Een oud materiaal wordt herontdekt: vlas is al duizenden jaren onder ons in de vorm van kleding, zakken of robuuste scheepstouwen. Nu beleven deze plantenvezels een renaissance en kunnen ze het bouwmateriaal van de toekomst worden. In combinatie met een speciale biohars kan er een licht en zeer stabiel materiaal van worden gemaakt met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van aluminium of licht staal. Het EU-project “Smart Circular Bridge” laat zien wat er nu al mogelijk is met dit innovatieve nieuwe materiaal: drie bruggen zullen worden gemaakt met dit biocomposiet. De eerste is inmiddels gebouwd, en er zullen er nog twee volgen.
In tijden van klimaatverandering en toenemende schaarste in grondstoffen bieden biocomposieten een grote kans voor de bouwsector met zijn enorme CO2-voetafdruk en groot verbruik van fossiele hulpbronnen. Zij bieden een groot potentieel voor een „:Biobased“ circulaire economie, in aanmerking genomen dat vlas, in vergelijking met bijvoorbeeld hout, een snelgroeiende plant is.
Interdisciplinaire teams stimuleren ontwikkeling
De eerste “Smart Circular Bridge” met een overspanning van 15 meter is nu gerealiseerd door een internationaal consortium van 15 partners onder leiding van de Technische Universiteit Eindhoven. Het projectteam bestaat uit vijf universiteiten, zeven innovatieve bedrijven en drie gemeenten. De eerste brug wordt nu op 22 april geopend op de Floriade, de internationale tuinbouwtentoonstelling in Almere. In 2022 en 2023 zullen nog twee “Smart Circular bridges” voor voetgangers en fietsers worden gerealiseerd de volgende in Ulm, Duitsland en vervolgens in Bergen op Zoom. Met deze intensieve samenwerking tussen wetenschap, industrie en lokale overheden wordt een veelheid aan innovaties gelanceerd.
Naast de 100% natuurlijke vlasvezels, zal ook de hars zoveel mogelijk van niet-fossiele bronnen afkomstig zijn. Het aandeel van de biohars bedraagt momenteel nog 25% voor de eerste brug, maar deze zal oplopen tot 60% of meer voor de volgende bruggen. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van afvalproducten van de biodieselproductie en gerecycleerde PET-flessen.
Versneld materiaalonderzoek met AI
Omdat biocomposieten grote mogelijkheden bieden, wordt er voortdurend onderzoek naar het materiaal gedaan. De bruggen worden systematisch in real time gemonitord. Bijna 100 sensoren in de brug leveren gegevens over het gedrag van het materiaal bij dagelijks gebruik. Hoe gedraagt de constructie zich als er 200 mensen tegelijk overheen lopen? Wat gebeurt er in de verschillende seizoenen, bij storm, hagel en sneeuw? Hoe verloopt het verouderingsproces van het materiaal in detail?
Het brug management systeem, met optische glasvezelsensoren in de brug verschaft informatie over materiaalrekken en spanningen. Versnellingssensoren detecteren zelfs de fijnste trillingen, veroorzaakt door gebruike of bijvoorbeeld wind. De evaluatie wordt uitgevoerd met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) om zo patronen in het materiaalgedrag te herkennen. De gegevens kunnen ook door publiek worden bekeken op een dashboard op een openbare website (dashboard.smartcircularbridge.eu). Tegelijkertijd kunnen ingenieurs met deze gegevens hun berekenings- en materiaalmodellen verfijnen. Op basis hiervan zullen zij de materiaal- en ontwerpmodellen verder ontwikkelen voor de volgende bruggen en mogelijk vele andere toepassingen. Momenteel doen teams al onderzoek naar kolommen en gevelelementen in biocomposiet materiaal. Ook rotorbladen van windturbines zijn denkbaar.
Vandaag ontwerpen voor het einde van het leven
Met de circulaire economie in het achterhoofd onderzoekt het project welke opties er zijn voor het bouwmateriaal nadat de bruggen over vele decennia het einde van hun levensduur hebben bereikt. Op dit moment worden er drie mogelijkheden verder onderzocht: mechanische, chemische en zelfs biologische recycling met schimmels en/of bacteriën. Het is belangrijk dat de gebruiks-/ levensduur cyclus van het materiaal zo lang mogelijk duurt. Om dit te bereiken moet vanaf het begin van projecten rekening worden gehouden met de mogelijkheden aan het einde van de levenscyclus.
Het EU-project “Smart Circular Bridge” laat veel meer zien dan bruggenbouw. Het is een levendig voorbeeld van hoe innovaties voor klimaatbescherming en circulaire economie met succes van de grond kunnen komen door hier ook stakeholders bij te betrekken. Alleen al voor bruggen is het de moeite waard om alternatieve materialen te overwegen, aangezien er de komende jaren in Europa tienduizenden moeten worden vervangen.
Verklaringen
“Deze materialen hebben een grote toekomst”, zo omschrijft projectleider professor Rijk Blok van de TU Eindhoven de stemming van optimisme na de helft van het project. “Vooral de intensieve samenwerking tussen wetenschap, industrie en gemeenschappen heeft de materiaalontwikkeling een flinke duw in de rug gegeven”.
“De huidige resultaten stemmen ons optimistisch: we verwachten in de toekomst bruggen te kunnen bouwen met aanzienlijk grotere overspanningen en hogere belastingen,” zegt Professor Dr. Patrick Teuffel van de TU Eindhoven, de lead partner in het internationale Smart Circular Bridge consortium.
