Schoon en Emissieloos Bouwen Archieven - Pagina 2 van 2

Emissiereductie met industrieel bouwen – Praktijk 2.0

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

P4 – Fijn Wonen
Bouwbedrijf Van Wijnen heeft vroeg ingezet op grootschalige industriële bouw. Inmiddels is er een innovatieve woningfabriek waar woningen geïndustrialiseerd worden geproduceerd. Dit biedt een unieke kans om te onderzoeken wat de emissiereductie van dit soort woningen in de praktijk is, en waar nog bespaarpotentie zit.

Van Wijnen behoort tot de tien grootste bouwbedrijven van Nederland. Al in 2014 startten ze met een geïndustrialiseerd woonproduct voor grondgebonden woningen en appartementen om betaalbare, hoogwaardige woningen in vele variaties te kunnen bouwen. Uiteraard op duurzame wijze. Dit Fijn Wonen-product is jaar na jaar steeds verder geoptimaliseerd. Op het Suikerunieterrein in Groningen staat een pop-up-wijk en living lab met verschillende Fijn Wonen-producten. De grondgebonden woningen en appartementen gaven de inzichten en het vertrouwen om te investeren in een compleet nieuwe woningfabriek voor industriële bouw, die in 2022 opende.

Nog beter inzicht

Jeroen Gerrets, procesmanager bij Van Wijnen, over de doelstellingen van het deelproject: ‘We wilden een gedetailleerd inzicht krijgen in de stikstofdepositie en de CO2-emissies van het complete Fijn Wonen-product. Daarbij spitst het onderzoek zich toe op twee onderwerpen: het doorlichten van het productieproces van de elementen in onze nieuwe Smart Structures 2.0-fabriek, en het bepalen van de emissiereductie op de assemblagelocatie, waar op dit moment nog de meeste uitstoot plaatsvindt.
In de fabriek worden sinds vorig jaar wanden, gevels en vloeren compleet geproduceerd, inclusief installaties. Tevens hebben we VDL in Heerenveen als ketenpartner voor het produceren van badkamers, toiletten en meterkasten die kant en klaar in de woning worden geplaatst. Zo zetten we steeds nieuwe stappen om nog completer en sneller in de fabriek te kunnen produceren bij hogere volumes.’

Emissiereductie op de bouwplaats

Als procesmanager voor de assemblage heeft Gerrets met TNO vooral naar emissiebesparingen op de bouwplaats gekeken. ‘Met het Fijn Wonen-product hebben we al veel minder emissies dan in een traditioneel proces, omdat we veel korter op een bouwlocatie zijn en alles off-site produceren. Waar we nu achter zijn gekomen, is dat de grootste emissiebronnen op de assemblagelocatie de kraan en de transportmiddelen zijn. Op dit moment zijn er onvoldoende elektrische alternatieven, maar de ontwikkelingen gaan wel snel. We willen eind dit jaar een proef gaan doen met de inzet van zo veel mogelijk all-electric materieel om een vergelijking te kunnen maken met de huidige situatie. Daarnaast hebben we onderzocht hoe we nog meer uitstoot kunnen reduceren door transporten efficiënter te benutten. De bespaarpotentie hiervan is naar verwachting fors.’

Emissiearm beton

In de nieuwe all-electric fabriek is de uitstoot minimaal. Winst is vooral nog te behalen in de samenstelling van het beton. Gerrets: ‘De productie van portlandcement (CEMI) is een van de grote bronnen van CO2-uitstoot. Inmiddels maken we gebruik van een eigen betonmengsel met een sterk gereduceerde footprint. Ook gebruiken we een zelf ontwikkelde aardgasvrije curing chamber. Verder werkt de fabriek met zeer korte ketens, just-in-time delivery en een beperkt aantal leveranciers. Dankzij deze productiemethode met dit betonmengsel is de CO2-uitstoot lager vergeleken met de reguliere CEMI-mengsels. De NOx-emissie ligt lager dan bij traditionele maatwerkbouw. Deze cijfers willen we in dit deelproject laten toetsen door TNO en Hedgehog Company.’

Heldere keuzes maken

Wat dit deelproject tot nu toe heeft opgeleverd volgens Gerrets, is kennis en inzicht. ‘Kun je beter twee vrachtauto’s vervangen door elektrische, of bespaar je met een all-electric kraan meer emissies? Dat zijn vragen die we straks eenduidig kunnen beantwoorden met dit onderzoek. Ik hoop dat we hiermee onomstotelijk gaan aantonen dat industriële bouw vanuit een gestandaardiseerd product wezenlijk bijdraagt aan schonere bouwplaatsen.’

‘Ik hoop dat we met dit onderzoek onomstotelijk gaan aantonen dat industriële bouw wezenlijk bijdraagt aan schonere bouwplaatsen’

Partners

Van Wijnen Smart Assembly 2.0
TNO

Resultaten

Alle stappen van het productieproces van de woningfabriek worden doorgelicht. Met betrekking tot de on-site-assemblage zullen verschillende grondgebonden Fijn Wonen-woningen worden geanalyseerd op de emissies tijdens de assemblage. Daarnaast zullen op een tweede demo-site de eerste ervaringen worden opgedaan met zero-emissie-materieel.

Compleet circulair bouwen en slopen in de praktijk

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

P3 Next level prefab

In het Betuwse Tricht deed zich met een kleinschalig duurzaam project een unieke kans voor om ervaring op te doen met een compleet circulair sloop- en bouwproces met prefab. Door alle stappen en emissiereductiekansen in kaart te brengen, ontstaat een waardevolle blauwdruk om prefab naar het volgende niveau te brengen.

Onder de naam ‘Het Groene Hek’ schreven bouwer KlokGroep, sloopbedrijf Hooijer Renkum en duurzaam-wonenspecialist Emergo twee jaar geleden in op een bijzondere tender. Voor woningcorporatie KleurrijkWonen werden veertien levensloopbestendige woningen en vijf gezinswoningen ontwikkeld, op basis van een compleet circulair sloop- en bouwproces. De KlokGroep won de aanbesteding en bracht het prefab-plan als deelproject in bij Emissieloos Bouwen. Het ontwerp en de fabricage van de Optimaat-woningen is een co-creatie van Emergo en KlokGroep. ‘Door het toepassen van prefab elementen staat er in ongeveer twee weken een woonblok. Bij dit project krijgen modulebouw en losmaakbaarheid prioriteit’, vertelt Thijs Pleijhuis als manager Duurzaamheid van KlokGroep. ‘Aan het einde van de levensduur is het mogelijk om alle woningen te demonteren, de componenten te verplaatsen en op een andere plek weer op te bouwen.’

Compleet proces in 10 werkpakketten

TNO werd bij dit project betrokken als kennispartner en om inhoudelijk sturing te geven. Rens Nijman, Scientist Integrator: ‘Dit project bood ons de mogelijkheid om kennis te ontwikkelen over het hele proces: het ‘oogsten’ van gebruikte bouwmaterialen uit de sloop van de oude woningen, de bouw in de fabriek, de montage op de bouwplaats, en het hergebruik op het einde van de levenscyclus. In tien werkpakketten hebben we het complete proces stap voor stap kunnen documenteren. We hebben doorlooptijden gemeten, emissies berekend en gekeken waar verbeteringen mogelijk zijn. Uiteindelijk met als doel om prefab-bouw te versnellen, op te schalen, en om een emissieloos sloop- en nieuwbouwproces te realiseren.’

De leercurve van circulair slopen

Slooppartner Hooijer Renkum ontwikkelt in toenemende mate duurzame activiteiten, zoals het fabriceren van materialen uit reststromen. Om meer inzicht te krijgen in het oogsten van herbruikbare bouwmaterialen, heeft Hooijer bulkhout uit de bestaande woningen geoogst voor het bouwen van de bergingen van de nieuwe woningen. DGA Derkjan Hooijer: ‘Door materialen te oogsten voorkom je verborgen emissies, want CO2 blijft opgeslagen in de hergebruikte balken en planken, en je voorkomt deels gebruik van nieuwe materialen, wat ook weer uitstoot scheelt.’ Eenvoudig is dat oogsten nog niet, weet Max Hulshof, die bij Hooijer het project inhoudelijk leidt. ‘Het is veelal handwerk en het kost veel tijd om materiaal zorgvuldig uit oude woningen te halen. Je hebt te maken met verschillende materiaalstromen en typen woningen, dus het standaardiseren van het oogsten is een leercurve.’ Dat moet volgens Rens Nijman verbeteren door gebruik van BIM-modellen en het documenteren met materiaalpaspoorten.

Wat brengt het de bouw?

Inmiddels zijn de negentien woningen gebouwd in Tricht. De ervaringen van het bouwproces zijn ook meegenomen in het deelproject. Wat heeft het project de partners geleerd? Derkjan Hooijer: ‘Wat het ons heeft gebracht, is inzicht in de meerkosten van circulariteit en wat je allemaal tegenkomt in de praktijk. Voor nu hebben we geoogst uit traditionele woningen, richting de toekomst zullen we ook kijken naar hergebruik van prefab bouwmaterialen. Ook verwacht ik nog een flinke emissiestap te kunnen maken met elektrisch materieel op groene stroom.’
Rens Nijman: ‘Voor het eerst hebben we vanuit een echt prefab sloop- en bouwproces iedere stap kunnen analyseren. Dat heeft heel veel waardevolle data opgeleverd. Maar het belangrijkste inzicht is dat je voor echte emissiereductie alle schakels in de keten nodig hebt en een hele goede samenwerking tussen alle partijen.’

‘Voor het eerst hebben we vanuit een echt prefab sloop- en bouwproces iedere stap kunnen analyseren’

Partners

Emergo
Hooijer Renkum
KlokGroep Wonen
TNO

Resultaten

In Tricht zijn 19 energiezuinige eengezinswoningen met een lage MPG-score gerealiseerd, die op de bouwplaats in 5 werkdagen zijn gebouwd.
Hooijer Renkum heeft hout geoogst uit de bestaande woningen, dat is hergebruikt voor de bergingen van de nieuwe woningen.
Ontwikkeling van emissieloze prefab sloop- en nieuwbouwprocessen die op elkaar afgestemd zijn.
Ontwikkeling van een zero-emissie-bouwplaats voor prefab-bouw.
Digitalisering van het ontwerp-, productie- en realisatieproces.
Inzicht in losmaakbaarheid van bouwelementen in de ontwikkelde eengezinswoning en in kwaliteitsmonitoring.

Hoe gaan we bouwen met duurzame betonmengsels?

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

P2 – Industriële prefab betonbouw
Dankzij industrieel geprefabriceerd beton dalen de emissies op de bouwplaats aanzienlijk. Blijft over: de emissies bij de productie van het beton zelf, die veroorzaakt worden door het portlandcement. In dit deelproject slaan de partners de handen ineen in een zoektocht naar duurzame alternatieve bindmiddelen.

Om de emissies van industriële prefab betonproducten terug te dringen, maken de consortiumpartners al veel gebruik van duurzame bindmiddelen op basis van hoogovenslak of vliegas. De beschikbaarheid vormt echter een probleem, zeker met de oplopende bouwopgave en beoogde verduurzaming. Alle in ons land beschikbare hoogovenslak wordt al door de betonindustrie verwerkt, en import zorgt voor extra emissies. Bij de speurtocht naar alternatieven is gebruikgemaakt van de specifieke kennis van de deelnemende partijen, waaronder die van Anja Buchwald. Bij ASCEM richt ze zich op bindmiddel- en betoninnovaties voor de acht aangesloten bedrijven van de BTE Groep. ‘Een van onze drijfveren voor deelname aan dit deelproject was om gezamenlijk tot een methodiek voor geschiktheidsonderzoek voor nieuwe betonsoorten te komen. En natuurlijk om te ontdekken wat we als betonproducent van nieuwe materialen kunnen verwachten.’

Twee veelbelovende mengsels

Penvoerder van dit project is TNO, dat de partners met kennis en coördinatie ondersteunde. Siska Valcke, Senior Scientist Building Materials: ‘We zijn vertrokken vanuit een aantal bindmiddelrecepten, van waaruit we met de partners betonmengsels hebben opgesteld en tot een selectie zijn gekomen. Uitgangspunt bij het geschiktheidsonderzoek was om aan te tonen dat de mengsels constructief veilig zijn, maar ook na verloop van tijd duurzaam hun prestaties behouden.’ Uiteindelijk zijn twee veelbelovende grondstoffen verder onderzocht. De eerste is fijne fractie van gerecycled beton. Valcke: ‘Voornaamste reden: er is heel veel van beschikbaar. Jaarlijks komt er circa 12 miljoen ton beton vrij, waarvan een zesde cementsteen zou zijn. De uitdaging is wel om de fractie voldoende reactief te maken., Daarvoor werkt ENCI aan een nabewerking.’

Klei voor de lange termijn

De tweede geschikte kandidaat is gecalcineerde klei. Valcke: ‘In het buitenland zijn veel gecalcineerde kleisoorten beschikbaar, maar duurzamer is om naar regionale kleisoorten te kijken.’ Buchwald: ‘Technisch heeft lokale klei zeker potentie voor de toekomst. Maar de beschikbaarheid hangt samen met een complex speelveld van vergunningen en andere onzekerheden, waardoor het alleen voor de langere termijn interessant is.’
Dat deze twee alternatieven nader zijn onderzocht, wil niet zeggen dat dit dé grondstoffen moeten worden. Buchwald: ‘Integendeel, we gaan alle alternatieve bindmiddelen nodig hebben voor een duurzame toekomst van de betonbouw.’

Snelle resultaten

Een belangrijk inzicht bij dit deelproject was voor Siska Valcke de snelheid waarmee resultaat is geboekt. ‘We kwamen in relatief korte tijd tot mengsels waar de bedrijven vertrouwen in hebben. Met een goede beginsterkte hebben we al een wand gemaakt bij Voorbij. Daarnaast zijn door de partners zo’n 400 proefstukken gemaakt. Daar is nu een prachtige dataset uit voortgekomen, die waardevolle inzichten oplevert voor constructeurs.’
Voor Anja Buchwald is vooral de validatie van het eindproduct een belangrijk aandachtspunt. ‘Uiteindelijk moeten we kunnen aantonen dat dit product minstens zo goed is als een product gemaakt van traditioneel beton. Daar kan TNO een leidende rol in nemen. De bouw moet in de toekomst kunnen aantonen dat betonproducten de gewenste prestaties leveren.’

‘Die verbinding tussen constructeur, producent en opdrachtgever moet nog hechter worden om écht tot innovatie te komen’

Nog hechtere samenwerking

Voor de toekomst hoopt Valcke vooral dat de nauwe samenwerking binnen het consortium standhoudt na afloop van dit programma. ‘Materiaalkennis moet van de producenten wel kunnen terugvloeien naar de constructeurs. Die moeten het vertrouwen krijgen om er producten mee te ontwerpen, zodat niet risicomarge op risicomarge wordt gestapeld, waardoor het resultaat uiteindelijk alsnog niet duurzaam is. Dat kunnen we ons niet permitteren. Die verbinding tussen constructeur, producent en opdrachtgever moet daarom nog hechter worden om écht tot innovatie te komen.’

Resultaten

Met de geschikte bindmiddelrecepten is er opgeschaald van mortel- naar betonniveau. Qua sterkteontwikkeling en verwerkbaarheid zijn deze geschikt voor de prefab-betonindustrie. Ze resulteren in een lagere milieu-impact dan de standaard prefab-mengsels voor vloeren en wanden. Daarnaast presteren deze mengsels ongeveer hetzelfde als de recente groene referenties van beide betrokken producenten, maar dan zonder gebruik van de schaarser wordende hoogovenslakken. Deze mengsels worden nu uitgebreid gevalideerd voor toepassing in wanden en vloeren. Uit een eerste screening blijkt dat Nederlandse kleien potentie hebben om in de toekomst buitenlandse kleien te vervangen, en dat de fijne fractie van gerecycled beton een waardevolle aanvulling is op het grondstoffenpakket voor betonproducten.

Opschaling van een veelbelovend houtbouwconcept

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

P1|P10|D1 – Opschaling en industrialisering HoutKern
Vergaande industrialisering van prefab-bouw moet ervoor zorgen dat we op korte termijn op grote schaal emissiearm kunnen bouwen. HoutKern is hiervoor een veelbelovend duurzaam houtbouwconcept. Voor opschaling is hard gewerkt aan een compleet gedigitaliseerd ontwerp- en productieproces.

Innovatieve prefab-concepten zijn essentieel om de uitdagende nieuwbouwdoelstellingen en emissiereducties te halen. Door niet langer op de bouwplaats ‘one-off’ projecten te realiseren, maar ‘off-site’ seriematig bouwmodules te produceren, kunnen we de bouwtijd en uitstoot van NOx en CO2 aanzienlijk beperken.

Slimme knoop

In de combinatie van deelprojecten P1, P10 en D1 is uitgebreid onderzocht hoe je prefab verregaand kunt optimaliseren, door het complete ontwerp- en productieproces van HoutKern-modules te digitaliseren en te industrialiseren. De partners in deze projecten zijn de partijen die de HoutKern Bouwmethode ontwikkeld hebben en die nu Circlewood vormen. De HoutKern-modules bestaan uit CLT-vloeren, HSB-wanden en gelamineerde houten kolommen en kunnen snel, duurzaam en emissiearm worden geproduceerd. Deze stapelbare bouwblokken zijn door middel van een slimme knoop aan elkaar te koppelen en zijn geschikt voor een brede variëteit aan woningen en utiliteitsgebouwen. De methode is voor het eerst toegepast in The Natural Pavilion op de Floriade Expo 2022, waarmee veel publiciteit is behaald.

