Duurzaamheidsstrategie
CIRCULARITEIT ALS UITGANGPUNT IN HET ONTWERP
Ontwerpen en uitvoeren van conventionele woningbouw is normaliter gebaseerd op twee aspecten: kosten en kwaliteit van het ontwerp. Het ontwerp met de laagste kosten en de beste kwaliteit wordt veelal gekozen. Voor het paviljoen is duurzaamheid als derde aspect integraal meegenomen vanaf het begin. Door dit uitgangspunt en de uitwerking hiervan over de drie fases is The Natural Pavillion in alle opzichten zeer duurzaam.
De aanpak heeft geleid tot een volledig demontabel en herbruikbaar paviljoen dat bestaat uit 95% natuurlijke materialen en een minimale milieu-impact. De CO2- en stikstofuitstoot zijn met wel 80% teruggedrongen. Daarnaast zorgt het gebruik van natuurlijke materialen voor een gezonde leefomgeving en een positief effect op de gezondheid. Hiermee is The Natural Pavilion een biobased gebouw mét de hoogst haalbare circulariteitsprestatie op dit moment. Dat is ook te zien in het overzicht hieronder hoe de R-ladder is toegepast. De mate van circulariteit wordt namelijk geduid in de R-ladder. Hoe hoger op de ladder, des te minder impact.
Hoe is dit precies gedaan bij het ontwerp? En wat kan je tijdens de gebruiksfase zien in het paviljoen aan duurzaamheid? En wat gebeurt met het paviljoen na de Floriade? Bij al deze fasen staat duurzaamheid centraal.
1. DUURZAAMHEID AAN DE TEKENTAFEL
Het doel van het paviljoen is een zo laag mogelijke milieu impact te behalen met materialen die een gezondst mogelijk binnenklimaat creëren. Voor het minimaliseren van de milieu impact zijn een aantal strategieën, zogenoemde circulaire strategieën, toegepast. In circulaire strategieën behouden materialen zo lang mogelijk hun waarde en het concept afval bestaat niet.
Materialisatie met lage milieu impact
Het ontwerp is volledig gedaan in BIM. Tegelijkertijd is een parametrisch milieu impact monitor gekoppeld aan het ontwerp in BIM. Hiervoor is de Houtkern Materialen Identificatie Methode ontwikkeld. De Houtkern Materialen Identificatie Methode wordt gebruikt om de geselecteerde materialen te toetsen op maximale circulaire en duurzame waarden. Hierdoor is het voor de architect direct inzichtelijk wat de impact is van het materiaal die zij of hij toepast. Dit is een voorbeeld van R1: Rethink.
De ingenieurs van het paviljoen hebben de strikt noodzakelijke materiaal hoeveelheden berekend die benodigd zijn voor het gebouw en de constructie. Daarnaast is mede dankzij het parametrisch ontwerpmodel een gebouw gerealiseerd dat na demontage ook in andere configuraties kan worden teruggeplaatst. Dit is een goed voorbeeld van de Reduce strategie (R2) op de R-ladder.
Gebouw-als-een-service: een circulair businessmodel
Het gebouw is tijdelijk op de Floriade en blijft in eigendom van de ontwikkelaar. The Natural Pavilion wordt na de Floriade Expo gedemonteerd- en op andere plekken opnieuw gemonteerd. Dit kan zowel in dezelfde als in een aangepaste vorm. De circulariteit van The Natural Pavilion manifesteert zich sterk in de modulariteit en losmaakbaarheid van het ontwerp en is op elk niveau terug te vinden; de fundering en constructie, de gevel, de indelingen en de eventuele installaties. Het parametrisch ontwerp- en ontwikkelproces evenals de industriële productiewijze is herkenbaar wanneer je door het gebouw loopt. Je kunt de modules herkennen aan de abstracte, lijnvormige pilaren en dwarsbalken: iedere module heeft de vorm van een kubus. Dit is een goed voorbeeld van R3: re-use van materialen.
2. DUURZAAMHEID TIJDENS DE BOUW EN HET GEBRUIK VAN HET PAVILJOEN
Tijdens de bouw en de gebruiksfase zijn nog meer circulaire strategieën toegepast zoals industrialisering van het bouwproces, innovatieve installaties in het paviljoen en een lage milieu impact fundering onder het paviljoen.
Industrialisering van het bouwproces
De modules zijn gebouwd in de fabriek en dit leidt tot vele malen efficiënter werken. De onderdelen van het gebouw worden uit het BIM-model geüpload en gemaakt in de fabriek door de computergestuurde robotarmen. Hierdoor is een minimale foutmarge en optimaal materiaalgebruik gegarandeerd. Inkoop van materiaal is minimaal, omdat in de fabriek een standaardproces wordt uitgevoerd. Dit leidt tot wel 20% reductie van bouwafval op de bouwplaats.
