Categorie archief: Afstuderen

English summary

The Cradle to Cradle concept was developed by Michael Braungart en William McDonough and aims to transform the current negative impacts on mankind itself and on the natural environment, into a positive one. This can be achieved by closing material cycles (biological and technological), by avoiding the incorporation of toxic elements in materials and by enhancing biological diversity and human well-being, instead of endangering them. In short, product designs should be made with equality, economy and ecology in mind.

The current scientific approaches to this problem, like Industrial Ecology, Ecological Design and Integral Chain Management, only try to minimise the environmental impact of human activities with the objective of reaching a neutral influence on the environment. The Cradle to Cradle concept, however, aims to replace the negative influences by positive ones. As a result the current problematic system will no longer be sustained, people will not have to be activated by negative messages and, lastly, the impact of many small but accumulating sources of pollution, which have irreversible effects, will be prevented.

In the C2C concept little attention is paid to the current energy problems. According to the authors, these problems can be solved by the use of solar energy. This argument is supported, among others, by the recently published plans for the Desertec network. This plan proposes the installation of a network of Concentrated Solar Power plants in deserts, which, in collaboration with current sustainable energy solutions such as hydropower plants and windmills, would be able to provide in all of our energy needs. Therefore, energy production and use is in the end not a technological problem, but a political and financial one.

Some materials, on the other hand, will be depleted within a few decennia if we continue with the current rate of exploitation of the earth’s resources. Because of this problem, this research has been focused on the materialisation of the Cradle to Cradle concept.

In order to do this, a number of principles and criteria were distilled from the book by Braungart and McDonough, from the scientific background of the Cradle to Cradle concept and other, similar, sustainable building concepts and from the criticism from the scientific community on the C2C concept.

The principles considered, all consisting of one or more criteria, are: “exclusion of toxic elements”, with criteria based on LCA studies of building materials, “closing the material cycles”, with criteria concerning biological degradation and the recyclability of materials belonging to the technological cycle, “ecological and social aspects”, where biological diversity and human welfare are the criteria, and “future value” concerning long-term aspects such as the sustainable exploitation of renewable resources.

Using these principles and criteria, a practical tool has been developed, which can give a relative rating that shows to what extent a building material is compliant to the materialisation aspects of the Cradle to Cradle concept.

The tool is set up in such a way that for each principle, a rating in percentages is scored which is then used to calculate a final result for the material, using weighing factors. The final score will be 0% for a material which is not compliant at all and 100% if it is fully compliant.

The tool differentiates between materials in the technological cycle, biological cycle or a combination of both, so the criteria used in the calculation, are only those that belong to the cycle applicable to the material. Because some criteria within a principle are dependent on criteria in another principle, the influence of the criteria on the final score may vary, depending on which cycle the material belongs to.

The developed tool was used to calculate compliancy ratings of materials used in the construction of a new Dutch single household reference dwelling. This is a standardized, theoretical building, published by an agency of the Dutch government. When considering the different building components, it was concluded that the lower scoring parts of the reference dwelling were the foundation, interior walls, façades and floors. From these components, the façades were chosen to investigate further with regard to Cradle to Cradle possibilities.

The next phase of the research consisted of analysing the building materials that are commonly used in the Netherlands for façades of new Dutch single household dwellings, with the aid of the developed tool. This analysis showed that no materials are 100% compliant to the Cradle to Cradle concept, but that several materials, such as adobe bricks and some thermally or chemically modified wood types, score above 90%.

Using these results, three façade concepts where developed (dry construction, timber frame construction and a green façade) and for each of them the average compliancy rating was calculated. Although there was no obviously better construction method, it was concluded that with an average rating of about 80%, all three concepts scored significantly better than the façade of the reference building, which scored a mere 55%.

Samenvatting hoofdonderzoek

Het Cradle to Cradle concept is ontwikkeld door Michael Braungart en William McDonough en streeft naar het transformeren van onze negatieve invloed op onszelf en het milieu in een positieve.

