Is bouwen met bamboe goedkoper dan bouwen met beton?

Bamboe is een snelgroeiend gewas, dat vrijwel overal ter wereld gedijt. Omdat het snel groeit, neemt het veel CO₂ op uit de atmosfeer, en dat is een aantrekkelijke optie voor CO₂ compensatie. Maar bamboe kent ook een aantal andere toepassingen. Eén daarvan is vezel-geperste bamboe. Dat is een composietmateriaal, dat lijkt op gewoon hout, maar harder en duurzamer is dan tropisch hardhout. In moderne woningbouw wordt vrijwel uitsluitend beton gebruikt. Tijdens de productie daarvan komt veel CO₂ vrij. Met biobased bouwen kan beton vervangen worden door hout, of nog beter: door bamboe!

Bamboe in Nederland

Bamboe groeit vrijwel overal ter wereld, maar gedijt het beste in warme klimaten. Daar kan dit gewas een hoogte van wel 20 meter bereiken. Maar ook in een gematigd klimaat, zoals in Nederland, is bamboeteelt mogelijk.

Vezel-geperste bamboe

Bamboe is algemeen bekend door de karakteristieke ringen op zijn stammen. Maar het meest waardevolle deel van een bamboestam zit binnenin. Dat zijn de vezels, die vanaf de grond tot aan de top van de plant lopen. Wanneer een bamboe-stam van boven naar beneden wordt open gekliefd, dan blijven platte, lange latten over, waarin alle vezels parallel ten opzichte van elkaar gerangschikt zijn. Door deze latten naast elkaar te leggen, te impregneren met lijm en onder hoge druk samen te persen, wordt een composietmateriaal verkregen, dat er uit ziet als gewoon hout, maar wezenlijk sterker is. Dit heet ‘vezel-geperste bamboe’ [2]

Vloer van vezel-geperste bamboe in de stationshal van Bordeaux in Frankrijk
(https://www.inbar.int/wp-content/uploads/2020/05/1541657603.pdf) [3]

Een balk gemaakt van vezel-geperste bamboe buigt nauwelijks door. Zou die balk dat wel doen, dan zou de buitenbocht langer worden dan de binnenbocht. Maar dat kan niet, want de vezels zitten onwrikbaar aan elkaar vast en kunnen daardoor niet verschuiven ten opzichte van elkaar. Het gevolg is, dat deze balk nauwelijks kan doorbuigen. Hij doet dat pas onder veel hogere belasting dan eenzelfde balk van gewoon hout, die wel kan doorbuigen. Vezel-geperste bamboe is zelfs sterker dan tropisch hardhout.

Vezels komen in meer gewassen voor. Iedereen die wel eens brandnetels in zijn tuin heeft verwijderd, weet, dat je de steel van deze prikplant niet zomaar doormidden kunt breken. Dat komt door de vezels. Ook vlas en hennep bezitten soortgelijke vezels, maar stammen en takken van bomen niet.

Overigens is ‘vezels’ een enigszins verwarrende naam, want er zijn zo veel soorten vezels. Een ander woord voor vezels in planten is ‘strengen’. De Engelse vertaling is ‘strands’, vandaar de Engelstalige aanduiding ‘strand-woven bamboo’, afgekort SWB, voor vezel-geperste bamboe.

Het TV-programma Tegenlicht

Afgelopen oktober had het TV-programma Tegenlicht een uitzending over biobased bouwen met daarin ruime aandacht voor vezel-geperste bamboe [4]. Ook publiceerden zij een podcast over dit onderwerp met een duidelijke uitleg over de essentie van dit composietmateriaal [5]. Het TV‑programma Focus zond afgelopen oktober ook een reportage uit over biobased bouwen, maar daarin kwam vezel-geperste bamboe niet aan bod [6]. Biobased bouwen zit in de lift in Nederland!

Biobased bouwen

In de VS en in Scandinavië wordt veel met hout gebouwd, maar wereldwijd is beton de norm. Al sinds mensenheugenis worden huizen uit hout opgetrokken, maar die zijn zelden hoger dan twee à drie verdiepingen. Door de groeiende wereldbevolking wonen steeds meer mensen in appartementsgebouwen van vier etages of hoger. Al deze gebouwen zijn van beton.

Residential houses in the Netherlands built from bio-based materials — Woonhuizen gebouwd van biobased materialen
(https://www.change.inc/infra/biobased-bouwen-zit-in-de-lift-maar-houten-wolkenkrabbers-kosten-te-veel-bomen-41204) [8]

Maar dat kan ook met hout. Een innovatie die bij deze ontwikkeling uiterst behulpzaam is gebleken, is de introductie van kruislaaghout ofwel CLT (‘cross-laminated timber’) [7]. Maar wellicht de grootste innovatie is vezelgeperste bamboe, omdat dit alle andere houtsoorten in sterkte-eigenschappen lijkt te overtreffen. Daardoor zijn lichtere bouwconstructies mogelijk en dat verlaagt de kosten. En het verhoogt, waar dat van toepassing is, de aardbevingsbestendigheid.

Biobased bouwen is uiteraard niets anders dan bouwen met materialen die van het land komen, zoals hout of bamboe. In mijn ogen geeft deze term echter aan dat het geen traditionele houtbouw betreft, maar een ontwikkeling is, die gebruik maakt van allerlei innovaties. Deze vernieuwingen richten zich niet alleen op de bouw van woonhuizen, maar ook van grotere wooneenheden, zoals flatgebouwen. