Algen als grondstof voor bioplastic bouwmaterialen
Stel je voor: je loopt door je toekomstige woning en de muren voelen niet alleen stevig aan, ze ademen ook nog. Ze zijn gemaakt van materialen die lokaal zijn gegroeid, zonder dat er een olieboor aan te pas kwam.
Dit is geen sciencefiction, maar de werkelijkheid die steeds dichterbij komt. We hebben het dan over bioplastics die rechtstreeks uit de zee of uit een bioreactor komen. Het is een radicale verschuiving in de bouwwereld: van fossiele grondstoffen naar levende systemen. Deze materialen passen perfect in een circulaire economie waarin we materialen hergebruiken (urban mining) en de impact op onze planeet minimaliseren.
Algen die bioplastic maken in huisje van bioplastic
Een groep onderzoekers van Harvard heeft iets bedacht dat behoorlijk slim is. Ze hebben een gesloten systeem ontworpen waarin algen in een klein huisje van bioplastic nieuw bioplastic produceren. Het bijzondere is de omgeving: ze bootsen Mars-achtige omstandigheden na.
De atmosfeer op Mars bestaat voor meer dan 95% uit CO2, terwijl dat hier op aarde maar 0,04% is.
Door de algen een extreme hoeveelheid koolstofdioxide te geven onder lage druk, produceren ze plasticcomponenten alsof hun leven er vanaf hangt. Wat hier gebeurt, is eigenlijk een prachtige symbiose.
Het huisje geeft de algen een onderkomen en de algen gebruiken de CO2 uit de lucht om het huisje te versterken of uit te breiden. Het is een gesloten kringloop die perfect past bij de visie op duurzaam bouwen. We halen CO2 uit de lucht en verwerken het direct in bouwmaterialen.
Woningen bouwen op Mars
Dit is precies wat we nodig hebben om de bouwsector te verduurzamen en af te stappen van materialen die het milieu belasten.
Waarom zouden we eigenlijk bouwen op Mars? Het is een logische volgende stap voor de mensheid, maar de logistiek is een nachtmerrie. Alles vanaf de aarde meenemen is onbetaalbaar en energieverslindend. De oplossing is om lokaal te printen.
NASA en andere ruimtevaartorganisaties onderzoeken momenteel hoe we 3D-printers kunnen gebruiken met materialen die we ter plekke vinden (in situ resource utilization). Algen blijken hier een ideale kandidaat voor.
Ze groeien snel, gebruiken weinig water en kunnen overleven in barre omstandigheden zolang er CO2 is.
Het onderzoek van Harvard toont aan dat we in theorie op Mars muren, schilden tegen straling en zelfs meubels kunnen kweken. Het is een extreem voorbeeld, maar het bewijst de robuustheid van het materiaal. Als het werkt op Mars, werkt het zeker op aarde.
Algen als ingrediënt voor plastic
Waarom zouden we eigenlijk overstappen op algenplastic? De reden is simpel: de huidige plastics zijn gemaakt van aardolie, een fossiele grondstof die ooit opraakt en bij verbranding broeikasgassen uitstoot.
Algenplastic is 100% biobased en volledig bioafbreekbaar. Dat betekent dat je het na zijn levensduur gewoon op de composthoop kunt gooien, of in ieder geval dat het geen microplastics achterlaat die eeuwen blijven rondzwemmen.
De Nederlandse ontwerpers Eric Klarenbeek en Myrthe van der Ploeg (Klarenbeek & Dros) hebben hier jarenlang aan gewerkt. In samenwerking met het Algae Lab van Atelier Luma in Frankrijk ontwikkelden ze een specifieke mix van algen en water die geschikt is voor 3D-printers. Ze wonnen hier in 2018 de New Materials Award mee, een erkenning voor de potentie van dit materiaal.
Ze laten zien dat we met biologie in plaats van chemie materialen kunnen maken die net zo functioneel zijn. Het leuke aan algen is dat ze geen uniforme massa zijn. Er bestaan duizenden soorten, en elk soort heeft een eigen chemische samenstelling. Sommige algen zitten boordevol zetmeel, andere bevatten veel eiwitten of oliën.
Verschillende moleculen
Door te spelen met deze soorten en de omstandigheden waarin ze groeien, kunnen de onderzoekers de eigenschappen van het plastic beïnvloeden.