‘De belofte van prefab is dat de bouw veel goedkoper en eenvoudiger wordt, maar dat lukt alleen als je fouten kunt maken om van te leren’

Industrialiseren begint met samenwerken

TNO ondersteunt en stuurt samen met de Noordereng Groep de Circlewood-partners aan om HoutKern te industrialiseren en op te schalen. Projectmanager Marc Souverein: ‘De scope was het verder reduceren van NOx-emissies op de bouwplaats en van de CO2-footprint van gebouwen door digitalisering en industrialisering van de HoutKern-module. Allereerst hebben we gekeken hoe je met elkaar moet samenwerken om een geïndustrialiseerd productieproces op te zetten. Veel tijd ging zitten in het onderling afspraken maken over het 3D-model. Over de rolverdeling tussen constructeur, architect, en installateur.’
Bij zowel ontwerp als productie is nadrukkelijk gekeken naar het verkorten van de assemblagetijd op de bouwplaats, met minder transporten van materiaal en mensen. Souverein: ‘Zo wilden we in de fabriek al zo veel mogelijk componenten voor sanitair en installaties toevoegen aan de modules. Maar dat kan alleen als de installateur deze componenten al prefab aanlevert. De toegevoegde waarde van TNO zit vooral in het regisseren en oplijnen van alle partijen, en het in kaart brengen en beschrijven van een geïndustrialiseerd productieproces.’ De unit High Tech Industry binnen TNO heeft veel expertise geleverd op het gebied van system engineering, gebaseerd op ervaringen in de hightechindustrie en automotive.

Mock-ups helpen digitalisering

Het beschrijven van een productieproces is één ding, maar de praktijk blijkt vaak weerbarstig. ‘Wat ons enorm geholpen heeft, is het bouwen van een mock-up van vier units’, vertelt Rudi Roijakkers, die zich met Circlewood gespecialiseerd heeft in het industrialiseren en digitaliseren van het ontwerp. Met de mock-ups hebben we veel geleerd over het productieproces. Ook hebben we geluids- en trillingsmetingen kunnen uitvoeren bij de samengekoppelde modules. ‘De belofte van prefab is dat de bouw veel goedkoper en eenvoudiger wordt, maar dat lukt alleen als je fouten kunt maken om van te leren. Daarvoor moet je oefenen met het product.’
Roijakkers maakt samen met de partners een gedetailleerd digitaal ontwerp van de HoutKern-modules, waarin alle onderdelen en acties zijn gelabeld. ‘Daarin staat precies wat wanneer moet worden geleverd, volgens welke specificaties en kosten. De mock-ups helpen je om nog kritischer te kijken. Als er te weinig details in het model staan, merk je dat gelijk.’

Seriebouw biedt optimalisatiekansen

In tegenstelling tot een traditioneel bouwproces doorloop je bij prefab een productieproces vele malen. Dat biedt kansen om steeds verder te optimaliseren. Roijakkers: ‘Je maakt een technisch ontwerp en houdt voortdurend bij wat de kosten zijn, wat de materiaalscore is, de milieuscore, de herbruikbaarheid, etc. Die kennis stop je in een database. Zo weet je van steeds meer verschillende gebouwen precies wat de kosten en milieuprestaties zijn. Met die database kun je zo voor steeds meer nieuwe gebouwen voorspellingen doen over de kosten, de MPG-score, of de bouwtijd. Alleen is het een extreem tijdrovende manier om zo je database te vullen en van alle typen gebouwen een digitaal model te maken. We hebben berekend dat dit 212 jaar zou kosten…’

‘Pas als we er voldoende van maken, levert de procesoptimalisatie winst op en ga je echt emissies reduceren’

Optimaliseren met KPI-dashboard

Daarom is Roijakkers met zijn team virtuele HoutKern-gebouwen gaan uitrekenen. ‘Om de MPG-score, bouwtijd of bouwkosten te bepalen, hoef je namelijk niet een compleet model te hebben, maar volstaan een aantal variabelen. Die kennis hebben we verwerkt in een rekentool. Daarmee kunnen we voor opdrachtgevers vooraf aangeven wat een ontwerp gaat kosten en wat de milieuprestaties worden. Maar we kunnen ook het ontwerp zelf optimaliseren om emissies, bouwtijd of kostprijs te reduceren. Uit het model blijkt bijvoorbeeld dat voor stikstofreductie met name de afstand tot de fabriek cruciaal is. Daarmee kun je ook vooraf rekening houden.’ De rekentool voor de HoutKern-modules is inmiddels af, en wordt binnenkort gekoppeld aan het door TNO ontwikkelde KPI-dashboard.

Black box

Afronden betekent ook alvast vooruitkijken naar de toekomst van HoutKern-bouw. Souverein: ‘We hebben tot nu toe vooral gekeken naar het ontwerp, de productie en het hergebruik van de modules, maar de gebruiksfase is ook heel belangrijk. Dat is nu nog een black box: een periode van 50, misschien wel 75 jaar waarvan je niet weet wat er precies gaat gebeuren. Dat is interessant om te onderzoeken en aan het digitale model toe te voegen.’
Roijakkers: ‘Ik denk dat de HoutKern Bouwmethode een hoge opschalingspotentie heeft, omdat deze toepasbaar is voor een breed gedeelte van de woning- en utiliteitsbouw. De volgende stap gaat worden om met een aantal proefprojecten de betaalbaarheid, milieuprestaties en het comfort in de praktijk aan te tonen. Daarnaast moeten we zorgen dat de productielijn op gang komt. De crux voor emissiereductie is commercieel succes. Pas als we er voldoende van maken, levert de procesoptimalisatie winst op en ga je echt emissies reduceren.’

Partners

DWA
Hedgehog Company
Heko Spanten
Lomans Amersfoort
Houtkern Bouwsystemen
TNO
Bucoss Bouw en Advies

Resultaten

Ontwikkeling van een compleet digitaal model en geïndustrialiseerd proces dat gebuikt wordt voor een KPI-dashboard om emissies, bouwtijd en kosten te kunnen voorspellen en optimaliseren. De oplevering van een mock-up bestaande uit vier HoutKern-modules. De Houtkern Bouwmethode van CircleWood won in 2022 de Cobouw Innovatie Award.

Bouwen aan de toekomst met technieken uit het verleden

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

M5 – Automatiseren houten knoop
Kunnen traditionele en ambachtelijk geproduceerde houtverbindingen en knooppunten een sleutelrol spelen om houtbouw nog duurzamer te maken? Waarom je soms moet teruggrijpen op het verleden om aan een duurzame toekomst te kunnen bouwen.

