Als masterstudente Building Technology ontwikkelde Samanwita een bijzondere interesse in concepten voor herbruikbare gevelbekleding. Zou er een hernieuwbaar alternatief bestaan voor traditionele materialen als baksteen, staal en aluminium? “Uiteraard zijn er veel historische voorbeelden van gevelbekleding van leem of hout. Maar ik was op zoek naar plaatmateriaal dat toegepast kon worden op gevels met complexe geometrieën. Een materiaal dat kon worden vervormd. Zoiets zou veel architecten blij maken.”

Veelzijdig aluminium

Samanwita ontdekte dat de gebouwen die het milieu het meest belasten doorgaans hoge flatgebouwen met een gevelbekleding van glas- of aluminiumpanelen zijn. “Tot de eigenschappen die aluminium zo populair maken, behoren de sterkte en levensduur van dit materiaal. En het laat zich gemakkelijk fabriceren en hergebruiken.” Bovendien kan plaatmateriaal van aluminium in één richting worden gebogen en zonder vervorming weer op een plat vlak worden aangebracht. “Wij ingenieurs noemen dat ‘developability’ (‘ontwikkelbaarheid’). En het gaat om een eigenschap die we niet zien bij panelen van biomaterialen.”

Ze besloot deze tekortkoming nader te onderzoeken en te proberen zo’n flexibel biomateriaal te ontwikkelen. Daarbij moest ze rekening houden met de beperkte duurzaamheid van zulke materialen. “Maar hebben we wel gevelmateriaal nodig dat zo duurzaam is als aluminium?” Immers, als er een alternatief van biomateriaal beschikbaar zou zijn dat aan alle vereisten zou voldoen, zou er geen noodzaak meer zijn om grondstoffen te delven en industrieel plaatmetaal ten behoeve van gevelbekleding te produceren. “Het feit dat iets nog niet bestaat, wil niet zeggen dat het niet ontwikkeld kan worden.”

Vezels en harsen

Welke mechanische eigenschappen zou zo’n biomateriaal moeten bezitten? Toen Samanwita zich in de literatuur daarover verdiepte, stuitte ze op vezelversterkte composietmaterialen die van natuurlijke grondstoffen waren gemaakt. Met het oog op de aanwezige hulpbronnen en leverantieketens in Europa koos ze voor de combinatie van vlas (als vezels) en een volledig natuurlijke thermoplast op harsbasis. “Dit bioplastic wordt gemaakt van hernieuwbare biomassa. Vlas is de oudste vezelstof die de wereld veroverde, doorgaans in de vorm van linnen. En het is zeer sterk.”

Om erachter te komen hoe het gewenste product moest worden gefabriceerd, onderzocht ze het productieproces van industrieel plaatmateriaal. Op basis van het procedé van hydraulische hittepersing produceerde ze, in samenwerking met een productiebedrijf van biocomposieten, een laminaat. “Ik kon de eigenschappen van het materiaal testen bij de faculteit Mechanical Engineering, hier op de campus. Ik heb een paar mechanische tests uitgevoerd om uit te zoeken of het plaatmateriaal zonder vervorming kon worden gebogen en aangepast. Dat bleek te kunnen. Het materiaal behield zijn structurele integriteit.” Ook testte ze het materiaal in de buitenlucht, door het in verschillende vormen op een gebouw aan te brengen. De inwerking van vocht, zonlicht en wind deed het plaatmateriaal verweren, maar de mechanische sterkte ervan werd niet aangetast. “Dat betekent dat het opnieuw verwerkt en gebruikt kan worden.”

Voetafdruk en lokale gewassen

In de natuurlijke grondstoffen die voor dit composietmateriaal worden gebruikt, ligt biogene koolstof opgeslagen, oftewel koolstof die aan de bodem is onttrokken. Zolang het niet wordt afgedankt of verbrand, fungeert het materiaal dus net als bouwhout als een koolstofput. Maar welke voetafdruk laat het fabriceren en transporteren van dit plaatmateriaal achter? “Mijn mentoren hadden me aangeraden een levenscyclusanalyse uit te voeren, zodat ik de uitwerking op het milieu van dit materiaal uiteindelijk kon vergelijken met de ecologische impact van plaatmateriaal van aluminium. Nu al blijkt dat het biocomposietmateriaal een aanzienlijk lagere belasting van het milieu met zich meebrengt.”

Op de vraag wat ze het interessantst aan haar onderzoeksproject vindt, heeft Samanwita een duidelijk antwoord. “Dit biocomposietmateriaal kan waar ook ter wereld gefabriceerd worden, en dat met natuurlijke bioharsen en vezels die uit lokale gewassen gewonnen kunnen worden. In India gaat het dan eerder om jute dan om vlas. De methode is low-tech en de productie kan gemakkelijk worden opgeschaald.” Volgens haar is de volgende uitdaging wat betreft onderzoek de verbetering van de levensduur van het materiaal, zodat de uitwerking ervan op het milieu door hergebruik nog lager wordt.

Inmiddels werkt Samanwita als materiaalkundig ingenieur voor het bedrijf dat haar heeft geholpen bij de uitvoering van haar project. “We ontwikkelen gebouwschillen voor hoge kantoorgebouwen, dus deze baan past precies in mijn straatje.”

Dit verhaal is gepubliceerd: maart 2024

Meer informatie

De volledige scriptie staat momenteel onder embargo maar zal op een later tijdstip via onderstaande link beschikbaar komen: 

• Engineering Biocomposites: Circularity in Façade Cladding Systems with Complex Geometries

Samanwita Ghosh werd begeleid door Olga Ioannou en Mauro Overend.