Dit kan bereikt worden door materiaalkringlopen (biologische en technologische) oneindig te maken door ze volledig te sluiten, geen toxische elementen meer toe te passen in materialen en biologische diversiteit en menselijk welzijn niet in gevaar te brengen maar te stimuleren. Er zal dus ontworpen moeten worden vanuit rechtvaardigheid (ethiek), economische belangen en esthetiek.

Waar de huidige concepten, zoals Industriële Ecologie, Ecologisch Ontwerpen en Integraal ketenbeheer, proberen om de milieubelasting te beperken om zo naar een neutrale invloed op het milieu te komen, probeert het Cradle to Cradle concept om de negatieve invloed niet te neutraliseren, maar te vervangen door een positieve invloed. Het huidige problematische systeem zal hierdoor niet langer in stand gehouden worden, er zal niet meer met negatieve boodschappen geprobeerd hoeven te worden om mensen tot actie te bewegen en er zal worden voorkomen dat door subtiele en opbouwende vervuiling de natuur langzaam wordt vernietigd waardoor herstel niet meer mogelijk is.

Het concept besteedt weinig aandacht aan de energieproblematiek, dit kan volgens het Cradle to Cradle concept met behulp van de zon opgelost kan worden. Dit lijkt bevestigd te worden vanuit meerdere bronnen, ondermeer door een netwerk van Concentrated Solar Plants in woestijnen aan te leggen waarmee, in combinatie met al bestaande duurzame energiebronnen zoals stuwmeren en windmolens, in al onze energiebehoeftes kan worden voorzien. Het is daarom geen technologisch maar een politiek probleem.

Materialen echter, zullen, als we doorgaan met de huidige exploitatie van de voorraden van de aarde, over enkele decennia tot eeuwen opraken. Dit is dus wel een probleem, vandaar dat dit onderzoek zich primair op dat aspect van het Cradle to Cradle concept richt.

Om dit te kunnen onderzoeken zijn er een aantal principes en criteria gedestilleerd vanuit het boek van Braungart en McDonough, vanuit wetenschappelijke achtergronden van overige concepten en vanuit kritiek op het concept uit de wetenschappelijke wereld.

Het gaat hierbij om vier principes met per principe één of meer criteria: het beperken van toxische elementen, dat doormiddel van LCA gegevens kan worden aangegeven, het sluiten van de kringlopen, waarbij moet worden aangetoond of het materiaal biologisch afbreekbaar is of in welke mate het terug gebracht kan worden in de technosfeer, ecologische en sociale aspecten, waarin biologische diversiteit en menselijk welzijn worden behandeld en toekomstgerichte maatregelen zoals het bezitten van een keurmerk voor het duurzaam exploiteren van hernieuwbare bronnen.

Met deze principes en criteria is een instrument ontwikkeld waarmee met een relatieve score aangegeven kan worden, in hoeverre een bouwmateriaal voldoet aan het Cradle to Cradle concept. Dit instrument maakt onderscheid tussen materialen in de technosfeer, biosfeer of een combinatie van de twee, zodat alleen de criteria gelden die bij de juiste kringlopen horen. Er wordt op elk principe een deelscore in procenten behaald die vervolgens worden gemiddeld met weegfactoren tot een eindscore.

Omdat sommige criteria afhankelijk zijn van andere binnen het concept kan de invloed van een criterium op de eindscore variëren naar gelang het materiaal tot de biosfeer, techosfeer of tot beide behoort. Hierbij speelt de mogelijkheid om, bij een samengesteld materiaal, de verschillende stoffen te kunnen scheiden, ook nog een rol.

Dit instrument is gebruikt om te onderzoeken welke bouwdelen van een standaard nieuwbouw Nederlandse eengezinswoning relatief minder voldoen aan het Cradle to Cradle concept.
Uit deze laag scorende bouwdelen, te weten de fundering, binnenwanden, gevel en vloeren is de gevel gekozen om verder uit te werken.

Vervolgens zijn de standaard bouwmaterialen die gebruikt kunnen worden bij het ontwerpen van een gevel voor een nieuwbouw Nederlandse eengezinswoning geanalyseerd met behulp van het instrument. Hieruit is gebleken dat er nog geen materialen zijn die 100% voldoen aan de Cradle to Cradle criteria, maar dat het wel goed benaderd wordt door materialen als leemstenen en duurzaam verduurzaamd hout met scores van respectievelijk 92% en 90%.

Met deze resultaten zijn drie concepten uitgewerkt, te weten stapelbouw, houtskeletbouw en een groene gevel waar vervolgens een gemiddelde materiaalscore voor is berekend in het instrument.

Het blijkt dat er uit de drie concepten geen duidelijk betere benadering is af te leiden voor de uitwerking van het Cradle to Cradle concept, maar dat er wel met een gemiddelde van ruim 80% volgens het Cradle to Cradle concept kan worden gematerialiseerd, met de vandaag de dag verkrijgbare bouwmaterialen, wat een significante verbetering is ten opzichte van de 55% die de gevel van een standaard eengezinswoning in Nederland scoort in het instrument.

Eindcolloquium

De datum voor mijn eindcolloquium waarbij ik de resultaten van mijn onderzoek zal presenteren is vastgesteld op 30 juni 2009. De presentatie zal om 11:30 tot 12:30 uur plaats vinden in de filmzaal van de zwarte doos, op de campus van de Technische Universiteit van Eindhoven. De zitting is openbaar, als u van plan bent te komen vraag ik wel van u om dit even door te geven via het contactformulier.

De presentatie zal begin juni op deze website worden gepubliceerd.

Bronnenlijst

Literatuur

    1. Brinksma, H.; Tol, A. van; Bonebakker, M; e.a., Jellema Hogere Bouwkunde deel 4b: Omhulling – Gevel, ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2005
    2. Brinksma, H.; Tol, A. van; Bonebakker, M; e.a., Jellema Hogere Bouwkunde deel 4c: Omhulling – Openingen, ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2005
    3. Brinksma, H.; Tol, A. van; Bonebakker, M; e.a., Jellema Hogere Bouwkunde deel 8: Bouwmethoden woningbouw, ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2005
    4. Bone, A.H.L.G; Kemps. T.N.W.G.; Peters, A.W.; e.a., Bouwkunde tabellenboek, tenHagen&Stam bv, Den Haag, 2003
    5. Bourg, D.; Erkman, S., Perspectives on industrial ecology, Greenleaf publishing, 2003
    6. Braungart, M. en McDonough, W., Cradle to cradle: afval = voedsel, Search knowledge, Heeswijk, 2007
    7. Bus, B.; Mulderij, a.; Tulp, D., Strobalenbouw in Nederland, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 2005
      Bekijk online
    8. Classen, M; Carduf, M, LCA for Window Framing System Made of Accoya, EMPA, Dübendorf, 2007
    9. DGMR Bouw B.V., Referentiewoningen nieuwbouw, SenterNovem, December 2006
    10. DLR, Trans-Mediterranean Interconnection for Concentrating Solar Power, Stutgart, 2006
    11. Egmond – de Wilde de Ligny, dr. ir. E.L.C. van, Technology Mapping for Technology Management, Delft University Press, Delft, 1999
    12. Guineé, dr. ir. J.B. e.a., Levenscyclusanalyse: de ISO-normen uitgewerkt in een praktijkgerichte Handleiding, VROM, CML Universiteit Leiden, Leiden
    13. Harmelen, drs. A.K. van, e.a., Toxiciteit heeft z’n prijs, Schaduwprijzen voor (eco-)toxiciteit en uitputting van abiotische grondstoffen binnen DuboCalc, TNO-MEP (in opdracht va Rijkswaterstaat), Apeldoorn, 2004
      Download als PDF
    14. Hendriks, prof. ir N., Gevels in het groen; Aanwijzingen voor het ontwerpen van groene gevels, Stichting Bouw Research, Rotterdam, 2008
    15. Hendriks, Prof. Dr. Ir. Ch.F, Bijen Prof. Dr J.M.J.M., Felix Mw.ir. F., Duurzame bouwmaterialen, Aeneas, Best 1999
    16. Hendriks, Prof. Dr. Ir. Ch.F, Nijkerk, Mr. A.A., Koppen, Ir. A.E. van, The Building Cycle, Aeneas, Best, 2000
    17. Hoogers, J. e.a., Bouwen met tijd, SEV, Rotterdam, September 2004
    18. Klunder, G., Hoe milieuvriendelijke is duurzaam bouwen?, DUP Science, Delft, 2002
    19. Klunder, G., Sustainable solutions for Dutch housing, DUP Science, Delft, 2005
    20. Kula, D., Ternaux, E., Hirsinger, Q., Materiology, Frame Publishers, Amsterdam, 2009
    21. Lambert, dr.ir. A.J.D., Industrial Metabolism: roots and basic principles, 2007
    22. Leupen, B., Heijne, R., Zwol, J. van, Timebased architecture, 010 Publishers, Rotterdam 2005
    23. McDonough, W., The Hannover principles, design for sustainability, William McDonough Architects, Charlottesville, 1992
      Download als PDF
    24. Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie, NIBE’s basiswerk milieuclassificaties bouwproducten: dé leidraad bij het realiseren van duurzame en gezonde woning- en utiliteitsbouw; Dl. 1, Draagconstructies, NIBE Research, 2006
    25. Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie, NIBE’s basiswerk milieuclassificaties bouwproducten: dé leidraad bij het realiseren van duurzame en gezonde woning- en utiliteitsbouw; Dl. 2, Gevels en daken, NIBE Research, 2006
    26. Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie, NIBE’s basiswerk milieuclassificaties bouwproducten: dé leidraad bij het realiseren van duurzame en gezonde woning- en utiliteitsbouw; Dl. 3, Afwerkingen, NIBE Research, 2006
    27. Post, prof. ir. J., Klomp, H., Levensduur is gebruiksduur; een gebouw als prototype van een nieuw milieuconcept, SEV, Rotterdam, 1999
    28. Tsang, P., Brun, B. Freund, and J. X. Tang, Adhesion of single bacterial cells in the micronewton range, PNAS, 2006, 103: 5764-68
      Bekijk samenvatting
    29. Thorpe, A., The designers atlas of sustainability; Charting the Conceptual Landscape through Economy, Ecology, and Culture, Island Press, 2007
    30. Yeang, K., Ecodesign: a manual for Ecological Design, Wiley Academy, 2006
    31. Zeiler, prof. ir. W., Dictaat 7421 voor 7Y400 Design Methodology, TU/e, 2005

    Artikelen en publicaties

    1. Associated Press, Bacteria Form Strongest Glue Ever, Wired magazine, Bloomington, april 2006
      Link
    2. Balser, M., Fromm, T., Solarstromm aus der Wüste, Lasst die Sonne rein, 16 juni 2009, Süddeutche Zeitung
    3. Bedrijfschap Afbouw, Anhydriet gietdekvloerenfolder: De vloer ligt als gegoten, juli 2008
      Link
    4. Buro Robing Design b.v., TIB20-technisch informatie blad, Enschede, 2007
    5. Cohen, D., Earths natural weath: an audit, New Scientis magazine nummer 2605, 23 mei 2007, pagina 34-41
    6. Isover, Zorg voor het milieu, Isover Saint-Gobain Benelux, Ettenleur, 30 november 2006
    7. Kegel, E, The Plato technology, a novel wood upgrading technology, Plato International BV, 2006
    8. Keuning, W., Cradle to Cradle is een prachtconcept, nu nog uitvinden hoe het werkt, Volkskrant, 26 april 2008, p. 5
    9. Martens, prof. dr. P. en Amelung, dr. B., Cradle to Cradle: van hype naar hype?, Tegenlicht, 27 november 2007
    10. Martens, prof. dr. P. en Amelung, dr. B., Cradle to Cradle is ondoordachte hype (opinie), Trouw: de Verdieping, 07 december 2007
    11. Petrie, E., Biodegradable Polymers in Adhesive Systems, Adhesives & Sealants Industry magazine, 1 juni, 2007
    12. Polyurethane Recycle and Recovery Council, Polyurethane Recycling – Advanced Topics
      Link
    13. Sprangers, C., Cradle to Cradle: Iets heel anders dan recycling; wereld zonder afval, Intermediar, 28 februari 2008
    14. Versele, Arch. A, Adobes, VIBE en KaHo Sint-Lieven, 12 oktober 2004
    15. Versele, Arch. A, Moderne leembouwtechnieken, VIBE en KaHo Sint-Lieven, 24 november 2004