In de moderne, deels geautomatiseerde prefab-houtbouw wordt nog altijd veel staal of kunststof gebruikt om de verschillende onderdelen met elkaar te verbinden. De CO2- en NOx-emissies die bij de productie van deze materialen vrijkomen, hebben een negatief effect op de milieuprestatie van een gebouw. Voor duurzame alternatieven hoeven we niet verder te kijken dan onze eigen bouwtradities. Alfred Evers is docent in het mbo en onderzoeker bij ROC van Twente. Binnen het deelproject ‘Automatiseren houten knoop’ is hij, samen met projectleider Christian Struck, gangmaker die de 16 consortiumleden aanstuurt. ‘Dat we erin geslaagd zijn om de hele sector – handelaren, constructeurs, architecten, aannemers en kennisinstellingen – bij elkaar te brengen, is al een mooi resultaat.’

Kennis is beperkt

Het thema staat dan ook meer dan ooit in de belangstelling, volgens Evers. ‘De zorgen om stikstof, de hernieuwde aandacht voor houtbouw. Dat zorgt voor interesse in traditionele houtbouwtechnieken.’ Tegelijkertijd viel op dat dit soort kennis maar zeer beperkt aanwezig is in de bouw. ‘Een aantal constructeurs weet hoe je houten knooppunten moet maken, maar de meesten grijpen al snel naar staal. Daar ligt dus een belangrijke maatschappelijke opgave, die we vanuit de opleidingenkant op de kaart hebben gezet bij het bedrijfsleven.’
In eerste instantie met het fieldlab Efficiënt Bouwen met Hout, dat de Twentse kennisinstellingen ROC van Twente, Hogeschool Saxion en Universiteit Twente samen met lokale bedrijven hebben opgezet. Vervolgens bood het deeltraject van Emissieloos Bouwen een uitgelezen kans om te onderzoeken hoe deze traditionele technieken kunnen worden ingezet in een geautomatiseerd bouwproces.

Demontabel bouwen

Christian Struck is lector Sustainable Building Technology bij Saxion. Hij begeleidt de onderzoeken van het deelproject, dat is toegespitst op een type woning en een type utiliteitsgebouw. ‘Het eerste vraagstuk waar we ons op hebben gericht is hoe je demontabel kunt bouwen met traditionele technieken, om materialen te kunnen hergebruiken.’ Evers vult aan: ‘Rond 1900 werden er fantastische sporendaken, knooppunten, spanten en portalen van hout gemaakt. Constructies die compleet demontabel waren, zodat je een boerderij eenvoudig kon verplaatsen. Die kennis is nu erg waardevol voor circulair bouwen.’
De tweede opdracht was om te kijken hoe je met traditionele houtverbindingen en knooppunten emissies kunt terugdringen, door metalen en kunststof te vermijden. Evers: ‘Bij de uitgebreide inventarisatie van alle technieken is nadrukkelijk ook over de grens gekeken, naar traditionele constructiewijzen uit landen als Duitsland en Japan. Juist omdat daar nog vaak veel kennis voorhanden is en wordt toegepast.’

‘Een aantal constructeurs weet hoe je houten knooppunten moet maken, maar de meesten grijpen al snel naar staal’

Geschikt voor de freesmachine

Uiteindelijk selecteerde het consortium vier geschikte knooppunten en drie veelbelovende verbindingen, die zowel rekenkundig, theoretisch als in de praktijk uitgebreid zijn beproefd met betrouwbare testresultaten. De belangrijke derde stap in het onderzoek is om deze vaak arbeidsintensieve technieken geschikt te maken voor een geautomatiseerd proces. Struck: ‘Uiteindelijk moet een ontwerp vertaald kunnen worden naar een digitaal bestand voor een CNC-freesmachine. Daarom hebben we een prototype gemaakt voor een doorlopende dataverwerkingsketen, van houthandelaar tot aannemer.’
Om de kennis verder te ontwikkelen en te borgen, wordt tot slot gewerkt aan lesmodules en onderwijsmateriaal voor alle relevante opleidingen voor het beroepsonderwijs (mbo, hbo en wo). ‘Het is mooi dat we vanuit het onderwijs met onze studenten direct kunnen inspelen op de urgente vragen die in de bouwsector spelen. En dat we nieuwe generaties weer laten bouwen volgens traditionele technieken’, besluit Evers.

Verwachte resultaten

De verwachting is dat nieuwe verbindingstechnieken kunnen zorgen voor een snellere introductie van hoogbouw met hout. Met het gebruik van homogene houtverbindingen en knooppunten verwachten de consortiumleden de NOx-emissies van houten woningen van ca. 1,5 kg NOx per woning met nog eens 20% te kunnen reduceren.

Biobased materiaal van de toekomst?

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

M4 – Bouwen met stro
Het is een van de biobased bouwmaterialen die goedkoop, duurzaam en snel te verbouwen zijn: stro. Maar hoe is strobouw op te schalen zodat het een waardevolle bijdrage kan leveren aan emissieloos bouwen?

‘Wij maken gezonde woningen van materiaal dat in overvloed voorhanden is’, vertelt Sandra Nap, wegbereider van biobased bouwen en mede-eigenaar van Holland Houtland, een van de partners van het deelproject Gevels bouwen met stro. ‘Bij biobased bouwen wordt vaak alleen gedacht aan hout. Maar hout is relatief schaars en tijdrovend om te verbouwen. Stro daarentegen is een snelgroeier die op veel plekken hout kan vervangen’, vult Rob van Nistelrooij aan. Hij is ook enthousiast over dit ‘bouwmateriaal van de toekomst’. Als eigenaar van Bouwbedrijf Gebroeders van Herpen is hij de bouwpartner van dit project. ‘We zien allemaal dat er iets mis is met het klimaat. Ik ben gaan kijken waar we met ons bedrijf in kunnen specialiseren. Wat ons betreft liggen er mooie kansen in het bouwen met stro. Onze mensen zijn van begin af aan enthousiast en zijn vol passie met dit materiaal aan de slag gegaan.’

Van land tot wand

Stro is nu een bijproduct van de graanproductie, maar is op termijn heel goed lokaal te verbouwen. Van land tot wand, dat is het doel. Waarbij de afstanden binnen de hele keten liefst zo kort mogelijk blijven, om de stikstof- en CO2-uitstoot laag te houden. Dat lukt nog beter met prefab strodelen, die met weinig mensen en materieel op de bouwplaats tot een woning worden geassembleerd. Klinkt veelbelovend. Maar kan het ook op grote schaal worden toegepast? Emissieloos Bouwen bood een uitgelezen kans om dat nader te onderzoeken. Nap: ‘Dit deelproject startten we vanuit een vraag van Ballast Nedam om een zo duurzaam mogelijk huis te ontwikkelen: ONS Natuurhuis. EN|EN architecten, Strotec en Bouwbedrijf Gebroeders van Herpen ontwierpen een biobased rijwoning om op grote schaal te kunnen bouwen. Strobouw is hiervoor zeer geschikt. De stropanelen zijn isolatie en constructie in één en er is een veel kleinere installatie nodig om te verwarmen en te koelen. Dat drukt ook de kostprijs.’

Verder opschalen

Voor ONS Natuurhuis werd een nieuwe bouwmethode ontwikkeld, waarbij de geveldelen van stropanelen direct in de fabriek worden opgebouwd en niet langer op de bouwplaats. ‘Een belangrijke eerste stap, maar bij Holland Houtland zagen we nog meer kansen om het prefab bouwen met stro verder op te schalen’, aldus Nap. ‘We wilden een steilere leercurve en meer tijd nemen om kennis op te doen van deze bouwmethode. Voor dit deeltraject van Emissieloos Bouwen onderzochten we de opschaling op vijf niveaus: naar een business case met een nieuwe fabriek, richting strategie, op de werkplaats, in onze werkwijze, en in de communicatie.’

‘Onze klimaatambities dagen ons uit om met minder materiaal meer te kunnen wonen’

2.000 Strotec-gevels per jaar

Nistelrooij: ‘Er is al veel bereikt met onze nieuwe Strotec-gevel. Vorig jaar hebben we voor het eerst de 2D-geveldelen in onze hal geproduceerd, inclusief kozijnen, ramen en deuren. De volgende stap was het ontwikkelen van een complete woning. Inmiddels staat deze conceptwoning bij ons op het terrein. Om te tonen aan geïnteresseerden en om eigenschappen als geluid en luchtvochtigheid te testen.’ De ambitie is om uiteindelijk 2.000 Strotec-gevels per jaar te fabriceren, op een nieuwe productielocatie die nu in voorbereiding is.
Nap: ‘Onze klimaatambities dagen ons uit om met minder materiaal meer te kunnen wonen. Dat vraagt om een systeemverandering. Niet pas in 2050, het begint echt nu. Dat betekent dat we fouten zouden kunnen maken, maar de grootste fout is om niet te beginnen.’

Partners

Gebroeders van Herpen
Strotec
TNO

Resultaten

Ontwerp en productie van geïntegreerde prefab 2D-gevels van stro-elementen
Bouw van een drielaags demogebouw
Bouw van een modelwoning
Ontwikkeling van een validatie- en opschalingsstrategie
Rapportage van vermeden CO2-uitstoot door bouwen in stro, CO2-opslag in het materiaal, NOX-reductie door prefab-bouw

Natuurinclusief bouwen met biobased materialen

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

M3 – The Exploded View Beyond Building
Bij biobased bouwen denk je al snel aan hout. Maar Moeder Natuur heeft een heel arsenaal aan materialen beschikbaar om de footprint van onze gebouwde omgeving omlaag te helpen. Negen veelbelovende alternatieven komen voort uit het deelproject The Exploded View Beyond Building, een inspirerende samenwerking tussen wetenschap en kunst.

‘Biobased Creations is een creatieve studio die via storytelling en verbeelding de kracht en mogelijkheden van duurzaam bouwen met een groot publiek wil delen’, vertelt Diana van Bokhoven, die er projectleider is. ‘Zoals de transitie naar een regeneratieve, circulaire wereld. Voor theatervoorstellingen maakte onze designer Pascal Leboucq de decors, die vaak na een half jaar al worden weggegooid. Dat kan duurzamer, dus experimenteerde hij met biobased alternatieven, zoals mycelium, een netwerk van schimmeldraden.’ In 2019 kreeg Biobased Creations het verzoek om een paviljoen te maken voor de Dutch Design Week. Ze creëerden The Growing Pavilion, een paviljoen met enkele biobased materialen waaronder mycelium gevelpanelen. ‘Wat we daarvan leerden was dat er veel meer geschikte materialen zijn. Maar ook dat ze vaak nog niet als sexy gezien werden, dat je ze op een mooie manier moet presenteren om ze voor een breed publiek aantrekkelijk te maken. Dat is inmiddels wel gelukt.’

Bouwen met zeewier en bagger

Vanuit de behoefte om een podium te geven aan een breder scala aan biobased materialen, ontstond twee jaar geleden het project ‘The Exploded View Beyond Building’. Een showcase van duurzame bouwmaterialen. Een deel ervan kan nu al op grote schaal worden toegepast en een deel is nog startend of experimenteel. Opnieuw een paviljoen, dat na de Dutch Design Week ook onder andere op de Floriade te zien was. Uit het paviljoen ontstond uiteindelijk een fieldlab en deelproject binnen Emissieloos Bouwen voor de toepassing van biobased materialen in de bouw. TNO werd erbij betrokken om de meest kansrijke materialen te onderzoeken en te selecteren. Dat zijn onder meer stro, leem, zeewier, hennep, bagger, versnipperde resten van paprikaplanten en mycelium. Ellemieke Henquet, die namens TNO het deelproject leidt: ‘In korte tijd zijn er veel nieuwe biobased materialen op de markt gekomen. We hebben materialen gekozen met uiteenlopende innovatiestadia die de potentie hebben om op te schalen, want dat is noodzakelijk als je impact wilt maken.’

