TU/e leidt project voor 's werelds eerste stedelijke 'Smart Circular Bridge'

In oktober 2016 bouwden studenten van de TU/e, TU Delft, Avans en de Eindhovense vakscholen een voetgangersbrug op de TU/e-campus. Het unieke aan deze brug was niet dat hij op de TU/e-campus werd gebouwd, maar dat hij werd gemaakt van een biocomposietmateriaal met onder meer vlas, en dat het 's werelds eerste biocomposietbrug was.

“Ik denk met veel plezier terug aan die brug”, herinnert Rijk Blok van de faculteit Built Environment van de TU/e zich. “Het was een spannende tijd voor alle betrokkenen bij het project, en een geweldige manier om de mogelijkheid van het maken van constructies van biocomposiet te verkennen.”

“Biocomposieten bieden een enorm potentieel voor een bio-based circulaire economie, vooral omdat vlas, in tegenstelling tot bijvoorbeeld hout, een snelgroeiende plant is”, zegt Blok. “Ze bieden ook een geweldige kans voor de bouwsector, die een enorme CO₂-voetafdruk heeft en een enorm verbruik van grondstoffen. Allebei die dingen moeten worden aangepakt.”

Volgende stap in Almere

Fast forward naar 2022: de Eindhovense onderzoeker leidt het EU-project 'Smart Circular Bridge'. “Dit project is de volgende stap, deze materialen staat een grote toekomst te wachten”, zegt Blok, optimistisch gestemd na de eerste helft van het project. “Met name de intensieve samenwerking tussen wetenschap, industrie en gemeenten heeft de ontwikkeling van materialen een flinke duw in de rug gegeven. Deze volgende stap wordt in Almere gezet.”

De voetgangersbrug in Almere is 15 meter lang en kan met gemak het gewicht van 275 mensen tegelijk dragen. Hij wordt gepresenteerd op de wereldtuinbouwtentoonstelling Floriade 2022 in Almere. De brug verbindt twee delen van de tentoonstelling.

“De bouw van de brug in Almere stemt ons optimistisch: we verwachten in de toekomst bruggen te kunnen bouwen met aanzienlijk grotere overspanningen en hogere belastingen”, zegt Patrick Teuffel van de TU Eindhoven, de lead partner in het internationale Smart Circular Bridge consortium.

Naast de 100 procent natuurlijke vlasvezels, zal ook de hars die gebruikt wordt om de vezels bij elkaar te houden zoveel mogelijk afkomstig zijn van niet-fossiele bronnen. Het aandeel biohars in de totale hoeveelheid gebruikte hars is 25 procent voor d]e eerste brug in Almere, maar het zal oplopen tot 60 procent of meer voor de vervolgbruggen. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van afvalproducten van de biodieselproductie en gerecyclede PET-flessen.

Een beetje hulp van AI

Het onderzoek naar biocomposieten is volop aan de gang en kan worden ondersteund door de reactie van de materialen in de brug real time te volgen. Om dit te bereiken, leveren bijna 100 sensoren in de brug informatie over het gedrag van het materiaal tijdens het dagelijks gebruik.

“Met de sensoren kunnen we de prestaties van het materiaal in specifieke situaties monitoren”, zegt Blok. “Hoe gedraagt de brug zich bijvoorbeeld als er 200 mensen tegelijk overheen lopen? Of wat gebeurt er tijdens verschillende seizoenen van het jaar en verschillende weersomstandigheden?”

Het monitoringsysteem registreert de structurele conditie van de brug: optische glasvezelsensoren meten materiaalspanningen, terwijl trillingssensoren zelfs de fijnste door wind veroorzaakte trillingen detecteren. Sensorgegevens worden vervolgens geëvalueerd met behulp van kunstmatige intelligentie om patronen in het materiaalgedrag te zoeken.

Ingenieurs kunnen met deze gegevens hun materiaalmodellen verfijnen om materialen te ontwerpen voor de hierop volgende bruggen, maar ook voor andere toepassingen zoals zuilen, gevelelementen en zelfs rotorbladen voor windturbines. Bovendien kunnen deze gegevens op elk moment door iedereen worden bekeken op een openbare website. 

Ontwerpen voor hergebruik

Met de circulaire economie in het achterhoofd onderzoeken de medewerkers van het project wat de beste manieren zijn voor het afvoeren van de brugmaterialen, als deze na vele tientallen jaren gebruik het einde van hun levensduur hebben bereikt.

“We kijken naar drie manieren om materialen te recyclen: mechanisch (onderdelen versnipperen en hergebruiken in nieuwe producten), chemisch (met behulp van pyrolyse om grotere moleculen af te breken tot kleinere moleculen), en biologisch recyclen met schimmels”, zegt Teuffel. “Het is belangrijk dat de levensduur van de materialen zo lang mogelijk is. Om dit te bereiken, wordt vanaf het begin van het project rekening gehouden met de end-of-life-opties.”

Consortium

Het project 'Smart Circular Bridge' is een consortium van 15 partners onder leiding van de Technische Universiteit Eindhoven. Het projectteam bestaat uit vijf universiteiten, zeven innovatieve bedrijven en drie gemeenten.

De eerste brug, die is opgezet op de internationale tuinbouwtentoonstelling Floriade in Almere, Nederland, gaat open op 22 april. Twee andere 'Smart Circular Bridges' voor voetgangers en fietsers worden gebouwd in Ulm- (Duitsland), en Bergen op Zoom, respectievelijk in 2022 en in 2023. Door deze intensieve samenwerking tussen wetenschap, bedrijfsleven en lokale overheden komt een veelheid aan innovaties op gang.

“Het project ‘Smart Circular Bridge’ gaat over veel meer dan de bouw van bruggen. Het is een levendig voorbeeld van hoe innovaties voor klimaatbescherming en circulaire economie met succes in gang kunnen worden gezet. En alleen al voor bruggen is het de moeite waard om alternatieve materialen te overwegen, want de komende jaren moeten er in Europa tienduizenden bruggen worden vervangen”, zegt Blok.

Plaats van de brug

De eerste 'Smart Circular Bridge' staat op de wereld tuinbouwtentoonstelling Floriade 2022. Het exacte adres is Archerpad 8, 1324 ZZ Almere, Nederland.

Volledige lijst van projectpartners

De leidende partner in het project ‘Smart Circular Bridge’ is de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) met Rijk Blok als hoofd van het project. Andere partners in het project zijn het Centre of Expertise Biobased Economy (NL), KU Leuven (BE), Universität Stuttgart (GER), Vrije Universiteit Brussel (BE), 24SEA (BE), Com&Sens (BE), FiberCore Europe (NL), FibR (GER), Lineo - groupe NatUp fibres (FR), Proesler Kommunikation (GER), Van Hattum en Blankevoort (NL), gemeente Almere (NL), gemeente Bergen Op Zoom (NL), en Stadt Ulm (DE). Belangrijkste leveranciers voor het project zijn Polynt, Nouryon, en Jos Scholman Infra BV.

Het totale budget voor het onderzoek, de ontwikkeling en de bouw van de drie bruggen bedraagt 6,86 miljoen euro, waarvan 3,93 miljoen euro EU-financiering van Interreg Noordwest-Europa. De tijdpad voor het project is 2019 - 2023.