Verkorte bouwtijd op de bouwplaats
Doordat de houten modules kant-en-klaar worden geleverd uit de fabriek, wordt de bouwtijd op de bouwplaats sterk verkort. Dit betekent inherent een verminderde inzet van de zware machines op de bouwplaats en dus een flinke besparing van brandstoffen. Daarnaast scheelt dit kosten in de huur en gebruik van deze machines.
Innovatieve natuurlijke installaties
Er is kritisch gekeken naar de benodigde installaties tijdens het gebruik van het paviljoen op de Floriade. Er is een zogeheten binnen-buiten-klimaat gecreëerd. Met zo weinig mogelijk technologie worden natuurlijke processen ingezet om het binnenklimaat te reguleren. Een voorbeeld hiervan is de koppeling van natuurlijk opgewekte energie met de klimaatinstallatie. Door deze koppeling kan het gebouw op een natuurlijke wijze verwarmd en / of gekoeld worden waardoor een verwarming- en/of koelinstallatie overbodig is. En al de energie die resterend nodig is, wordt opgewekt door zonnepanelen op het dak. Deze zijn omringd door een groen dak, hierdoor leveren de zonnepanelen een verbeterd rendement. Lees hier meer over de innovaties rondom de installaties.
Fundering van het paviljoen
Ook is vernieuwend aan de slag gegaan bij de fundering. Fundatie heeft gewoonlijk een hoge milieu impact omdat deze worden gemaakt van beton. Omdat het gebouw relatief licht in gewicht is door de houten constructie, is een houten fundering aangebracht. Normaliter heeft dit echter de gewoonte te gaan rotten op de grondwaterstand. Bij het funderen zijn verschillende experimenten gedaan om dit rottingsproces te voorkomen, lees hier meer.
Waterbuffering en groen in het paviljoen
De waterbuffering in het gebouw gebeurt op een natuurlijke manier via een zogeheten wadi. Een wadi is een soort lege vijver met begroeiing waar regenwater kan worden opgeslagen en op een natuurlijke manier wordt opgenomen door de begroeiing en de bodem. Daarnaast wordt regenwater op het dak tijdelijk opgevangen waardoor het vertraagd wegstroomt. Meer weten over het aangebrachte groen en de waterstromen in het paviljoen? Lees hier.
Natuurlijke materialen voor een gezond binnen- en buitenklimaat
Veel biobased materialen leveren tevens een positieve bijdrage aan het binnenklimaat tijdens gebruiksfase. Zo nemen biobased materialen vocht op uit binnenruimten, waar gewoonlijk andere materialen dit niet doen. Hierdoor is de luchtvochtigheid op een natuurlijke manier gereguleerd. Daarbij zijn het in de regel vriendelijk ogende materialen, die sfeer geven aan een ruimte en een bewezen stressverminderende werking te hebben op de gebruikers.
3. DUURZAAMHEID NA DE FLORIADE
Tenslotte zijn allerlei circulaire strategieën toegepast om bij einde levensduur van het paviljoen circulariteit te waarborgen. Om ervoor te zorgen dat de materialen in het paviljoen na de Floriade worden hergebruikt, zijn verschillende maatregelen toegepast. Zo krijgen de materialen een tweede leven na de Floriade en behouden deze materialen hun waarde:
Losmaakbaarheid door droge verbindingen
Om de modules van het gebouw te kunnen demonteren na de eerste levenscyclus is enkel gebruik gemaakt van droge verbindingen. Hierdoor verzekeren we een gemakkelijke demontage zonder dat materialen en modules kwaliteit verliezen door bijvoorbeeld verlijming of metselwerk. Dit draagt significant bij aan de hergebruik stap; R3 Re-use.
Daarnaast, gedurende de levensduur van een product moeten slijtagegevoelige onderdelen vervangen kunnen worden. Daarom zijn de modules van The Natural Pavillion zo in elkaar gezet dat ze reparabel zijn. Deze eigenschap vereist losmaakbare, ‘droge’, verbindingen. Hierdoor kunnen versleten of defecte delen eenvoudig vervangen worden zonder dat het hele gebouw of een hele module gesloopt hoeft te worden. Hierdoor kan er langer gebruik worden gemaakt van het onbeschadigde materiaal; nog een stap verder in de circulariteit. Dit is een voorbeeld van R4: mogelijk maken tot repareren van onderdelen van een gebouw.
