Milieu-impact en de bouwmaterialen pyramide

De bouwsector is een van de industriële sectoren met het hoogste gebruik van grondstoffen en materialen. Het verminderen van CO2-uitstoot door optimalisatie van materiaalgebruik is van groot belang, omdat de bouwsector in Europa bijna 40% van de emissies veroorzaakt. Hernieuwbare bouwgrondstoffen met een lagere carbon footprint kunnen positief bijdragen aan de reductie van CO2-uitstoot.

Milieubelasting van Materialen (LCA)

Voor nieuwbouwwoningen en kantoren moet de milieubelasting van materialen (Life Cycle Assessment - LCA) worden berekend, zoals vastgelegd in de Milieuprestatie Gebouwen (MPG). Deze berekeningen volgen de EN 15978-norm en werken met 11 indicatoren voor de milieubelasting van een product. Naast MPG is er aandacht voor de energieprestatie van het gebouw (EPG). De DuurzaamheidsPrestatie Gebouwen (DPG) combineert EPG en MPG.

CO2-uitstoot bij Productie van Bouwmaterialen

Naast de hoge energiebehoefte voor de productie van bouwmaterialen, komt bij de productie van cement een aanzienlijke hoeveelheid CO2 vrij. Cementproductie draagt ongeveer 5% bij aan de mondiale broeikasgasuitstoot. De cementindustrie zoekt naar vervangende minerale binders, zoals geopolymeren. Globale CO2-emissiewaarden voor de productie van veelgebruikte bouwstoffen variëren (bijv. cementklinker 0.5 kg CO2/kg, hout -1.5 tot -1.7 kg CO2/kg).

Hout als CO2-negatieve Bouwgrondstof

Hout en houtproducten fixeren koolstof en hebben een netto negatieve CO2-emissiewaarde zolang het hout in gebruik is. Houtopslag is ongeveer 0.9 ton CO2 per m3 hout. Hierdoor kunnen toepassingen van hout als vervanging van beton of staal "vermeden CO2-emissies" aantonen, wat leidt tot aanzienlijke CO2-besparingen.

Vervanging van Oppervlaktedelfstoffen

Jaarlijks worden miljoenen tonnen zand en grind gebruikt in Nederland voor bouw- en infrastructuurprojecten. Vervanging van een deel daarvan door hernieuwbare bouwwijzen kan aanzienlijke CO2-besparingen opleveren.

Energiebesparing in Gebouwen

Gezien het feit dat 15% van de Nederlandse CO2-uitstoot wordt veroorzaakt door verwarming en verlichting van gebouwen, zijn er maatregelen genomen om energie te besparen. Bouwbedrijven bieden energiezuinige bouwsystemen aan om te voldoen aan hoge energieprestatienormen. Nieuwbouw moet vanaf januari 2020 "nearly energy neutral" zijn volgens Europese verplichtingen, waarbij alleen de energievraag tijdens de gebruiksfase wordt beoordeeld zonder aandacht voor de energievraag voor de productie van bouwmaterialen.

Milieu-impact van Bouwmaterialen

De bouwsector maakt momenteel veelvuldig gebruik van minerale producten zoals cement en beton, staal, glas, (bak)steen, gips, aluminium, en petrochemische producten zoals kunststofkozijnen, PVC-leidingen, PUR/PIR-isolatie, folies, EPS-isolatie, polyestercomposieten, enz. Deze materialen worden vervaardigd uit eindige grondstoffen en hebben hoge milieu-impact in verschillende categorieën zoals global warming, verzuring, ozon, enz.

Wat is de CO2 voetafdruk? De Bouwmaterialen Piramide

Het onderstaande overzicht van bouwmaterialen toont de hoeveelheid CO2 uitstoot als gevolg van de productie van deze materialen. Er wordt gemeten in “CO2-equivalenten” (bron: CINARK, Centre for Industrialised Architecture). Om de invloed van alle broeikasgassen te kunnen optellen, rekent men emissiecijfers om naar CO2-equivalenten. De omrekening is gebaseerd op het “Global Warming Potential” (GWP), de mate waarin een gas bijdraagt aan het broeikaseffect. Eén kg CO2-equivalent staat gelijk aan het effect dat de uitstoot van 1 kg CO2 heeft. Zo staat de uitstoot van 1 kg methaan gelijk aan 25 kg CO2-equivalenten.

Wat is Global Warming Potential?

Global Warming Potential staat voor Aardopwarmingsvermogen. Het is een aanduiding voor de mate waarin een broeikasgas kan bijdragen aan de opwarming van de aarde. De gebruikte afkorting is GWP (Global Warming Potential). Het is een relatieve maat, die het aardopwarmingsvermogen van een broeikasgas aangeeft vergeleken met dat van koolstofdioxide (CO2). Ofwel: het opwarmingsvermogen in een periode van 100 jaar van 1 kg van het gas ten opzichte van 1 kg CO2. 

