Vlas zou zomaar eens het bouwmateriaal van de toekomst kunnen worden. Het potentieel hiervan wordt erkend door de TU Eindhoven, die in het kader van het EU-project ‘Smart Circular Bridge’ drie stadsbruggen bouwt van een biocomposietmateriaal dat bestaat uit vlas een speciale biohars. De eerste 15 meter lange voetgangersbrug wordt deze week officieel geopend tijdens de wereldtuinbouwtentoonstelling op 22 april.

De TU/e leidt het EU-project Smart Circular Bridge. Dit project is een consortium van vijftien partners. Het projectteam bestaat uit vijf universiteiten, zeven innovatieve bedrijven en drie gemeenten. Het doel is om te kijken hoe klimaatbescherming en circulaire economie met succes in gang kunnen worden gezet. En daarbij is het absoluut de moeite waard om alternatieve materialen te overwegen, denkt projectleider Rijk Blok van de faculteit Built Environment van de TU/e. “De komende jaren moeten er in Europa tienduizenden bruggen worden vervangen.”

Het is dan slim om naar vlas te kijken. Het biocomposietmateriaal dat gebruikt is voor deze voetgangersbrug is licht en zeer stabiel, met eigenschappen vergelijkbaar met aluminium of licht staal. “Biocomposieten bieden een enorm potentieel voor een bio-based circulaire economie, vooral omdat vlas, in tegenstelling tot bijvoorbeeld hout, een snelgroeiende plant is”, vertelt Blok. “Ze bieden ook een geweldige kans voor de bouwsector, die een enorme CO2-voetafdruk heeft en een enorm verbruik van grondstoffen. Allebei die zaken moeten worden aangepakt.”

Eerste project

Studenten van de TU/e, TU Delft, Avans en Eindhovense vakscholen bouwden al in 2016 een eerste voetgangersbrug. Dit was de eerste biocomposietbrug. Het maken van constructies met dit materiaal werd in dit project verkend. Inmiddels is er sprake van een Europees project. Blok noemt dit de ‘volgende stap’. “Deze materialen staat een grote toekomst te wachten”, zegt Blok, optimistisch gestemd na de eerste helft van het project. “Met name de intensieve samenwerking tussen wetenschap, industrie en gemeenten heeft de ontwikkeling van materialen een flinke duw in de rug gegeven. De volgende stap wordt in Almere gezet.”

Het kunstwerk in Almere is geschikt voor voetgangers en fietsers en kan zeker het gewicht van 275 mensen tegelijk dragen. Hij wordt gepresenteerd op de wereldtuinbouwtentoonstelling Floriade 2022 in Almere. “De bouw van de brug in Almere stemt ons optimistisch: we verwachten in de toekomst bruggen te kunnen bouwen met aanzienlijk grotere overspanningen en hogere belastingen”, zegt Patrick Teuffel van de TU Eindhoven, de lead partner in het internationale Smart Circular Bridge consortium.

Hars

In het materiaal zijn niet alleen vlasvezels gebruikt. De hars die wordt gebruikt om de vezels bij elkaar te houden zal zoveel mogelijk afkomstig zijn van niet-fossiele bronnen. Het aandeel biohars in de totale hoeveelheid gebruikte hars is 25 procent voor de eerste brug in Almere, maar het zal oplopen tot 60 procent of meer voor de vervolgbruggen. Daarvoor kunnen van afvalproducten van de biodieselproductie en gerecyclede PET-flessen worden gebruikt.

Artificial Intelligence

Om meer kennis op te doen over de bruikbaarheid van dit materiaal en de reactie hiervan, is de brug in Almere uitgerust met bijna honderd sensoren. Blok: “Met de sensoren kunnen we de prestaties van het materiaal in specifieke situaties monitoren. Hoe gedraagt de brug zich bijvoorbeeld als er tweehonderd mensen tegelijk overheen lopen? Of wat gebeurt er tijdens verschillende seizoenen van het jaar en verschillende weersomstandigheden?”

Het monitoringsysteem registreert de structurele conditie van de brug: optische glasvezelsensoren meten materiaalspanningen, terwijl trillingssensoren zelfs de fijnste door wind veroorzaakte trillingen detecteren. Sensorgegevens worden vervolgens geëvalueerd met behulp van kunstmatige intelligentie om patronen in het materiaalgedrag te zoeken.

Al die gegevens kunnen ingenieurs gebruiken om hun materiaalmodellen te verfijnen om materialen te ontwerpen voor de hieropvolgende bruggen, maar ook voor andere toepassingen zoals zuilen, gevelelementen en zelfs rotorbladen voor windturbines. Deze gegevens zijn op elk moment door iedereen te bekijken op een openbare website.

Duurzaamheid

Uiteindelijk wil dit project bijdragen aan het onderzoek naar de beste manieren voor het afvoeren van de brugmaterialen, als deze na vele tientallen jaren gebruik het einde van hun levensduur hebben bereikt. “We kijken naar drie manieren om materialen te recyclen: mechanisch (onderdelen versnipperen en hergebruiken in nieuwe producten), chemisch (met behulp van pyrolyse om grotere moleculen af te breken tot kleinere moleculen), en biologisch recyclen met schimmels”, zegt Teuffel. “Het is belangrijk dat de levensduur van de materialen zo lang mogelijk is. Om dit te bereiken, wordt vanaf het begin van het project rekening gehouden met de end-of-life-opties.”