De architectuur heeft hout ontdekt als bouwmateriaal voor de stedelijke ruimte. In de afgelopen maanden zijn de twee hoogste houten huizen ter wereld gebouwd in Wenen en Brumunddal. In Tokio zijn nu zelfs plannen voor een wolkenkrabber. Er is veel te zeggen voor het bouwmateriaal, benadrukt professor Johannes Konnerth van de Universität für Bodenkultur in Wenen. Met hout bouw je sneller en beter. En ook milieuvriendelijker.
Het meest voorkomende bouwmateriaal is op dit moment beton. Bij de productie ervan worden grote hoeveelheden fossiele grondstoffen verbruikt en komen er grote hoeveelheden CO2 vrij. Hout daarentegen wordt geproduceerd door CO2 uit de atmosfeer, het zonlicht en de regen. Pas als de boom in planken wordt gezaagd en deze worden klaar gemaakt om te dienen als bouwmateriaal, is energie uit fossiele grondstoffen nodig. Hout kan dus een efficiënter bouwmateriaal zijn dat veel CO2 bespaart, legt Konnerth uit. Er is echter nog veel research nodig voordat het tot een echte doorbraak komt. Zijn focus ligt op nieuwe productietechnologieën en de intelligente eigenschappen van hout. De onderzoeker in vertelt er in dit interview met Innovation Origins meer over.
Wat komt er allemaal bij kijken als je gebouwen in stedelijke gebieden van hout wilt bouwen?
“De belangrijkste materialen die momenteel in Europa worden gebruikt, zijn gelijmd gelamineerd hout (BSH) en kruislings gelamineerd hout (BSB). Beide materialen zijn zeer veilig en veelzijdig. Vooral voor grote objecten zoals stadions, hallen en zwembaden is het bouwmateriaal hout al economisch concurrerend. Het voordeel ten opzichte van beton en staal is de lichtheid in combinatie met een hoge sterkte en stijfheid. Het dode gewicht van een ligger moet ook worden ondersteund.
In de klassieke woningbouw met meerdere verdiepingen zijn de kosten van het casco momenteel ongeveer tien procent hoger dan bij de klassieke betonbouw. Dit nadeel kan gedeeltelijk worden gecompenseerd door aanzienlijk snellere bouwtijden. Bovendien heeft hout door zijn relatieve lichtheid ook een lagere transportbehoefte. Toch is het economische nadeel vaak doorslaggevend.
Er is nog steeds potentieel voor verbetering in de productie van de hierboven genoemde technische houtsoorten, wat mogelijk een enorme impact kan hebben op hun kostenstructuur. Het grootste probleem is de lage opbrengst van het houtblok. Afgeknotte en gebogen stammen moeten worden gezaagd om kubusvormige platen te produceren. De zaagverliezen zijn goed voor ongeveer 50 procent en worden voor andere toepassingen gebruikt, zoals papier, meubelplanken of pellets. De planken worden vervolgens gedroogd en geschaafd, wat resulteert in verdere verliezen. Uiteindelijk blijft slechts 25 tot 45 procent van een houtblok over als waardevol bouwmateriaal. Het grote potentieel en ook de uitdaging ligt in alternatieve productieprocessen. Deze zouden enerzijds de eigenschappen van BSH en BSB moeten hebben en anderzijds de verliezen aanzienlijk moeten beperken.”
Wat zijn de beste voorbeeldprojecten?
“Er zijn talloze voorbeelden van commerciële gebouwen. In de meerlaagse bouw waren dat de Hoho in Wenen met een hoogte van 84 meter en het Mjøstårnet in Brumunddal in Noorwegen, dat met 85,4 meter momenteel het hoogste houten gebouw ter wereld is. Een van de eerste gebouwen met meerdere verdiepingen was het Stadthaus in Londen, dat in 2009 werd voltooid.
Een Japans consortium plant een 350 meter hoog houten gebouw in het midden van Tokio – een aardbevingsgebied. Daarachter zitten het oudste Japanse architectenbureau Nikken Sekkei en het Japanse houtverwerkingsbedrijf Sumitomo Forestry Co., Ltd.. Maar het hoeft niet per se zo hoog te worden. Het overgrote deel van de mensen woont in gebouwen met drie tot tien verdiepingen.”