Materialenpaspoort
Een materialenpaspoort is een document waar alle gebruikte materialen en producten in het paviljoen zijn opgenomen. Daarnaast beschrijft het paspoort hoe de materialen de modules gemonteerd zijn – en gedemonteerd kunnen worden. Dit document vormt dus eigenlijk het recept voor de op- en afbouw van het gebouw. Hiermee wordt de circulariteit van het gebouw opgeslagen en gewaarborgd en weet een ieder hoe het gebouw te gebruiken. Lees hier meer over het materialenpaspoort.
Al deze duurzaamheidsaspecten van The Natural Pavilion zijn te plaatsen binnen grote duurzaamheidstransities. Deze transities zijn: de biobased bouwen transitie, de circulaire bouweconomie en circulaire businesscase.
BIOBASED MATERIALEN
Wat zijn biobased materialen? ‘Biobased’ is de verzamelnaam voor grondstoffen die letterlijk groeien in de natuur, ook wel hernieuwbare materialen genoemd. Het zijn bouwmaterialen die worden gekweekt of worden gemaakt van natuurlijke reststromen. De eigenschappen van deze materialen zijn zeer geschikt voor de woningbouw. The Natural Pavilion bestaat uit meer dan 95% uit biobased materialen. De toegepaste biobased materialen zijn geselecteerd met het oog op opschaalbaarheid en geschiktheid voor industrialisatie.
Biobased materialen dragen bij aan een fijn leefklimaat
Veel biobased materialen leveren een positieve bijdrage aan het binnenklimaat door de opname van vocht uit binnenruimten. De luchtvochtigheid wordt op een natuurlijke manier gereguleerd. Ook hebben bepaalde biobased materialen een goede isolerende of verkoelende werking op binnenruimten. Daarbij zijn het in de regel vriendelijk ogende materialen, die sfeer geven aan een ruimte.
Vermindering van emissie: stikstof-arm & CO2 opname in plaats van CO2 uitstoot
Milieu impact bestaat uit vele factoren. Zo is CO2 uitstoot een negatieve milieu impact omdat dit bijdraagt aan opwarming van de aarde. Ook stikstofuitstoot heeft een negatieve milieu impact. Heel Nederland is bekend met de stikstofcrisis waardoor natuurlijke kringlopen worden verstoord.
Biobased materialen hebben een lage milieu impact. Dit komt omdat deze materialen CO2 opnemen tijdens de groei. Daarnaast zijn deze materialen veel lichter dan conventionele bouwmaterialen. Hierdoor is minder energie nodig tijdens het transport en de bouw van deze materialen. Dit aspect zorgt naast een vermindering van CO2 emissie tevens voor een vermindering van stikstofuitstoot.
In de praktijk blijkt dat de bouwindustrie het lastig vindt om te bouwen met biobased materialen. Biobased materialisering staat centraal in het paviljoen om te laten zien dat deze materialen toekomst hebben in de woningbouw. The Natural Pavilion laat zien hoe mooi en comfortabel het is om te wonen in een gebouw dat is gemaakt van uitsluitend natuurlijke producten. Tevens staan veel leveranciers in de biobased industrie klaar om op te schalen.
EEN CIRCULAIRE BOUWECONOMIE EN R-LADDER
De essentie van de circulaire economie, en specifiek van de circulaire architectuur, is dat bouwproducten en -materialen niet langer een lineaire levensduur met een begin en einde hebben. Een circulaire economie betekent dat producten, componenten en materialen opnieuw worden ingezet met behoud van kwaliteit: ‘gebruik’ in plaats van ‘verbruik’:afval bestaat niet. De processen die daarvoor nodig zijn mogen niet schadelijk zijn voor de gezondheid en/of het milieu en de energie input komt uit hernieuwbare energiebronnen.
Waardebehoud van materialen, een van de belangrijkste aspecten van de circulaire economie, zijn door de Ellen MacArthur foundation vastgelegd in een strategisch framework: de R-ladder. Om de hoogst haalbare circulariteitsprestatie te behalen is dit strategisch raamwerk toegepast in het ontwerp-, bouw- en gebruik-, en einde levensfase van The Natiural Pavillion.
Het downcycling van beton is een goed voorbeeld van hoe het niet moet volgens deze ladder. Als gebouwen worden afgebroken, wordt het puin gebruikt als fundering voor de wegenbouw. Dit wordt vaak gemixt met ander materiaal, dat vrijkomt bij sloop, denk aan bewapening en plastic van kabelomhulsels. Dit is zonde, aangezien beton een hoogwaardig bouwmateriaal is. Beton behoudt meer zijn waarde als deze één op één wordt hergebruikt in de woningbouw.
R-LADDER
(R1) Re-think & re-fuse – de circulaire strategie op de R-ladder begint met het overdenken van toepassingen van materialen en materiaalstromen intensiever en efficiënter inzetten. Immers: voorkomen is beter dan genezen. Alle toepassingen van de R1 strategie in het paviljoen:
Impactvermindering van materialen door de Materialen Identificatie Methode.