    Websites

    1. Accoya wood:www.accoya.info
    2. Afvalwijzer:www.afvalscheidingswijzer.nl
    3. Agrodome: www.agrodome.nl
    4. Anda kunststeen BV: www.anda-kunststeen.nl
    5. Bouwbesluit online:www.bouwbesluitonline.nl
    6. Center for Desease Control: Internation Chemical Safety Cards:www.cdc.gov
      Deeplink
    7. China Suppliers: www.made-in-china.com
      Deeplink
    8. Construction van de Walle:www.vdwalle.com
      Deeplink
    9. CSP today: www.csptoday.com
    10. Daas Bakstenen:www.daasbakstenen.nl
      Deeplink
    11. Dakland:www.dakland.be
      Deeplink
    12. DGMR: www.dgmr.nl
      Deeplink
    13. DSM – Arnitel :www.dsm.com/le/nl_NL/arnitel/html/home_arnitel.htm
    14. Desertec:www.desertec.org
    15. EcoDesign:www.ecodesign.be
      Deeplink
    16. Earth Recovery Open Platform:www.earthrecoveryopenplatform.nl
      Deeplink
    17. European Bioplastics:www.european-bioplastics.org
      Deeplink
    18. ERA – EPDM Roofing Association:www.epdmroofs.org
    19. Facts on Foam:www.factsonfoam.com.au
    20. Greenfacts: www.greenfacts.org
    21. Greenpeace:www.greenpeace.org
      Deeplink
    22. Groene Grondstoffen: www.groenegrondstoffen.nl
    23. GPR Gebouw 4.0: www.gprgebouw.nl/start
    24. Industrial Ecology MSc Program: www.industrialecology.nl
    25. Institut für Technische Aerodynamik: www.dlr.de
    26. iObserve Cradle to Cradle blog: iobserve.wordpress.com
    27. Isover:www.isover.nl
      Deeplink
    28. Jetson Green: www.jetsongreen.com
    29. Knauf:www.knaufinsulation.nl
      Deeplink
    30. Kurkland Lommel:www.kurklandlommel.be
    31. Material Connexxion:www.materialconnexion.com
    32. MilieuCentraal:www.milieucentraal.nl
    33. Monitor Nieuwe Woningen:www.monitornieuwewoningen.nl
    34. McDonough Braungart Design Chemistry:www.mdbc.com
    35. Nature Plus:www.natureplus.org
    36. Natuurinformatie:www.natuurinformatie.nl
      Deeplink
    37. NewScientist: www.newscientist.com
      Deeplink
    38. Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie: www.nibe.org en www.nibe.info
    39. Oskam:www.oskam-vf.com
    40. Pavatex:www.pavatex.nl
    41. Plato International BV: www.platowood.nl
    42. PolySteel: www.polysteel.com
    43. Practicalaction: www.practicalaction.com
      Deeplink
    44. RECEPS: www.receps.nl
    45. Recovinyl:www.recovinyl.com
    46. Renkens Autorecycling:www.renkensautorecycling.nl
    47. Rockwool:www.rockwool.nl
    48. Rijksuniversiteit Groningen:www.rug.nl
      Deeplink
    49. Science in-the-box:www.scienceinthebox.com
    50. SenterNovem:www.senternovem.nl
      Deeplink 1
      Deeplink 2
    51. Sentria: greenworld.centria.com
    52. SerraStone:www.serrastone.net
    53. Sita:www.sita.nl
    54. Stichting Bouw Research:www.sbr.nl en www.sbr-info.nl
    55. Stuurgroep Experimenten Volkshuisvesting:www.sev.nl
      Deeplink
    56. Stuurgroep PVC:www.pvcinfo.nl
      Deeplink
    57. Thoma Holz GmbH:www.holz100.com
    58. Total primary energy supply: Land area requirements: www.ez2c.de
      Deeplink
    59. Trans mediterranean Renewable Energy Corporation:www.trec-uk.org.uk
    60. Treehugger:www.treehugger.com
      Deeplink
    61. Trespa:www.trespa.com
      Deeplink
    62. Verkeer en waterstaat: www.verkeerenwaterstaat.nl
    63. Vinyl 2010:www.vinyl2010.org
    64. Wikipedia: nl.wikipedia.org
      Deeplink 1
      Deeplink 2
    65. Woonhelp: woonhelp.com en ekbouwadvies.nl
      Deeplink 1
      Deeplink 2
    66. Xella Fermacell:www.xella.nl
      Deeplink

