Hergebruik glas: onderzoek en toepassing bij The Natural Pavilion
Floatglas is een materiaal dat al meer dan zestig jaar veel wordt gebruikt in de bouw, voornamelijk als vulling voor ramen of gevelpanelen. Momenteel ondergaan de meeste gebouwen renovaties en worden de bestaande glaselementen afgedankt omdat ze niet voldoen aan de nieuwste energieprestatie-eisen. Hierdoor neemt de glasverspilling toe en groeit de behoefte aan nieuw glas. Echter, de productie van glas, noch de recycling ervan zijn duurzame processen. Dit gezien het gebruik van gasovens nodig hebben. Dit veroorzaak grote hoeveelheden aan CO2-emissies. Als ingenieur streef ik ernaar de ecologische voetafdruk van onze projecten tot een minimum te beperken, net als het minimaliseren van de hoeveelheid bouwmateriaal wat we gebruiken. Als het om glas gaat, denk ik dat hergebruik de enige manier is om dat te bereiken.
Hergebruik glas bij The Natural Pavilion
Toen The Natural Pavilion ter sprake kwam werd de mogelijkheid onderzocht om glas te hergebruiken voor de transparante delen van de gevel. The Natural Pavilion is een paviljoen gebouwd voor de Floriade Expo 2022 dat hoge eisen stelde aan duurzaamheid. Over het algemeen zijn er tal van eisen waaraan een gevel moet voldoen, zoals thermische prestaties, structurele geschiktheid of brandveiligheid. De uitdagingen om oud glas te verwerken in nieuwe gevelelementen zijn dan ook talrijk. Bij het duurzaamheidsgedreven gevelontwerp van het The Natural Pavilion is echter voor een onconventionele aanpak gekozen om 55 jaar oude glaspanelen die uit een kantoorgebouw in Den Haag zijn gehaald, opnieuw te gebruiken. Met name de gevel is ontworpen naar de maatvoering van de bestaande glaselementen in plaats van andersom. Zo werd 12.500 kilo glas hergebruikt, wat tot 2 ton CO2 bespaarde.
Onderzoek prestaties oud glas
De volgende uitdaging voor ABT is om de prestaties van oud glas grondig te onderzoeken, om het ook toe te passen in bestaande gebouwen met strengere ontwerpeisen. De grootste uitdaging bij het hergebruik van glas is het inschatten van de sterkte ervan na meerdere jaren gebruik. In tegenstelling tot andere materialen is de sterkte van glas geen materiaaleigenschap, maar wordt deze bepaald door de defecten die worden veroorzaakt door verwering, reiniging, onderhoud etcetera. Na een aantal jaren van blootstelling aan de natuurlijke omgeving groeien deze defecten en leidt dit tot dynamische vermindering van de sterkte. Om de reststerkte van oud glas te beoordelen, is het daarom essentieel om het te kwantificeren in termen van defecten.
Masterscriptie
De afgelopen maanden heb ik mijn masterscriptie uitgevoerd aan de TU Delft in samenwerking met ABT, met de titel “Methodologie voor de voorspelling van de sterkte van natuurlijk verouderd glas op basis van oppervlaktefoutkarakterisering”. Het doel van mijn project was om inzicht te krijgen in de prestaties van verweerd, oud glas, met de nadruk op het verband tussen de defecten en de reststerkte. Dus onderzocht ik het 55 jaar oude glas, dat werd gebruikt in The Natural Pavilion, samen met nieuw glas met vergelijkbare kenmerken, dat ik als referentie gebruikte. Tijdens een reeks niet-destructieve en destructieve tests kwam nuttige informatie naar voren over het type en de hoeveelheid schade aan het oppervlak van verweerd glas en de sterkte ervan.
Onderzoeksresultaten
Uit de tests bleek dat het oppervlak van het oude glas meerdere defecten vertoonde, terwijl het nieuwe glas soms weinig defecten vertoonde. Dit verschil in schade leidde tot een groot verschil in sterkte, waarbij het nieuwe glas ongeveer twee keer zo sterk was als het oude glas. Deze sterkteafname hangt echter sterk samen met de omstandigheden waaraan het glas gedurende zijn levensduur is blootgesteld, zoals weersverschijnselen en beladingsgeschiedenis. Een waardevol resultaat van dit onderzoek is de nieuwe methodologie die ik voorstelde voor de voorspelling van de reststerkte van oud glas, gebaseerd op oppervlaktedefecten. De methodiek bestaat uit twee delen; een defectdetectietest met de Traceit, een mobiele oppervlakteprofilometer, en de berekening van de sterkte op basis van de theorie van Linear Elastic Fracture Mechanics. Deze methodologie leidde tot een zeer nauwkeurige voorspelling van de gemiddelde sterkte van verweerd glas en tot een conservatieve voorspelling van de ontwerpsterkte.
Volgende stappen
Al met al levert dit onderzoek belangrijke wetenschappelijke informatie op over de prestaties van verweerd glas en, belangrijker nog, het brengt ons een stap dichter bij het hergebruik van glaspanelen. Nadat de basis is gelegd voor een diepgaand onderzoek op dit gebied, is de volgende stap het testen van glas van verschillende locaties en het werken aan de ontwikkeling van de methodologie op een niveau dat de toepassing ervan in de praktijk mogelijk maakt.
Tekst: Irene Sofokleous, afstudeerstagiair bij ABT in 2022
Contactpersoon ABT: Anna Eskes
