De stad Santiago de Chile met zeven miljoen inwoners heeft in de winter te kampen met een enorme luchtvervuiling. De Duitse architect Jan Serode rondde daar zijn masterdiploma af toen hij de theorie voor een luchtzuiverende gevel van textiel ontwikkelde. Het project moet nu worden doorontwikkeld voor de markt.
Serode wijdt zijn doctoraat aan de afdeling Textieltechnologie van de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aken hieraan. Het prototype wordt sinds februari getest op een kantoorgebouw van ECE Europa Bau- und Projektmanagement GmbH in Hamburg.
De textiele gevelfilters van Serode filteren stikstofoxiden uit de lucht. Deze worden in de atmosfeer gevormd door de verbranding van fossiele brandstoffen – zoals steenkool of olie. Het wegverkeer wordt beschouwd als de belangrijkste veroorzaker. In Europa werd in 2000 meer dan de helft van de uitstoot van stikstofoxide veroorzaakt door het verkeer. In een interview met Innnovation Origins legt de promovendus het principe uit.
Wat is het grote voordeel van textiele gevels?
Textiele gevels worden gebruikt als bescherming tegen de zon en om esthetische redenen. Bij de RWTH Aken zijn we geïnteresseerd in textiele gevelsystemen die voor de eigenlijke gebouwschil worden geplaatst. Hierdoor ontstaat een luchtkussen tussen het gebouw en het textiel. Daardoor ontstaat een verkoelend effect dat de behoefte aan koelenergie in de zomer vermindert. In een studie werd een besparingspotentieel van 78 procent aangetoond voor een kantoorgebouw in Berlijn.
Ook interessant: Slim hout kan bouwmateriaal van de toekomst worden
Tegelijkertijd maken textiele gevels een lichte constructie mogelijk. Ze worden met behulp van de spanframetechniek op een metalen onderconstructie gemonteerd. De textiele gevel kan in korte tijd en met weinig moeite worden gemonteerd, onderhouden en gedemonteerd. Het toepassingsgebied is zeer breed. Textielgevels kunnen worden gebruikt voor alle soorten gebouwen. Zelfs voor arena’s en parkeergarages. Er zijn bijna geen beperkingen. Bovendien kunnen ze zowel voor bestaande als voor nieuwe gebouwen worden gebruikt.
Hoe bent u op het idee gekomen om een luchtfilter voor stikstofoxiden te integreren in een gevel?
Sinds mijn bachelordiploma in Berlijn heb ik gewerkt aan het idee om energiebesparing in het gevelgebied te combineren met design. In mijn masterscriptie, die ik in een dubbele opleiding in Berlijn en Santiago de Chile heb afgerond, heb ik al een theoretisch plan voor een luchtzuiveringsgebouw ontwikkeld. Die stad heeft in de wintermaanden te kampen met een enorme luchtvervuiling. Na mijn studie heb ik in een architectenbureau in Stuttgart gewerkt aan een prijsvraag voor een gebouw met een textiele gevel. In de wedstrijd stonden we pas op de tweede plaats omdat men ons niet geloofde dat je door de textiele gevel goed naar buiten kon kijken. Pas tijdens mijn doctoraat aan de RWTH ben ik weer begonnen met onderzoek naar de luchtzuiverende textielgevel.
Hoe werkt het?
De textiele gevel is gemaakt van PVC-gecoat polyester. Het heeft een fijne rasterstructuur en is doorzichtig en transparant. Het luchtzuiverende effect is gebaseerd op een coating met een fotokatalytisch effect. Hierdoor worden de stikstofoxiden uit de stadslucht onder UV-licht aan het geveloppervlak gebonden. Daar worden de vervuilende stoffen door oxidatieprocessen omgezet in kleine hoeveelheden onschadelijke zouten. Als het regent, worden de zoutresten van het geveloppervlak gespoeld en worden ze teruggevoerd naar de natuurlijke kringloop van de natuur. Het regenwater zou ook kunnen worden gebruikt als meststof voor planten. We hebben monsters genomen om de milieuvriendelijkheid wetenschappelijk aan te tonen.
Wat is er uit het onderzoek naar het regenwater naar voren gekomen?
Uit de onderzoeken is gebleken dat bij de omzetting van stikstofoxiden ook nitraat wordt geproduceerd. Dat is in hoge concentraties giftig voor mens en zoogdier. Voor planten daarentegen is het een belangrijke voedingsstof en dus geschikt als meststof. De nitraatconcentraties in het regenwater zijn absoluut laag. Theoretisch zou je het zelfs kunnen drinken. Samen met de studenten architectuur hebben we verschillende varianten ontwikkeld om te kijken hoe zo’n gevelsysteem bijvoorbeeld met een groene gevel gecombineerd kan worden. We vangen het regenwater op en gebruiken het om planten te besproeien, die we integreren in de gebouwschil. Deze variant maakt ook verdere synergie-effecten mogelijk. Het kan de omgevingstemperatuur in steden in de zomer verlagen en zo de schadelijke effecten van stedelijke hitte-eilanden tegengaan.
Hoe controleert u of het daadwerkelijk werkt?
We hebben verschillende digitale sensoren op verschillende plaatsen in de gevel geïnstalleerd, die een live monitoring mogelijk maken. We meten twee dingen: de effecten op de stedelijke ruimte en de effecten op het interieur van het gebouw. Drie posities staan vast. We gebruiken ook een mobiele sensor voor experimentele doeleinden. De sensoren registreren elke seconde een bepaalde hoeveelheid luchtvolume. In deze volumes controleren en bepalen we de concentratie van vervuilende stoffen via een elektrisch optisch systeem. We kunnen nu al een belangrijk effect detecteren en zullen de resultaten na afloop van het project publiceren.
De gevel is gemaakt van gerecycled plastic. Wat was de uitdaging?
We hebben zowel in de stof als in de coating met gerecycled materiaal gewerkt. Op die manier hebben een zeer goed biologisch evenwicht bereikt. We hebben gekozen voor gerecyclede kunststoffen uit PET-flessen omdat we de materiaalsamenstelling goed kennen. Oorspronkelijk wilden we plastic afval uit de oceaan gebruiken. Maar we hadden het probleem dat de zuiverheid heel anders was.
U doet nog steeds onderzoek naar andere technologieën voor textiele gevels. Welke functies hebben deze?
De technologische varianten die we momenteel onderzoeken zijn de integratie van luchtzuivering, verlichtingselementen en fotovoltaïsche energie – om het gebouw van energie te voorzien. In alle drie de varianten bevinden we ons in het stadium van een functionerend prototype. Parallel hieraan hebben we een innovatielaboratorium waarin we voortdurend met de studenten nadenken over verdere mogelijkheden en al verschillende uitgebreide varianten hebben getest.
Welke functie heeft de verlichte textielgevel?
We gebruiken verschillende varianten. In één variant integreren we vanaf het begin een concreet beeld, dat in het donker moet gloeien. Dit kan een belettering zijn of zelfs een bedrijfslogo. In een andere variant is LED geïntegreerd en wordt de textielgevel een mediagevel waarop individuele inhoud kan worden afgespeeld. Reclame is ook mogelijk. De zorgvuldige integratie van reclame zou deze nieuwe soorten gevels financieel haalbaar kunnen maken. Maar men moet vanaf het begin kritisch kijken naar wat dit betekent voor het stadslandschap. Maar dit zou van toepassing moeten zijn op luchthavens of stadions.
Ook interessant:
Douchewater gebruiken om plantjes te besproeien