Door tijdens de ontwerpfase continu de zeven stappen te doorlopen wordt de maximale circulaire waarde gewaarborgd. Zo is een lijst opgesteld met materialen van grote impact naar kleine impact, op basis van Life-Cycle-Analysis (LCA) gegevens. Deze zijn gekoppeld aan het BIM-ontwerp. Op deze manier is het mogelijk om materialen te vervangen in het ontwerp, opdat deze een lagere milieu impact hebben. Deze alternatieven worden vervolgens afgestemd met de architect, leverancier en ontwikkelaar. Hieronder zijn de verschillende stappen van de Houtkern Materialen Identificatie methode laten zien.
(R2) Re-duce – het doel van reduceren van materiaalgebruik is het verminderen van milieu impact. Dit kan door materialen met een hoge milieu impact te vervangen door materialen met een lage impact. En door het gebruik van materialen te minimaliseren. Alle toepassingen van R2 zijn:
– Industrialisering van het bouwproces
– Waterbuffering en groenvoorziening
– Innovatieve installaties
– Duurzame fundatie
– Biobased materialisering.
(R3) Re-use – het doel van het hergebruiken van materialen is zo min mogelijk energie te steken in het hergebruiken van materialen. Veelal vraagt bewerking van materialen energie. Hoe meer bewerking gedaan moet worden, des te meer energie nodig is.
Deze stap in de ladder is gedaan met gerecycled glas. Dit glas is gekomen uit een ander gebouw in Den Haag. Dit is gecombineerd met material driven design: de kozijnen zijn ontworpen op de maat van het glas dat beschikbaar is.
Daarnaast is het demontabele ontwerp met de droge verbindingen een cruciale facilitator in het hergebruik van alle modules, producten en materialen in het paviljoen. (R4) Repair, refurbish, remanufacturing en repurpose. Deze strategieën in de praktijk zijn: het toepassen van een materialenpaspoort en gebruik van droge verbindingen.
EEN CIRCULAIRE BUSINESSCASE
Bij een circulaire bouweconomie gaat het om het behoud van waarde van materialen, die je gebruikt. Dit is normaliter geen onderdeel van een bouwproject. Bij een bouwproject wordt een scope en begroting opgesteld voor stichtingskosten. Het gebouw wordt ‘afgeschreven’ en het materiaal heeft aan het eind van een afgesproken termijn (de levenscyclus van een gebouw) geen waarde meer.
Bij een circulaire bouweconomie wordt juist gestreefd naar een zo groot mogelijke waardebehoud van materialen om milieuimpact te verminderen en grondstoffen te houden in de waardeketen. Daarom moet zowel materiaalverbruik als milieuimpact meegenomen worden in de kosten en baten van een bouwproject. Om dit te kunnen doen, is het van belang om integraal te kijken naar de kosten van een project. Hierbij verbreden we de kijk op investeringskosten van één levenscyclus naar volgende levenscycli.
Voor The Natural Pavilion is de situatie een uitdaging. Het Floriade terrein heeft een tijdelijk gebouw nodig voor 6 maanden, om een expositie in te huishouden. De Floriade wilde geen eigenaar worden van het gebouw: de ontwikkelaar en bouwconsortium blijft eigenaar van het gebouw.
De circulaire businesscase van The Natural Pavilion is daarom uitgewerkt in drie pijlers:
1) Noordereng Groep en consortium blijven eigenaar van het gebouw. Het gebouw zal na 6 maanden verplaatst worden naar een nieuwe locatie. Daarom is het gebouw volledig demontabel gebouwd. Het gebouw is gemakkelijk in- en uit elkaar te halen en via regulier transport te verplaatsen.
2) Het gebouw is flexibel ingericht: nieuwe functies kunnen gemakkelijk ingepast worden in het ontwerp. Wanden kunnen eruit gehaald worden en installaties zijn demontabel toegepast. Dit maakt het mogelijk om het paviljoen, na de expositie, een andere functie te geven. Denk bijvoorbeeld aan educatie doeleinden.
3) Er zijn verschillende afspraken gemaakt met leveranciers van materialen. Als het paviljoen een nieuwe functie krijgt, waarvoor bijvoorbeeld bepaalde wanden niet meer nodig zijn, dan nemen de leveranciers de wanden weer in. Zij passen de materialen in nieuwe projecten weer toe. Zo zijn de producten ontworpen: deze kunnen gemakkelijk hergebruikt worden.
Dit maakt ook het economische model van The Natural Pavilion passend binnen een circulaire bouweconomie. Kwaliteit en waardebehoud zijn de basis van het paviljoen.