Naast koolstofdioxide (CO2) worden ook andere broeikasgassen meegeteld. Dit zijn lachgas, methaan en de fluorhoudende gassen. Om de invloed van de verschillende broeikasgassen te kunnen optellen, worden de uitstootcijfers omgerekend naar CO2-equivalent.

Deze piramide toont de bijdrage van 1 kg bouwmateriaal aan het broeikaseffect – gedurende de levenscyclus. Hierin valt af te lezen dat aluminium by far de grootste boosdoener is. Voor elke kg aluminium wordt meer dan 10kg CO2 equivalenten geproduceerd. Het materiaal draagt dus fors bij aan de opwarming van de aarde. 

Hout, hennep en stro: een negatieve CO2 uitstoot!

In een CO2 voetafdruk analyse bepaal je de uitstoot van broeikasgassen (uitgedrukt in CO2 equivalenten) tijdens de gehele levenscyclus van een materiaal. Van wieg tot graf; van groei, oogst, productie, transport, gebruik tot en met einde levensduur. Bomen (hout) en gewassen (hennep en stro) slaan CO2 op tijdens de groeifase. Dankzij een relatief lage CO2 uitstoot tijdens productie van bouwmaterialen uit hout, hennep en stro hebben deze een negatieve CO2 impact over de gehele levensduur. Het zijn daarmee interessante materialen om mee te bouwen.

Duurzame bouwmaterialen

Er zijn dus materialen die meer CO2 opnemen dan uitstoten gedurende de levenscyclus van het materiaal. Deze bouwmaterialen hebben een negatieve voetafdruk. En dat is positief. Maar of een bouwmateriaal ook daadwerkelijk duurzaam is, dat hangt van meer factoren af dan de CO2 voetafdruk. Zo heeft het materiaal MDF (een constructief plaatmateriaal van hout) een negatieve CO2 footprint. Maar het materiaal kan het giftige formaldehyde bevatten en uitstoten, slecht voor de gezondheid van de mens. Ook is het materiaal niet tot nauwelijks te recyclen einde levensduur. Dit zijn aspecten die je ook in ogenschouw moeten nemen om de duurzaamheid van het materiaal te bepalen.

Duurzame isolatiematerialen

Momenteel bestaat bijna 50% van de verkochte isolatiematerialen uit PIR, PUR en EPS isolatie. Deze materialen hebben een beroerde voetafdruk. De rest wordt uitgemaakt door steenwol en glaswol. Maar hoe mooi zou het zijn als we meer isolatiemateriaal gaan toepassen in de bouw, gemaakt van stro (-1,28), houtvezel (-1,10) of bijvoorbeeld schapenwol? Er is hier nog een wereld te winnen.

Het nut van de piramide

Deze bouwmaterialen piramide geeft vooral een indicatie van de impact van een materiaal op de opwarming van de aarde. Neem je deze maatstaf als leidraad dan zie je dat biobased (biologische) bouwmaterialen de minste impact hebben, of zelfs een negatieve impact. Biologisch (biobased) bouwen met heeft de toekomst. 

Tabel 1. Energie en milieu-indicatoren voor verschillende bouwmaterialen (Asif, 2009)
GWP = Global warming potential; AP = Acidification potential; POCP = Photochemical ozone creation potential

Milieu-impact van Hout en Hernieuwbare Producten

Hout en andere hernieuwbare producten scoren aanzienlijk beter. Ze kunnen duurzaam worden gewonnen door productie (landbouw en bosbouw) en natuurlijke aanwas of afzetting (bijv. klei, zand), zonder onomkeerbare uitputting van de grondstof. Hout heeft een lage energie-inhoud, en de milieu-impact is over het algemeen veel gunstiger in vergelijking met andere materialen.

Overwegingen voor een Volledige Milieuanalyse

Een volledige milieuanalyse moet alle milieu-impactfactoren overwegen, waaronder fijnstof, eutrofiëring en de impact van onderhoud (bijvoorbeeld schilderen elke 5 jaar). Voor circulair bouwen is het ook belangrijk rekening te houden met wat vrijkomt bij renovatie en sloop van gebouwen en hoe deze materialen opnieuw kunnen worden ingezet, al dan niet op een hoogwaardige manier.

Circulair Bouwen en Trends in Ecologisch Bouwen

De bouwsector draagt ongeveer 40% bij aan het totale volume afval in Nederland (Biesboer, 2016). Om duurzamer te worden, zijn er verschillende benaderingen in de bouw. Circulair bouwen staat momenteel centraal als een aanpak om te voldoen aan de gestelde klimaatdoelstellingen. Het hoofddoel van circulair bouwen is het realiseren van oneindig hergebruik van eindige grondstoffen, die in een kringloop kunnen worden toegepast (bijvoorbeeld staal en aluminium). De energiekosten voor de scheiding en zuivering van gemengde grondstoffen voor hergebruik moeten efficiënt worden georganiseerd en kunnen concurreren met nieuw ontgonnen grondstoffen.

