De weerbarstige werkelijkheid van de materialentransitie

Het begon voor haar met een politiek vraagstuk in de gemeente Den Bosch, vertelt Amarante Böttger, lector Nieuwe Materialen en hun Toepassing bij Avans Hogeschool. “De gemeente wilde haar burgers aanzetten tot betere afvalscheiding. Toen ontstond het idee om dit afvalplastic te gebruiken voor iets zichtbaars in de openbare ruimte. De onderliggende gedachte was: we hebben én veel afval waar we iets mee moeten én we hebben veel voetgangers- en fietsbruggen die vervangen moeten worden. Nou ja, één plus één is twee: kunnen we dat niet koppelen? En zo werd een mooi idee geboren.”

Onbekend materiaal

“Maar dan doet de weerbarstige werkelijkheid zijn intrede. En wordt het moeilijk. Zodra ‘de beheerders’ in beeld komen, slaat de twijfel namelijk toe. Want hoe gaat het verder als een brug van hergebruikt kunststof eenmaal is gemaakt en aangebracht? Beheerders zorgen voor onderhoud; zij zijn feitelijk gezien bewonderenswaardige pioniers, maar hebben soms wel aarzelingen. Denk aan: wij kennen dit materiaal niet, we weten niet hoe het zich gaat gedragen, we hebben liever traditionele materialen als staal, hout en beton. Ook moeten ze een budget opstellen voor het onderhoud, maar met een onbekend materiaal hebben ze geen idee wat er kapot zou kunnen gaan en hoeveel dat gaat kosten. Van een houten brug weten ze dat wel. Gaan er balken kapot, dan weten ze ongeveer hoeveel geld daarmee gemoeid is. Of ze weten dat het loopvlak na een bepaald aantal jaar stuk gaat, en de leuning niet. Maar van zo’n nieuwe brug weten beheerders niet wat de problemen kunnen zijn. Daar hangt het dan op.”

De duurzaamheidsvraag

“Overheden worstelen hier ook mee. Zij weten niet goed welke eisen ze aan zo’n nieuwe brug moeten stellen. Er zijn natuurlijk algemene brugeisen. Maar hoe bewijs je dat het nieuwe materiaal eveneens aan die eisen voldoet? In het Bossche voorbeeld wordt gewerkt met plastics: het is mogelijk dat microplastics onder invloed van water en zonlicht loskomen. Misschien ook dat er chemicaliën uit het plastic uitlogen. De provincie Noord-Brabant stelde zich daarom de vraag: hoe veilig is zo’n brug eigenlijk? En er spelen nog meer vragen: is een brug van gerecycled plastic qua duurzaamheid eigenlijk wel beter dan een houten brug? Want plastic moet vervoerd worden, moet gemalen en schoongemaakt worden. Dit soort vragen onderzoeken we bij Avans Hogeschool.”

De veiligheidseisen

“De overheid wil dus graag weten: welke veiligheidsnormen moeten wij opstellen voor zo’n brug die is gemaakt van een heel ander materiaal, met andere slijtage-effecten dan gebruikelijk? In Nederland zijn inmiddels twee bruggen gemaakt van 3D-geprinte thermoplastische kunststof, waaronder één in de gemeente Lansingerland. Voor die bruggen is gerecycled plastic gebruikt. Een punt is dat gerecycled materiaal minder lange polymeerketens heeft, doordat het al verwerkt en verwarmd is. Dit betekent mogelijk dat je bij gebruik sneller problemen krijgt. Een brug van gerecycled plastic zou dan een tandje slechter zijn dan thermoplastische composietbruggen van virgin plastic.”

“We doen nu allerlei proeven met het verouderen van het materiaal. De producenten van die twee bruggen zeggen dat ze nog geen idee hebben van de levensduur ervan. Maar die levensduur is wel een belangrijke factor. Als die kort is, kan het slecht uitpakken. We kijken nu of we met een versnelde verouderingstest een extrapolatie kunnen maken naar een langere tijd. Als je weet welke processen er in het materiaal optreden, in welke tijd en bij welke temperaturen, kun je een inschatting maken.”

De overheidsregels

“De overheid heeft nog geen uniforme regels. De gemeenten waar nu 3D-geprinte bruggen van gerecycled plastic liggen, hebben elk hun eigen ideeën over de te stellen voorwaarden. Bij de ene gemeente moest op de brug zoveel ton aan gewicht staan, waarna er gekeken is naar de doorbuiging. In een andere gemeente was het voldoende als het bedrijf eigen berekeningen liet zien: met deze materiaaleigenschappen kan het zoveel doorbuiging geven. Samen met de provincie Noord-Brabant en een aantal gemeenten stellen we nu een kader op voor uniforme voorwaarden. Dat gebeurt ook samen met het RIVM. Want als we toelaten dat plastic gebruikt wordt, moeten we bijvoorbeeld ook kunnen zeggen: deze brandvertragers mogen wel en die brandvertragers mogen niet gebruikt worden. Die brandvertragers kunnen misschien in de natuur uitlogen door de invloed van water en zonlicht. Dat zóu kunnen. We hebben een paar proeven gedaan: het leek niet zo'n groot probleem. Maar we hebben het nog niet op heel lang verouderd materiaal uitgeprobeerd.”

De betaalbaarheid

“We kijken in dit onderzoek niet direct naar de betaalbaarheid van de bruggen. Een bedrijf zal in het begin moeten investeren om een nieuw materiaal op de markt te krijgen. Dat kan ook niet anders. Maar de techniek van het 3D-printen is wel heel flexibel: je kunt vrij makkelijk voor een andere vorm kiezen, waardoor je een aanpassing kunt maken zonder veel extra inspanning. Dit kan dan ook een flexibele techniek zijn die opschaling juist mogelijk maakt. Maar dan heb ik het over opschaling in aantallen. Ik denk niet dat dit materiaal geschikt is voor opschaling in afmetingen. Dus een fiets- en voetgangersbrug: prima. Maar ik zou er geen trein over laten rijden. Een autobrug kan voorlopig ook niet, tenzij je een hybride brug maakt met structurele onderdelen van staal of een ander materiaal.”

Door Jurgen Tiekstra