Dik glas, bouwsteen van de circulariteit
De massief glazen gevel van Chanel’s Crystal House in de Amsterdamse PC Hooftstraat was hun doorbraak. Drie jaar later heeft het dikke glas van Faidra Oikonaomopoulou en Telesilla Bristogianni kleur, rondingen en circulariteit gekregen.
De glazen bakstenen muur van een kledingwinkel in de Amsterdamse PC Hooftstraat is een bezienswaardigheid. De constructie weerspiegelt het metselwerk van de aangrenzende gevels met steeds drie hoge smalle ramen in een strakke bakstenen pui. De bakstenen van de boetiek zijn op straatniveau van massief glas.
MRVDV architecten maakte het ontwerp van dit zogenoemde Crystal House met ondersteunend advies van prof. ir. Rob Nijsse (faculteiten CiTG en Bouwkunde) en dr.ir. Fred Veer (faculteit Bouwkunde) vanwege hun expertise in ‘structureel glas’.
Tot tien keer meer druk
Glas wordt vaak beschouwd als een breekbaar en onvoorspelbaar materiaal. Ten onrechte, want Nijsse heeft al in veel projecten bewezen dat je massief glas kunt gebruiken om belastbare structuren mee te bouwen. Uit laboratoriumtests bleek dat de glazen bakstenen uit Italië, die speciaal voor het Crystal House gemaakt waren, tot wel tien keer meer druk aan kunnen (200 MPa) dan gewone bakstenen.
Voorwaarde was wel dat ze extreem glad gepolijst waren, en dat ze aan elkaar gelijmd werden met speciale Uv-geactiveerde lijm.
In de glasconstructiegroep van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen (CiTG) voerden twee Griekse promovenda, Faidra Oikonomopoulou en Telesilla Bristogianni, indertijd de belastingproeven op de glazen stenen uit onder begeleiding van technicus Kees Baardolf. Ook brachten ze zeven maanden door op de bouwplaats in Amsterdam waar ze bouwvakkers en metselaars bijbrachten hoe ze een tien meter hoge glazen muur konden bouwen binnen vastgestelde tolerantie van twee millimeter. Hun inspanningen voor het Crystal House werden beloond met de Innovation Award van de Society of Façade Engineering in Londen op 1 december 2016. Onder het motto ‘Fat glass is our baby’ verklaarden ze hun liefde aan het transparante en toch sterke dikke glas.
Divers en kleurrijk
Drie jaar later heeft het Glaslab in de Stevin II hal van Civiele techniek een flinke uitbreiding ondergaan. De oorspronkelijke werkplaats, een donkere hoek onder een trap, heeft plaatsgemaakt voor een lichte en ruime studio. Achterin staan twee grote ovens ter grootte van inloopkasten. Dozijnen glazen kubussen liggen keurig gerangschikt op een grote witte tafel. Ze tonen een palet aan kleuren en patronen. Daarnaast staan kleine stapels glazen stenen. Sommige lijken op Legoblokken, anderen doen denken aan schakels van een ketting. Ook het materiaal is veranderd. Naast kleurloos transparant glas zijn er ook stenen met gekleurde wervels en stenen die lijken op marmer.
In de handen van Oikonomopoulou en Bristogianni is dik glas divers en kleurrijk geworden. Het heeft nu kleur, patronen, gradaties in transparantie, en curves.
Ondanks de vele soorten glas die er zijn - denk aan kristal, optisch glas, laboratorium glaswerk, autoruiten of televisiebuizen - is glas van flessen en potten de enige soort die gerecycled wordt (73,5 procent in de EU). Andere glassoorten worden uit de recycling geweerd omdat er giftige zware metalen in kunnen zitten, of omdat ze metalen deeltjes kunnen bevatten die zwakke plekken veroorzaken in flessen of vensterglas. Al dit andere glas wordt gestort, of vermalen als onderlaag voor wegen of als korrels op schuurpapier.
Grappig genoeg legt afvalglas vaak een onverwachte schoonheid aan de dag wanneer het gesmolten wordt, en gegoten in mallen. De vorm van het oorspronkelijke glas, de fijnheid van de maling, de smelttemperatuur en de snelheid van afkoelen beïnvloeden allemaal hoe het gegoten glas eruit zal zien. “Hoe hoger de temperatuur, hoe homogener het mengsel”, zegt Oikonomopoulou. “Dat betekent dat een hogere temperatuur helderder glas oplevert.” Bristogianni voegt daaraan toe dat de afkoelsnelheid de kristallisatie beïnvloedt. Er groeien meer kristallen in het glas naarmate de afkoeling langzamer verloopt. “Glas smelten is als koken”, zegt ze. “Er zijn veel variabelen die allemaal tot een heel ander resultaat kunnen leiden.”
Kookboek
Een groot deel van hun onderzoek bestond eruit dat ze een inventaris hebben opgesteld van verschillende types glas, en de geschiktheid ervan als gegoten dik glas. In een publicatie* met Rob Nijsse en Fred Veer lichten Oikonomopoulou en Bristogianni de sluier op van hun ‘kookboek’. Zo schrijven ze dat televisiebuizen en loodkristal, ondanks het hoge gehalte aan zware metalen, uitstekende bronnen zijn voor gegoten glas met een relatief laag smeltpunt tussen 750-900 graden. Vensterglas en resten van de glasblazerij hebben een hoger smeltpunt nodig en een snelle afkoeling om volledig transparant te worden. Omgekeerd leiden lagere temperaturen en langzamere afkoeling tot minder homogeen, maar visueel interessant materiaal. De mogelijkheden lijken eindeloos.
Sinds het Crystal House hebben de promovendi in het Glaslab meer natuurlijk gevormde bouwstenen ontwikkeld die geen lijm meer nodig hebben om te hechten. “Afkoelend glas wordt uit zichzelf eivormig”, zegt Oikonomopoulou. “Daarom hebben we gekromde vormen ontwikkeld in plaats van rechthoekige stenen. Ze passen in en op elkaar als Lego, en kunnen ook elk moment weer uit elkaar gehaald worden om opnieuw te gebruiken.”
Re3 Glass
Het Glaslab heeft een proces ontwikkeld dat Re3 Glass heet - het opwaarderen van afvalglas naar een visueel attractief en duurzaam bouwmateriaal. De procedure omvat het recyclen van glas dat buiten de normale glasrecycling valt, het terugdringen van de benodigde hoeveelheid materiaal (met inbegrip van de energie die voor de productie nodig is), en het maken van een herbruikbaar bouwmateriaal dat zonder lijm gebruikt kan worden. Reduce, reuse, recycle. Die filosofie toegepast op afvalglas leverde hen een nominatie op voor de New Material Award 2018. De jury noemde Re3 Glass een toonbeeld van circulariteit.
Omdat het afvalglas overal vandaan komt en dus heel verschillend is, zal Re3 Glass waarschijnlijk beter passen in speciale architectonische projecten dan in een gestructureerde industriële omgeving. Oikonomopoulou en Bristogianni hebben een productie voor ogen van kleine hoeveelheden dik glas voor façaden, vloeren of interieurelementen. “Dik glas is een bouwsteen voor circulariteit”, besluit Oikonomopoulou.
Faidra Oikonomopoulou verdedigde haar proefschrift ‘Unveiling the third dimension of glass. Solid cast glass components and assemblies for structural applications’ op 25 november.
Telesilla Bristogianni verwacht eind volgend jaar te promoveren.
*Telesilla Bristogianni, Faidra Oikonomopoulou, Clarissa Justina de Lima, Fred A. Veer, Rob Nijsse, Structural cast glass components manufactured from waste glass: Diverting everyday discarded glass from the landfill to the building industry, Heron, Vol. 63 (2018), No. ½