Terughoudendheid wegnemen

Van Bokhoven: ‘Het mooie aan dit programma is dat we met negen producenten én afnemers van bouwmaterialen van start zijn gegaan. Deze afnemers hielpen mee om te bepalen aan welke eisen de materialen moeten voldoen en waaraan dus getoetst moest worden. De individuele producenten hebben echt stappen gezet. Maar je zag ook dat de groep steeds hechter werd, dat ze elkaar probeerden te helpen, en dat er mooie samenwerkingen uit zijn ontstaan.’
Een van die samenwerkingen wordt tastbaar gemaakt in het Innovatie Paviljoen op het Marineterrein in Amsterdam. Verschillende producenten brengen hun biobased materiaal samen in één gevelsysteem, dat in het komende jaar wordt getest. Ellemieke Henquet: ‘Hier is een compleet biobased bouwsysteem ontstaan, waarmee architecten en aannemers kunnen werken. Daarmee draagt het bij aan het de opschaling van biobased bouwsystemen. Door inzicht te geven in de duurzaamheid, levensduur en kwaliteit, kunnen we de terughoudendheid in de markt wegnemen.’

Natuurinclusief bouwen

Een omslag die de bouw volgens Diana van Bokhoven moet maken, is dat er voor de bouw en gebiedsontwikkeling veel meer vanuit de lokale beschikbaarheid van grondstoffen wordt gekeken. ‘Waarom staan er in Zweden zo veel houten huizen? Omdat er superveel hout is. Als je de grondstof leidend laat zijn, krijg je heel andere inzichten en ontwerpen. Uiteindelijk wil je naar een gebouwde omgeving die weer natuurlijk wordt. Door alleen biobased materialen te gebruiken, gaan we de CO2-uitstoot niet voldoende terugdringen. Het systeem

moet echt om: nieuwe ketens, andere financiering, meer aandacht voor ecologische en sociale waarden. Daar liggen nog heel veel vraagstukken, maar dat het kan, hebben we met dit project laten zien. En vanuit Biobased Creations gaan we de komende jaren aan de slag met de vraag: hoe kunnen we natuurinclusief bouwen met biobased materialen?’

‘Waarom staan er in Zweden zo veel houten huizen? Omdat er superveel hout is’

Resultaten

Naast het identificeren van negen kansrijke biobased materialen is er met de bouw van het Exploded View-paviljoen ook veel praktijkervaring opgedaan. Bouwbedrijven hebben het paviljoen op meerdere locaties opgebouwd en afgebroken. Met het Innovatie Paviljoen in Amsterdam worden gevelelementen van verschillende biobased materialen in de praktijk onderzocht op onder andere duurzaamheid en weersbestendigheid.

Alle seinen op groen voor biobased prefab gevels

Geschreven door Laura Bicknell op 26 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

M2 – 2D-gevelelementen

Biobased gevelelementen die off-site geproduceerd kunnen worden, versnellen de nieuwbouw- en renovatieopgave en dragen bij aan de emissiereductie. ‘Technisch en kwalitatief zijn we al zover, nu is het aan de markt en de beleidsmakers.’

Het eerste prototype van het biobased 2D-gevelsysteem werd onlangs op een beurs aan het publiek getoond. Het grootste compliment? Dat aan bezoekers moest worden uitgelegd dat de gevel volledig uit gerecycled hout is opgetrokken. De technische uitvoering was dan ook in handen van experts: WEBO uit Rijssen en Helwig uit Geleen. Beide timmerfabrieken hebben ruime ervaring met het vervaardigen van gevels, deuren en kozijnen, en werden door TNO aan elkaar gekoppeld voor het ontwerpen en bouwen van dit gevelsysteem.

Emissiereductie aantonen

Ellemieke Henquet, die het project vanuit TNO begeleidde: ‘Met de marktpartijen hebben we een verkenning gedaan van de diverse gevelsystemen en een analyse gemaakt van de milieu-impact. Van een on-site, traditioneel opgebouwde steenachtige gevel tot en met een volledig circulaire prefab gevel van biobased materialen. Vervolgens hebben we gewerkt aan het ontwikkelen van een prototype dat inzichtelijk maakt wat de stikstof- en CO2-emissies zijn van het productieproces en de assemblage op de bouwplaats. Daarmee hopen we objectief te kunnen onderbouwen dat circulair hout en biobased materialen in combinatie met prefab bijdragen aan emissiereductie.’

Recycling is nog uitdagend

Toch blijkt recycling vooralsnog lastiger dan gedacht. Daarom richt een van de andere deelprojecten binnen Emissieloos Bouwen zich op het efficiënter maken van het recycleproces voor hout. Jan Nijmeijer, manager Kwaliteit & Innovatie bij WEBO: ‘Het hout dat vrijkomt uit sloop moet je ontdoen van metaal, zoals spijkers en krammen. En het heeft voor onze gevels niet de juiste afmetingen. Dus moet je het sloophout door vingerlassen en lamineren opwerken naar HSB-constructiehout.’ Woodjoint, dat ook bij andere deelprojecten is betrokken, heeft hout afkomstig uit oude kozijnen, ramen en deuren uit een flat in Purmerend verwerkt tot HSB-hout voor dit project. Hout dat anders zou worden verbrand maar nu wordt hergebruikt, waardoor CO2 langer blijft opgeslagen.

Forse emissiereductie op bouwplaats

Naast de positieve impact van biobased HSB op de CO2-uitstoot levert ook het prefab-bouwproces een flinke bijdrage aan de emissiereductie. Henquet: ‘We zien dat met name de prefab-slag veel logistieke bewegingen beperkt op de bouwplaats. Dat betekent lokaal een forse reductie van de verkeersoverlast en emissies doordat je minder materieel gebruikt.’
Mede dankzij de ruime ervaring van Helwig met het seriematig op grote schaal produceren van prefab voorzetgevels voor renovatieprojecten ontstond een ontwerp voor de circulaire 2D-gevelelementen dat efficiënt kan worden getransporteerd en gemonteerd. Een ander voordeel is dat de gevelelementen flexibel zijn te gebruiken voor renovaties van uiteenlopende constructies.

‘Zaadje is geplant’

Binnenkort krijgt het gevelconcept zijn vuurdoop. Bart Voortman begeleidt bij WEBO een aantal innovatieprojecten. ‘In de regio Rijssen-Holten gaan wij een modelwoning renoveren waarin al onze duurzame innovaties samenkomen, inclusief de gevelelementen. Dat geeft ons de kans om waardevolle ervaringen op te doen, én om fouten te maken. In dit deelproject hebben we met alle partners aangetoond dat we nu al een goed product kunnen maken met gerecycled hout. Nu moet het gesprek worden gevoerd met beleidsmakers, opdrachtgevers én de samenleving, om het ook commercieel tot een succes te maken.’ Frank Helwig vult aan: ‘Dit is de aftrap geweest. Mensen moeten enthousiast worden, het moet gaan leven. Het zaadje is geplant, nu moet het gaan groeien.’