Bijna al het vrijkomende bouw- en sloopafval (97%) wordt hergebruikt, hoewel grotendeels op een laagwaardige manier. Voor veel bouwmaterialen (zoals cement en beton, kunststoffen) is hoogwaardig hergebruik van gemengd puin na de sloop van een gebouw een uitdaging omdat het momenteel economisch niet haalbaar is om de grondstoffen terug te winnen met behoud van de oorspronkelijke kwaliteit. 'Urban mining', zoals toegepast door het bedrijf New Horizon, betekent gecontroleerde ontmanteling van gebouwen met behoud van de waarde van de grondstoffen, om hoogwaardig hergebruik mogelijk te maken. Hernieuwbare biobased bouwgrondstoffen kunnen ook worden hergebruikt of na hun functionele levensduur worden ingezet voor de opwekking van CO2-neutrale energie.

Het idee van circulair bouwen bouwt voort op het Cradle to Cradle (C2C) principe (McDonough, 2002), dat een aanzienlijke impact heeft gehad op het denken over duurzaam bouwen. Het motto is om materialen volledig te hergebruiken en de kringloop te sluiten, waarbij het gebruik van hernieuwbare bouwgrondstoffen niet per se een prioriteit is. Er zijn echter kritiekpunten geuit over de praktische haalbaarheid van C2C-doelstellingen en de onduidelijkheid rond certificeringscriteria, wat de toegankelijkheid van het gedachtegoed niet positief heeft beïnvloed (Verdonk, 2010).

Belangrijk voor circulair bouwen is het ontwerp van nieuwbouw, waarbij rekening wordt gehouden met mogelijkheden voor zo hoogwaardig mogelijk hergebruik van bouwdelen na hun functionele gebruiksfase. Veel gebouwen worden namelijk vroegtijdig gesloopt, nog voordat ze het einde van hun technische levensduur hebben bereikt, vanwege andere functionele eisen. Een illustratief voorbeeld van het gecascadeerd gebruik van bouwmaterialen is het gebruik van hout in achtereenvolgens: vloerbalk, vloerplank (2x), kozijn, spaanplaat, vezelplaat, en uiteindelijk energieterugwinning (Didde, 1997; Fraanje, 1998).

Bouwmaterialen en Binnenklimaat

Het binnenhuisklimaat heeft een aanzienlijke invloed op het welzijn en de gezondheid van de moderne mens, vooral omdat een groot deel van de tijd binnenshuis wordt doorgebracht. Met de toenemende luchtdichtheid van gebouwen wordt de ventilatie steeds belangrijker. De keuze van bouwmaterialen, de verwarmingsmethode en de luchtverversingsinstallaties hebben een significant effect op hoe comfortabel een binnenruimte wordt ervaren. De hoge eisen aan energiezuinig bouwen hebben ook invloed op de vochthuishouding en het binnenklimaat.

Biobased materialen, zoals hout, natuurvezel-kalk, cellulose- en natuurvezelisolatie, worden positieve vochtregulerende eigenschappen toegeschreven, wat resulteert in een aangenamer binnenklimaat (Latif et al., 2015). Hennepvezel vertoont ook een antibacteriële werking (Khan, 2014). Bovendien worden akoestische isolatie en trillingsabsorptie genoemd als technische voordelen van verschillende biobased producten.

In kantoren worden ook steeds vaker groene plantenbinnengevels en verticale tuinen toegepast om het binnenklimaat te verbeteren. Voorbeelden hiervan zijn te vinden bij Aliander in Duiven, Geelen Counterflow in Haelen, en Krinkels Group in Breda.

Definitie van Circulair Bouwen volgens de Transitieagenda

Circulair bouwen betekent het ontwikkelen, gebruiken en hergebruiken van gebouwen, gebieden en infrastructuur, zonder natuurlijke hulpbronnen onnodig uit te putten, de leefomgeving te vervuilen en ecosystemen aan te tasten. Bouwen op een wijze die economisch verantwoord is en bijdraagt aan het welzijn van mens en dier. Hier en daar, nu en later.

Earthships in Nederland

In navolging van architect Mike Reynolds worden in Nederland zogenaamde "earthships" gebouwd. Het doel is om ecologische huizen te realiseren die volledig zijn opgetrokken uit hergebruikte materialen, zoals autobanden en flessen, en die zelfvoorzienend zijn qua energie. Dergelijke projecten vergen echter veel extra voorbereiding en inzet van vrijwilligers en zijn minder geschikt voor reguliere bouwprojecten. Ook is het hergebruik van industriele reststromen zoals autobanden en kunststof kozijnen of golfplaten misschien een goed idee in een stedelijke omgeving, in het buitengebied kan beter worden gebouwd met biobased en andere schonere bouwmethoden uit respect voor de directe omgeving.