science >> Wetenschap >  >> Chemie

Het creëren van energieneutrale huizen, niet-giftige glitter en fossielvrije lijm met hout

Nul-energiehuis Luukku. Krediet:Montse Zamorano

Verstandig bouwen met hout is een efficiënte manier om klimaatverandering tegen te gaan. Het is mogelijk om bijna alles met hout te bouwen als we onze expertise ontwikkelen en onze houding aanpassen, zegt een deskundige.

De gebouwde omgeving slokt de helft van 's werelds grondstoffen op en genereert een derde van alle uitstoot van broeikasgassen. Ter vergelijking:het luchtverkeer is verantwoordelijk voor 2,4% van de uitstoot van broeikasgassen.

In plaats van vluchtschaamte, misschien zouden we ons moeten schamen voor het bouwen, of op zijn minst op zoek moeten gaan naar duurzamere bouwoplossingen.

Een goede plek om te beginnen is te vinden in de aankomsthal van de luchthaven van Helsinki, de locatie van een Aalto University-tentoonstelling genaamd Wood Wonders.

Meer dan een kopie

Sinds februari, passagiers die op hun bagage wachten, hebben staaltjes van houtconstructie kunnen onderzoeken, van meubels tot een tijdelijke schuilplaats voor noodzones, en van paviljoens tot Little Finlandia, een herbruikbaar tijdelijk gebouw dat tijdens de renovatie dienst doet als gedeeltelijke vervanging van Finlandia Hall.

Het is een boete, afgewerkt bouwmateriaal dat in onze bossen groeit met weinig input van boeren en veel tot nu toe onontgonnen en onderbenutte eigenschappen heeft, zegt Pekka Heikkinen, Hoogleraar Houtarchitectuur en een van de makers van deze tentoonstelling.

Finse huizenbouwers houden van hout:zo'n 90% van de eengezinswoningen is gebouwd van hout. Hout is goed voor ongeveer een vijfde van de openbare gebouwen zoals scholen en kinderdagverblijven, maar voor slechts vijf procent van de gebouwen met meerdere verdiepingen.

Er is ruimte voor groei. De Finse bossen produceren genoeg koolstofbindend hout om in één enkele zomerdag de gehele jaarlijkse woningproductiebehoefte van het land te dekken.

Maar waarom zouden we de houtconstructie verhogen?

De belangrijkste reden is het milieu, vooral de noodzaak om de klimaatverandering te bestrijden.

Op hout gebaseerde structurele glinsterende houtkleur heeft geen kleurpigmenten. Krediet:Valeria Azovskaya

De vervaardiging van bouwproducten veroorzaakt ongeveer een tiende van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide, met meer dan 90% van deze emissies die verband houden met de productie van staal en cement. Cement is het belangrijkste ingrediënt van beton en beton is 's werelds meest gebruikte bouwmateriaal. De bouwhausse in de voorsteden van de jaren zestig maakte het de norm in Finland, te. In elke stad is een fabrikant van betonmodules en bouwers om ze te plaatsen te vinden.

De ecologische voetafdruk van het bouwen van een betonnen gebouw met meerdere verdiepingen is 75% hoger dan die van een houten constructie. Nutsvoorzieningen, de Finse regering, die zich ertoe heeft verbonden de veeleisende klimaatdoelstellingen te halen, wil het volume houtbouw de komende vier jaar verdubbelen.

"Ik hoop dat houten gebouwen niet worden gemaakt door betonnen huizen te kopiëren; in plaats daarvan, we moeten het goede van hout uitbuiten, unieke eigenschappen en houdt ook rekening met de beperkingen ervan, ' zegt Heikkinen.

Warmte zonder verwarming

Als bouwmateriaal, hout is licht, maar ook duurzaam en sterk. Het hoogste houten gebouw ter wereld is de 18 verdiepingen tellende Mjostårnet-toren, die 85 meter hoog staat in Brumunddal, Noorwegen. In Tokio en Londen worden houten wolkenkrabbers gepland tot 300 meter hoog.

Hout wordt uniek gemaakt door zijn andere eigenschappen.

Huisvesting is verantwoordelijk voor tot een kwart van onze CO2-uitstoot. Hout bindt vocht en de oppervlaktetemperatuur is hoog, vermindering van de behoefte aan ventilatie en verwarming. Onder andere, studies hebben aangetoond dat mensen met hout beklede ruimtes als twee graden warmer ervaren dan ruimtes, die precies zo warm zijn, maar bekleed met andere materialen.

