Thuis in de toekomst

Onderzoeker aan het woord

Een veranderend klimaat, schaarste van grondstoffen en een groeiende druk op de woningmarkt: het dwingt de bouw- en infrastructuursector tot duurzame en innovatieve oplossingen. In het kennis- en innovatiecentrum BuildinG wordt er op allerlei vlakken gewerkt om deze oplossingen te kweken, bouwen, onderzoeken, testen en optimaliseren.

Programmamanager Jelle Pama vertelt over deze uiteenlopende projecten tijdens een rondleiding door het gebouw en proeftuin van BuildinG, gelegen op de Zernike Campus. BuildinG is onderdeel van de Hanze en is gekoppeld aan Kenniscentrum NoorderRuimte.

BuildinG werd in 2017 opgericht door Economic Board Groningen en de Hanzehogeschool, in samenwerking met TNO en Bouwend Nederland. Sinds dit jaar is BuildinG eigendom van de Hanzehogeschool waarbij de inhoudelijke programmering wordt ingevuld door Kenniscentrum NoorderRuimte (KCNR). Verschillende partners uit het bedrijfsleven en de overheids- en kennisinstellingen werken hier samen aan nieuwe ideeën en onderzoek. BuildinG realiseert binnen vijf verschillende thema’s impactvolle bouw- en infrainnovaties. Pama: ‘Ons doel is om de regio een beetje beter te maken. Dat we duurzamer en efficiënter aan de toekomst kunnen bouwen. Die eerste stappen zetten we hier.’

Impact

Impact 1: Onderzoek wordt ter plekke getest, geoptimaliseerd en gereed gemaakt voor innovatieve oplossingen in de maatschappij.
Impact 2: Door samen te werken met bedrijven, overheids- en kennisinstellingen en betrokkenen uit de samenleving ontstaat een unieke kennisdeling die direct impact maakt op de bouw- en infrasector.

Betrokkenen

Jelle Pama (Programmamanager BuildinG), Piet Zijlstra (Projectleider Klimaatadaptatie & Biobased Circulair Bouwen), Kim Bode (Projectleider Kennisplatform BuildinG), Ineke van der Leij (Office Coördinator BuildinG), Remco Hulst (Projectleider Kenniscafés Aardbevingen), Annemarieke Aarts (Projectleider Regionaal Bouwen aan Human Capital), Pieter Omlo (Onderzoeker Ruimtelijke Transformaties - Duurzaamheid), Ihsan Bal (Lector Aardbevingsbestendig Bouwen), Rozemarijn Veenstra (Onderzoeker bij het lectoraat Aardbevingsbestendig Bouwen).

Verduurzamen: Innoveren begint bij kennisdeling

BuildinG (Build in Groningen) ademt innovatie. Het Fieldlab laat studenten, bedrijven en onderzoekers kennismaken met duurzame innovaties voor de gebouwde omgeving. Jelle Pama: ‘Innoveren begint bij kennisdeling. Door in gesprek te gaan en ervaringen te delen komen we tot mooie, nieuwe inzichten. Alleen samen bouwen we aan een klimaatadaptieve en toekomstbestendige regio.’

Slimmer omgaan met bestaande materialen

Tijdens een rondleiding vertelt programmamanager Jelle Pama over de verschillende projecten binnen BuildinG en de noodzaak van innoveren in de bouw- en infrasector. ‘Het is tijd voor een andere aanpak. We zien dat de bouw tegenwoordig verantwoordelijk is voor zo’n 40 procent van al het afval in Nederland. Om de overbelasting van bouwmaterialen terug te draaien, onderzoeken wij, onder andere, alternatieve grondstoffen. Zo kun je materialen als vlas of hennep gebruiken voor isolatie en beplating. Maar ook schuimglas – glas wat niet meer de kwaliteit heeft om gerecycled te worden – kan omgetoverd worden tot licht én stevig opvulmateriaal.’

Schakels verbinden

Dit is slechts één van de vele onderzoeken die er binnen BuildinG gedaan wordt. ‘In ons Fieldlab zetten we onderzoek om in tastbare- én meetbare proefopstellingen. Door samen te werken met het bedrijfsleven, de kennis- en overheidsinstellingen, onderzoekers en studenten realiseren we vernieuwende technieken.’ Maar, zo benadrukt Jelle, het draait meer dan alleen om de techniek an sich. ‘De hele bouw- en infraketen moet vernieuwen. Van de boeren tot productleveranciers en van de bouwers tot de financiers: iedereen moet meebewegen in de transities en uitdagingen van deze tijd. Bij BuildinG zetten we stappen door deze schakels samen te brengen. Zo komen innovaties tot leven.’

Ook deze projecten zijn onderdeel van het thema Verduurzamen:

Klimaatadaptatie: De levensduur van stadsbomen verlengen met een innovatief kratjessysteem

Een mooi voorbeeld van zo’n toegepaste innovatie wordt geschetst door Piet Zijlstra, projectleider Proeftuinen bij BuildinG. Binnen het thema klimaatadaptatie ontwikkelde hij samen met zijn team een kratjessysteem voor het bewateren van boomwortels diep in de grond. De onlangs aangeplante bomen op de Grote Markt in Groningen zijn al met deze zogeheten boomgroeiplaatsen versterkt. ‘Met dit systeem kunnen we in natte periodes water opvangen en bij droogte de boomwortels constant van vocht en zuurstof voorzien.’