Wil je een flexibel materiaal? Kies dan voor een mix met meer oliën.
Wil je een hard materiaal voor constructies? Dan pas je het zetmeelgehalte aan. De ontwerpers bij Atelier Luma hebben deze variatie optimaal benut.
Ze ontwikkelden een bioplastic dat geschikt is voor de 3D-printer, waarbij de samenstelling per toepassing verschilt.
Voor een stoel heb je nu eenmaal andere eigenschappen nodig dan voor een lampenkap. Dit maakt het materiael extreem veelzijdig. Het is geen one-size-fits-all, maar een materiaal dat je op maat kunt kweken. Dat is de kracht van biobased materialen.
Algen als groene grondstof van de toekomst
Om deze materialen op te schalen van laboratoriumprototype naar bouwproduct, is industrieel denken nodig. In West-Vlaanderen, in Ardooie, zit de SIOEN Groep.
Dit bedrijf is wereldmarktleider in gecoat technisch textiel. Ze weten dus alles van materialen die sterk, waterdicht en duurzaam moeten zijn. Via hun spin-off ATSEA Technologies doen ze nu iets revolutionairs: ze verkopen kant-en-klare zeewierboerderijen via het SeaConomy-project in Nieuwpoort.
Dit concept slaat aan. In plaats van zelf een boerderij te bouwen, koop je een kant-en-klaar systeem.
Dit verlaagt de instapdrempel voor nieuwe kwekers. Het idee is om zeewier te kweken op zee, wat geen zoet water of landbouwgrond nodig heeft. Het gewas zuivert het zeewater en neemt CO2 op. De SIOEN Groep ziet hierin een nieuw verdienmodel voor de kustgebieden, waar ze de kennis van textielcoatings combineren met de biologie van algen.
De markt betreden: van lab naar bouwplaats
Voordat we deze materialen massaal toepassen, moeten we zeker weten dat ze veilig zijn. Denk aan brandveiligheid: hoe reageert een muur van algenplastic als er brand uitbreekt?
En is het wel veilig om in de buurt van voedsel te gebruiken? De ontwerpers adviseren dan ook om deze testen grondig uit te voeren vóór je de markt op gaat. Het is een standaardprocedure in de bouw, maar wel cruciaal voor nieuwe materialen.
Een andere uitdaging is de schaal. Hoe kweek je genoeg algen om huizen te bouwen?
De context in Nederland is hier interessant. We lopen qua algenkwekerijen nog achter op Frankrijk, maar er liggen kansen. De Noordzee is een enorme ruimte.
Het idee is om algenkwekerijen op te zetten tussen windmolenparken. De windmolens leveren energie, en de algen zorgen voor CO2-opname en produceren grondstoffen. Dit is een perfect voorbeeld van hoe we verschillende duurzame systemen kunnen combineren.
Praktische tips voor de circulaire bouwer
Als je nu al aan de slag wilt met biobased materialen, hoef je niet te wachten tot de grote fabrieken draaien.
Er zijn al kleine schaal toepassingen mogelijk. Denk aan isolatiemateriaal van hennep of vlas, maar de ontwikkelingen rond algen gaan hard. Houd de ontwikkelingen van Klarenbeek & Dros en het SeaConomy-project in de gaten. Hun werk laat zien dat het werkt.
Als je een project plant, denk dan na over de herkomst van je materialen. Kies je voor bioplastics, kies dan voor materialen die je lokaal kunt produceren of die een duidelijke herkomst hebben.
- Test op veiligheid: Vraag altijd naar testrapporten over brandgedrag en voedselveiligheid bij de leverancier.
- Denk aan infrastructuur: Kijk naar bestaande systemen, zoals windmolenparken, waar energie en ruimte beschikbaar zijn voor kweek.
- Verschil in materiaal: Verwacht geen standaard plastic. Het materiaal kan variëren in kleur en textuur, afhankelijk van de algensoort.
- Urban Mining: Denk na over de levensduur. Kan het materiaal na sloop weer worden omgezet in voedingsbodem of compost?
Hieronder vind je een overzicht van de belangrijkste lessen die we kunnen trekken uit de huidige ontwikkelingen.
De bouwsector zit in een transitie. Materialen van algen bieden een veelbelovende toekomst waarin we bouwen met de natuur, niet ertegen. Het is tijd om deze groene grondstoffen serieus te nemen.