waarbij het streven naar een hoge mate van zelfvoorziening voorop staat (Autarkisch, 2012). Dit omvat opwekking van energie, grondstoffen recycling, hergebruik van water, terugwinning en opslag van warmte, etc. Toepassing van hernieuwbare bouwmaterialen sluit hierbij naadloos aan. 

 

Naar de ideeën van architect Mike Reynolds , worden ook in Nederland z.g. earthships gebouwd, waarbij het doel is een ecologisch huis te realiseren dat geheel uit hergebruikte materialen is opgetrokken (autobanden, flessen, etc.) en zichzelf van energie kan voorzien. Dergelijke projecten vragen veel extra voorbereiding en inzet van vrijwilligers en zijn voor reguliere bouw minder geschikt. 

 

De duurzaamheid van bouwmaterialen wordt bepaald door een complex van verschillende factoren gedurende de totale levenscyclus van het product (Asif, 2009). Hierin weegt de energie mee die nodig is voor de totale productieketen van grondstofwinning en verwerking tot de toepassing van bouwproducten. Verder zijn de levensduur van een product en effecten tijdens de gebruiksfase zoals vereist onderhoud van doorslaggevende invloed voor de milieubelasting, en tenslotte de mogelijkheden voor hergebruik, recycling of energieterugwinning na de sloop.

 

 

Er zijn diverse mogelijkheden voor vervanging van oppervlakte delfstoffen (zand, grind, klinker) door hernieuwbare materialen in de bouw. Met name hout (vuren, grenen, lariks en douglas) en houtproducten (grenen spaanplaat, populier multiplex, vezelplaat) kunnen worden ingezet voor diverse bouwdelen als vervanging van staal, cement en beton voor heipalen, casco, vloerdelen, binnenwanden, en dakdelen. Hiermee zijn hout en houtvezels de voornaamste bron van bio-based bouwmateralen. Voor binnenwanden komen ook andere vezelgrondstoffen in aanmerking zoals stro en vlasscheven of hennepspaanplaat. Vezelplaten en vezelcomposieten zijn eveneens voor de meubelindustrie inzetbaar. Diverse vezelgrondstoffen (cellulose, vlas, hennep, wol) kunnen verwerkt worden tot thermische isolatieproducten. Strobalen kunnen worden toegepast als bouwblokken voor buitenwanden. Metselmortel kan worden geproduceerd van schelpkalk. Schelpen worden tevens toegepast als vochtisolatie onder woningen. Daarnaast zijn eiwitten, rubbers, oliën en andere bestanddelen van organische oorsprong potentieel toepasbaar in de bouw. Verder kunnen vormdelen op basis van vezels als vlas en hennep die reeds worden geproduceerd voor de automobielindustrie toepassing vinden in de bouw. In de volgende hoofdstukken wordt nader ingegaan op de diverse hernieuwbare bouwgrondstoffen en materialen, die reeds worden toegepast en innovatieve producten die in de nabije toekomst mogelijk meer kunnen. 

 

Achtergrondinformatie over bouwmaterialen is te vinden op diverse websites zoals Nederlandse Bouw Documentatie (zie §11.2) waar producten en leveranciers kunnen worden aangetroffen of sites waar producten ook direct kunnen worden besteld (zie § 11.5). Speciaal voor architecten zijn er diverse sites , waarop men op de hoogte kan geraken van nieuwe ontwikkelingen, onder andere ook van nieuwe bouwmaterialen.