Innovatief irrigatiesysteem

Piet Zijlstra is al ruim vier jaar betrokken bij BuildinG en is gespecialiseerd in civiele techniek en ruimtelijke ontwikkeling. Vanuit deze achtergrond werkt hij aan klimaatadaptieve oplossingen om duurzamer met onze kostbare grondstoffen én omgeving om te gaan. Het kratjessysteem is daar één van. Piet licht toe: ‘In steden zien we dat bomen vaak niet ouder worden dan twintig jaar. Hun wortels hebben geen ruimte om te groeien en snakken naar water in tijden van droogte. Ons systeem reguleert de vochtbalans van boomwortels, op zo’n anderhalve meter diepte in de grond. Door middel van sensoren zorgt het systeem ervoor dat het vochtpercentage constant 18 procent is. Daar gedijt een boom het beste op. Een kleine maar impactvolle toepassing zodat bomen blijven groeien.’

Innoveren voor een klimaatbestendige regio

Piet benadrukt het belang van dit soort systemen. ‘Wat mij betreft is het morgen 2030 en overmorgen 2050. We moeten nu acteren. Met de opwarming van de aarde wordt de vraag naar dit soort oplossingen steeds urgenter. Door stadsbomen te voorzien van innovatieve bewateringssystemen garandeer je gezonde en hittebestendige omgevingen voor de toekomst. Het is belangrijk dat studenten meedenken en meebouwen aan dit soort systemen om kennis door te laten vloeien in het bedrijfsleven en de overheid. Zo kunnen we hopelijk samen het tij nog keren.’

Ook deze projecten zijn onderdeel van het thema Klimaatadaptatie:

Circulariteit: Slimmer omgaan met bestaande materialen

Even verderop in de innovatiehal van BuildinG zijn studenten druk bezig met het demonteren van een voormalig campusgebouwtje. Dit kleine gebouw fungeerde tot voor kort als opslagplek en stond op de nominatie om gesloopt te worden vanwege verval. Toen Pieter Omlo, onderzoeker Circulair Bouwen bij BuildinG, hiervan hoorde, greep hij in. Waarom deze materialen niet hergebruiken en als showcase neerzetten voor innovatieve, circulaire bouw?

Oude materialen vormen nieuwbouw

Pieter: ‘Bij BuildinG en Kenniscentrum NoorderRuimte zijn we telkens aan het kijken hoe we bouwprocessen duurzamer en meer circulair kunnen maken. Vanuit Campus Groningen ontstond het plan om nieuwe showcases – fysieke locaties – te bouwen om onderzoek en innovatie meer zichtbaarheid te geven. Zo ook voor de Minerva Showcase, een project rondom een werkatelier voor Academie Minerva. Voor de realisatie van deze showcase wilden we gebruik maken van bestaande materialen, geoogst uit het verouderde gebouwtje op de campus. Een volledig circulair gebouw dat wordt samengesteld in samenwerking met studenten van de Hanzehogeschool en het Alfa College.’

Toolbox voor de toekomst

Bij dit soort projecten kom je veel uitdagingen tegen, zo vertelt Pieter. ‘Het is ons doel om naast het circulair bouwen van de Minerva Showcase ook een toolbox te creëren voor toekomstige, soortgelijke projecten. Samen met de studenten stellen we vragen als: ‘Hoe bepaal je of een materiaal opnieuw bruikbaar is en op welke manier?’ ‘Hoe vlieg je een circulair ontwerpproces aan en wat kom je onderweg allemaal tegen?’ Door deze vragen en antwoorden te verzamelen voorkomen we valkuilen in de toekomst en leren we collectief van deze vernieuwingen.’ Tegelijkertijd gaan de demonteerwerkzaamheden door. Pieter: ‘De studenten zorgen ervoor dat de Minerva Showcase óók demontabel wordt, dus zonder nagels en kitwerk, bijvoorbeeld. Zo blijven onze innovaties ook circulair in de toekomst.’

Ook deze projecten zijn onderdeel van het thema Circulariteit:

Aardbevingen: Het gebruik van natuurlijke grondstoffen in de bouw remt de toenemende CO2-uitstoot

Naast het volledig circulaire campusgebouwtje wordt er binnen BuildinG nog meer onderzoek gedaan naar innovatieve bouwconstructies. Zo ook door Ihsan Bal, civiel ingenieur en lector binnen de onderzoeksgroep Aardbevingsbestendig Bouwen. Met zijn project Trust in Timber probeert hij onder andere meer bewustzijn te creëren voor het veilig en betrouwbaar gebruik van bio-based materialen, waaronder hout, in grote bouwconstructies.