    Hoofdonderzoeksplan

    Doelstelling

    Van het onderzoek

    Uitwerkingen aandragen voor een bouwdeel met relatief minder kansen voor de toepassing van het Cradle to Cradle concept op de nieuwbouw van Nederlandse eengezinswoningen.

    In het onderzoek

    Het verkennen van de mogelijkheden voor de toepassing van het Cradle to Cradle concept op de nieuwbouw van Nederlandse eengezinswoningen.

    Onderzoeksvragen

    Hoofdvraag

    In welke mate kan een geselecteerd bouwdeel van een referentie eengezinswoning zo worden ontworpen dat het voldoet aan de Cradle to Cradle criteria?

    Deelvragen

    1. Wat is het Cradle to Cradle concept?
    2. Welke bouwdelen hebben relatief minder mogelijkheden voor toepassing van het Cradle to Cradle concept op de Nederlandse eengezinswoningen nieuwbouw?
    3. In hoeverre kan het in deelvraag 2 geselecteerde bouwdeel toch worden uitgewerkt volgens het Cradle to Cradle concept?

    Operationalisering onderzoeksvragen

    1. Wat is het Cradle to Cradle concept?
      1. Welke principes en doelen behoren tot het Cradle to Cradle concept?
      2. In hoeverre zijn deze doelen en principes wetenschappelijk onderbouwd?
      3. Wat zijn de ontwerpcriteria van het Cradle to Cradle concept?
    2. Welke bouwdelen hebben relatief minder mogelijkheden voor toepassing van het Cradle to Cradle concept op de Nederlandse eengezinswoningen nieuwbouw?
      1. Hoe kunnen materialen aan de in 1.3 opgestelde criteria worden getoetst?
      2. Uit welke bouwdelen is een Nederlandse referentie woning opgebouwd?
      3. Welke materialen en producten worden er standaard gebruikt om die bouwdelen uit te voeren?
      4. Voldoen deze materialen en producten aan de in 1c gedefinieerde Cradle to Cradle criteria?
      5. Wat zijn de bouwdelen waar toepassing van de Cradle to Cradle ontwerpcriteria relatief minder mogelijkheden heeft?
      6. Welk bouwdeel uit 2.5 zal worden uitgewerkt in deelvraag 3?
    3. In hoeverre kan het in deelvraag 2 genoemde bouwdeel toch worden uitgewerkt volgens het Cradle to Cradle concept?
      1. In hoeverre voldoen de huidige bouwmaterialen aan de Cradle to Cradle criteria?
      2. Met welke materialen, die bij 3.1 het beste aan de Cradle to Cradle criteria bleken te voldoen, is het geselecteerde bouwdeel uit 2.6 uit te voeren?
      3. In hoeverre is de uitvoering uit 3.2 een verbetering ten opzichte van de referentie?

    Onderzoeksmethode

    Om onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden is er een exploratief documentenonderzoek gedaan waarbij literatuur en casussen zijn geanalyseerd.

    Uit literatuur en casussen is de algemene materialisatie gedestilleerd waarvan, met behulp van een voor dit onderzoek ontwikkeld instrument, het voldoen aan de Cradle to Cradle criteria is berekend.

    Hierna is overgegaan op het uitwerken volgens de Cradle to Cradle criteria van een bouwdeel waarvan vervolgens met het toetsingsinstrument is gemeten in hoeverre het een verbetering is.

    Onderzoeksdiagram