“Als we erin slagen om redelijke en kosteneffectieve alternatieven te bieden voor gebouwen van drie tot tien verdiepingen, dan zal de houtbouw ook in stedelijke gebieden een doorbraak kennen”. Professor Johannes Konnerth.
Lees hier hoe biobased building werd gepresenteerd op de World Design Embassy in 2019
Hoe kan de economische efficiëntie van hout als bouwmateriaal worden verbeterd?
“Zoals hierboven beschreven, door nieuwe productieprocessen en door verliezen te vermijden. Men hoeft niet noodzakelijkerwijs kubusvormige platen te produceren om een massief houtproduct te produceren. Waarbij de industrie op dit moment deze bijproducten in de bio-energiesector vrij goed op de markt kan brengen.
Maar er is nog een ander probleem. Momenteel zijn de meeste van deze producten gebaseerd op zachthout, meestal sparrenhout. De naaldbossen komen echter onder druk te staan als gevolg van de klimaatverandering en de toenemende droogte. In Midden-Europa is al een massale omschakeling van de bossen aan de gang. In de toekomst zullen dus andere houtsoorten voor de productie moeten worden gebruikt. Dat is momenteel slechts in beperkte mate mogelijk. Er zijn nieuwe productieprocessen nodig, die ook flexibeler moeten zijn wat betreft de beschikbare middelen.”
Ook interessant: De opwarming van de aarde brengt de functie van bossen als opslag van kooldioxide in gevaar
Wat maakt sparrenhout zo aantrekkelijk – en welke alternatieven zijn er nodig?
“Sparren hebben veel voordelen. Het is tot dusver zeer goed verkrijgbaar en heeft een rechte groei. Dit is relevant voor de opbrengst. Het is ook gemakkelijk te verwerken en gemakkelijk te verlijmen en heeft een zeer goed eigenschappenprofiel.
Alternatieven moeten aan ten minste twee eisen voldoen. Ze moeten bestand zijn tegen veranderende klimaatomstandigheden en hun stam moet een bepaalde diameter bereiken om bruikbaar te zijn. Tegelijkertijd moeten er technologieën zijn voor de verwerking ervan, zodat we hoogwaardige eindproducten kunnen produceren. De spar was hier uiterst flexibel. Daarna kunnen alternatieve houtsoorten veel specifieker worden gebruikt.”
Een van de onderzoeksdoelen is te komen tot ‘intelligent hout’. Wat moet je je daarbij voorstellen?
“We moeten fundamenteel onderzoek doen naar nanotechnologische concepten voor materialen op basis van lignocellulose. Cellulose is een hoofdbestanddeel van hout (lignum). Dit betekent dat het om materialen gaat die uit hout worden verkregen. Voor de winning daarvan worden zowel mechanische als chemische processen gebruikt. De belangrijkste chemische componenten van hout zijn cellulose, lignine en hemicellulose. Ze kunnen in verschillende verhoudingen in eindproducten aanwezig zijn en hoeven niet noodzakelijkerwijs met de natuurlijke samenstelling overeen te komen. In sommige gevallen kunnen de eigenschappen worden gewijzigd door eenvoudigweg de samenstelling te wijzigen. Daarnaast kunnen wijzigingen worden aangebracht om specifieke eigenschappen te bereiken.”
Welke nieuwe eigenschappen moet het slimme hout dan hebben?
“We moeten laten zien dat hout een high-tech materiaal is of kan zijn en te waardevol is om als brandstof te gebruiken. Intelligent hout kan bijvoorbeeld de functie van een sensor overnemen en het klimaat in de leefruimte regelen. Voorbeelden hiervan zijn in het verleden getoond door de groep van professor Ingo Burgert aan de ETH Zürich, met wie ik op dit gebied samenwerk.”
Ook interessant:
Project The Dutch Mountains zou ook van hout gebouwd moeten worden
Start-up of the Day: Samenwonen met de natuur
Klimaatbescherming: gratis een bos in Spanje planten
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