Innovatieve triltafel

We komen Ihsan Bal tegen bij de zogenaamde triltafel: een tool binnen BuildinG die aardbevingstrillingen kan simuleren. Op deze triltafel – een apparaat met een oppervlakte van 6m2 – test Bal prototypes van gevels en bouwpanelen die versterkt zijn met hout. Dit natuurlijke materiaal is namelijk een oplossing om onze groeiende CO2-voetafdruk te reduceren én klimaatadaptief en aardbevingsbestendig te bouwen. Zo vertelt Bal: ‘Traditionele bouwmaterialen zoals staal en beton eisen veel meer energie dan bio-based materialen zoals hout. Het probleem is alleen dat hout nog niet vertrouwd genoeg is in de bouw en nog veel variatie kent wat betreft stevigheid. Met ons project Trust in Timber onderzoeken we massief, bewerkt hout wat wél de stevigheid kan bieden in grote bouwconstructies. Een stap in de richting van CO2-neutraal bouwen.’

Aardbevingsbestendig bouwen

Zo werden er al verschillende bouwprojecten gerealiseerd waarbij er naast een betonnen kern veelal hout werd gebruikt als constructief bouwmateriaal. Bal licht de voordelen hiervan toe: ‘Als een gebouw van beton schade oploopt door trillingen, moet je de hele constructie verstevigen. Bij een houten constructie kun je makkelijker de schade lokaliseren en onderdelen vervangen. Het lichte en flexibele karakter van hout is een groot voordeel.’

Het doel is nu om nóg meer bedrijven en andere belanghebbenden bij dit onderzoek te betrekken. ‘We willen laten zien dat hout niet alleen een decoratief materiaal is om tiny houses mee te bouwen maar juist een zeer geschikt middel is om omvangrijke uitdagingen in de bouw mee op te lossen.’

Ook deze projecten zijn onderdeel van het thema Aardbevingen:

We willen laten zien dat hout niet alleen een decoratief materiaal is om tiny houses mee te bouwen maar juist een zeer geschikt middel om omvangrijke uitdagingen in de bouw mee op te lossen

Digitalisering: Kunstmatige intelligentie helpt ons om onderhoud aan infrastructuur te voorspellen

Een andere manier om de regionale CO2-uitstoot terug te dringen, is om meer in te zetten op onderhoud in plaats van nieuwbouw. Rozemarijn Veenstra, onderzoeker bij het lectoraat Aardbevingsbestendig Bouwen, onderzoekt hoe we scheurvorming kunnen monitoren door middel van kunstmatige intelligentie (AI). ‘Door AI-modellen te voeden met data over scheuren en afwijkingen in infrastructuur kunnen wij straks aan de hand van deze voorspellingen tijdig een dijk, brug of viaduct repareren. We moeten inzetten op dit soort slimme systemen om arbeidskracht en materialen te besparen.’

Extreem weer zorgt voor uitdagingen

Rozemarijn legt uit waarom digitalisering in de bouw- en infrasector zo belangrijk is. ‘We hebben tegenwoordig met steeds extremer weer te maken. De droge zomers en natte winters doen iets met onze constructies. Je ziet veen- en kleigrond inklinken, huizen uitzetten en asfalt inscheuren. Deze veranderingen vragen om slimme innovaties om grote schade tijdig tegen te gaan. Binnen mijn project gebruiken we AI om deze afwijkingen te analyseren en daarmee vroegtijdig in te grijpen wanneer schade dreigt.’

Monitoren en voorspellen

Hoe gaat AI dan te werk? Rozemarijn: ‘We voeden een AI-model continu met foto’s van scheurvorming in infrastructuur. Door dit veelvuldig te doen leert het model door middel van deep learning scheuren en ondergronden te herkennen. Hierdoor kan het model gaan voorspellen wanneer een scheur gevaarlijk wordt en hersteld moet worden. Erg belangrijk in deze tijd, waarin we zo min mogelijk nieuw willen bouwen op plekken waar oude infrastructuur nog gerepareerd kan worden. Met deze modellen kunnen we scheurvorming monitoren zonder maandelijks manuele inspecties uit te voeren. Het bespaart tijd, geld en uiteindelijk ook kostbare grondstoffen.’

Van project naar de praktijk

Het project van Rozemarijn is één van de vele onderzoeken in het thema digitalisering dat onder andere in samenwerking met Boris Baehre, docent Built Environment, wordt uitgevoerd. ‘De inzet van AI wordt steeds noodzakelijker om onze infrastructuur sterk en toekomstbestendig te maken. Door samen te werken met bedrijven, overheidsinstellingen en studenten blijft ons onderzoek niet alleen op papier staan maar vloeit het ook door in de regio.’

Ook deze projecten zijn onderdeel van het thema Digitalisering:

Samen de regio versterken

Programmamanager Jelle Pama vat onze rondleiding mooi samen: ‘De veelzijdigheid aan thema’s en projecten toont aan dat we op de goede weg zijn om duurzamer, slimmer en klimaatadaptiever onze regio te versterken. Kennisdeling is key: samen bouwen we aan een thuis in de toekomst.'