‘Het zaadje is geplant, nu moet het gaan groeien’

Partners

Helwig Timmerfabriek
WEBO Kozijnen en HSB-elementen
Weekamp Deuren
VORM 2050
TNO

Resultaten

Drie verschillende 2D-gevelvarianten zijn doorgerekend op hun impact op emissies. Vervolgens is een systeemontwerp en eerste prototype gemaakt voor serieproductie van een gevelelement waarmee stikstof- en CO2-emissies worden gereduceerd ten opzicht van traditionele gevelelementen. Dit product wordt in de praktijk getest in een modelwoning die door WEBO samen met timmerfabriek Helwig en deurenfabrikant Weekamp wordt gerealiseerd.

Succesvolle stappen naar hergebruik van afvalhout door integrale ketensamenwerking

Geschreven door communicatie@tki-bouwentechniek.nl op 25 maart 2024. Gepost in Schoon en Emissieloos Bouwen.

M1- (Circulaire) biobased materialen

De vraag naar circulaire, biobased grondstoffen voor de bouw neemt sterk toe. Om voldoende aanbod te houden, vormt hout uit reststromen een interessante bron. Maar hoe organiseer je dat met alle partijen binnen de keten?

Het aanbod van hout kan de vraag niet structureel bijhouden. Daardoor dreigt de ambitie om meer houtbouw en biobased materialen toe te passen in gevaar te komen. Door de prijsstijgingen van hout worden alternatieve bronnen dan ook steeds interessanter. Philip Kuipers is medeoprichter van Hedgehog Company, een advies- en projectbureau op het gebied van duurzaamheid. ‘Momenteel wordt er ontzettend veel hout verbrand in biomassacentrales. Dat bespaart weliswaar gas, maar het is een stuk duurzamer om dat hout op een hoogwaardige manier te hergebruiken. Zo blijft de CO2 opgeslagen in het hout.’

Hoogwaardig en grootschalig

Binnen dit deelproject hebben partijen uit de hele keten onderzocht hoe hout uit verschillende bronnen, van verschillende formaten, op een rendabele manier kan worden opgewerkt tot halffabricaten voor de bouw. Daarbij zit de uitdaging vooral in het efficiënt organiseren van de supply chain, het opschalen en het economisch rendabel maken van hergebruikt hout. ‘Recycling van hout is vaker onderzocht in kleine pilotprojecten, maar nooit eerder op systeemniveau’, vertelt Noa te Duits, onderzoeker duurzame bouwconcepten bij TNO, dat penvoerder is in dit project. ‘Belangrijk omdat we deze reststromen grootschalig willen toepassen in een geïndustrialiseerd proces, voor hoogwaardige toepassingen. Denk daarbij aan de opwerking tot kozijnen.’

Van inname tot halffabricaat

Dat proces begint met het scheiden van hout bij de bron. Te Duits: ‘We hebben bij milieustraten en sloopbedrijven onderzocht wat er binnenkomt en wat de interessante reststromen zijn voor hergebruik. Vervolgens hebben we inname- en scheidingsprotocollen opgesteld en in kaart gebracht wat het jaarlijkse potentieel is voor deze categorieën hout.’
Een belangrijke vervolgstap is het selecteren en scannen van het hout. Te Duits: ‘Zit er metaal in, zijn er aangetaste stukken, wat is het vochtgehalte? We hebben verschillende scanners en detectietechnieken onderzocht en opwerkingsmethoden bekeken.’ De enorme diversiteit aan hout is de grootste uitdaging om hergebruik rendabel te krijgen. Kuipers: ‘Als je nu bij een biomassacentrale kijkt, zie je een berg hout van 50 meter hoog. Hoe krijg je daar nou de waardevolle spullen uit? Je moet dus eerst inventariseren waar de markt behoefte aan heeft. Een kuub kozijnhout is veel waardevoller dan balkhout. Dus welke stappen zijn er nodig om het gewenste halffabricaat te krijgen?’

Gewoon doen

Kuipers: ‘Het mooie van het project is dat we de hele keten aan tafel hebben gekregen. Dan zie je gelijk ook hoe complex zo’n keten is. Met dit project hebben we geprobeerd om iedereen in één keer mee te krijgen. Technisch is recycling geen “rocket science”.’ Te Duits vult aan: ‘De resultaten, zoals de folly die we gemaakt hebben van CLT van pallethout, zijn erg inspirerend. We hebben hiervoor veel belangstelling en aandacht gehad en dat geeft vertrouwen voor de toekomst!’ Wat is de volgende stap, wat hen betreft?
Kuipers: ‘Wat mij betreft moeten we gewoon gaan doen. Die sorteer- en scanstraat moet er komen.’ Te Duits is het met hem eens: ‘Er is al een start gemaakt, maar dit gaat echt om een systeemontwerp. Het zou tof zijn als dit kan worden gebruikt om de benodigde stappen in de lijn, inclusief de machines, daadwerkelijk te gaan organiseren. Neem bijvoorbeeld het verwerken van pallets tot CLT-hout. Alleen met intensieve samenwerking en gezamenlijke verantwoordelijkheden bereik je succes.’
Kuipers besluit: ‘Zo’n integrale ketensamenwerking in dit project is echt uniek, en het toont aan dat er genoeg wil is om het te doen.’‘Bij een biomassacentrale zie je een berg hout van 50 meter hoog. Hoe krijg je daar nou de waardevolle spullen uit?’

Resultaten

Voor het scheiden aan de bron bij milieustraten en sloopbedrijven zijn inname- en scheidingsprotocollen opgesteld. Onderzoek naar bestaande detectietechnieken voor metaal en andere vervuiling moet resulteren in de bouw van een prototype voor een machine en verwerkingsstraat om resthout op te werken naar halffabricaten. Dankzij onderzoek weten we veel beter wat het potentieel voor afvalhout in Nederland is.