Heikkinen benadrukt dat het effectief benutten van dergelijke panden vraagt ​​om meer expertise en een attitude-aanpassing.

"Er wordt zoveel meer tijd en geld besteed aan het ontwerpen van auto's dan aan gebouwen, waar het de praktijk is om de productie te optimaliseren door te knijpen in het ontwerp. Dit slaat nergens op. Een goed ontwerp spaart geld en het milieu door ruimteverspilling weg te nemen en compacte, functionele voorzieningen van materialen die ook kunnen worden gerecycled."

Onder andere, de tentoonstelling toont zowel het Luukku nul-energiehuis als het modulaire en verplaatsbare Kokoon-huis. Luukku is een interpretatie van een traditioneel Fins houten huis ontworpen door een bijna honderdkoppige groep onderzoekers, studenten en docenten. Overal is hout gebruikt, van het luchtdichte LVL-frame tot de cellulose-isolatie, en van de roosterstructuur van de buitenste envelop tot de houten bekleding en de deuren van hout-glascomposiet.

Naast hun energiebesparingspotentieel, houten constructies hebben nog een ander enorm voordeel. Kwekend hout bindt atmosferische koolstofdioxide, die tientallen jaren kan worden opgeslagen in op hout gebaseerde constructies, zelfs eeuwen. De houtconstructies van de gemiddelde Finse houten eengezinswoning bevatten ongeveer 30 ton koolstofdioxide. Dit komt overeen met de CO2-uitstoot van meer dan tien jaar door de gemiddelde automobilist.

Het Helsinki World Design Capital (WDC) 2012-paviljoen maakte vele soorten evenementen mogelijk dankzij zijn fysieke vorm en architectuur. Krediet:Tuomas Uusheimo

En nieuw, duurzame gebruiksmogelijkheden liggen al in het verschiet.

Gekleurd als de vleugels van een vlinder

De biomassa die hout vormt, lignocellulose, is het eigen composietmateriaal van de natuur, bestaande uit water, cellulose, hemicellulose en lignine. Cellulose zorgt voor structuur, hemicelluloseflexibiliteit en lignine dienen als de lijm die alles samenvoegt.

De industrie kookt al meer dan een eeuw cellulose tot pulp voor de behoeften van het papier, vezel- en verpakkingssector. Hemicellulose en lignine worden meestal verbrand om energie op te wekken.

Lignine kan, echter, ook worden gebruikt om fossiele materialen en schadelijke chemicaliën te vervangen. Bijvoorbeeld, Aalto University-onderzoekers ontwikkelen het tot een uitdager voor formaldehyde-fenolharslijmen, die nodig zijn om multiplex te maken, bouwpanelen en gelamineerde producten. Lignine kan ook worden gebruikt als natuurlijk roestwerend middel en als grondstof voor koolstofvezels en bioplastics.

Hout is al meer dan een eeuw het groene goud van Finland en de bosbouwsector is goed voor een vijfde van de nationale export en biedt rechtstreeks werk aan meer dan 42 000 mensen. Door producten met een hogere toegevoegde waarde te produceren, het zou mogelijk zijn om de waarde van de export te verdubbelen terwijl dezelfde hoeveelheid hout wordt verbruikt.

De tentoonstelling op de luchthaven toont de vele mogelijke toepassingen van cellulose. Door het te splitsen in piepkleine nanocellulose ontstaat een nog lichtere, sterker en kneedbaarder materiaal. Onderzoekers mengden nanocellulose, zaagsel en kleurstoffen om gietbaar hout te maken en gebruikte nanocellulose om vellen papier te lamineren tot panelen met een betere buigsterkte dan vezels, gips of zelfs MDF-platen.

Maar houten panelen die glinsteren en gloeien in verschillende tinten zijn het mooiste voorbeeld.

Glanzende verfkleuren worden meestal gemaakt met giftige pigmenten, op plastic gebaseerde materialen of metalen membranen. Kleuren gemaakt met nanocellulose bevatten helemaal geen kleurpigmenten, omdat kleur in plaats daarvan wordt gecreëerd door lichtreflecterende nanostructuren, zoals het geval is met enkele van de helderste kleuren van de natuur die te vinden zijn in pauwenveren of vlindervleugels.

De kleur is 100% biologisch afbreekbaar, niet giftig en vervaagt niet onder zonlicht.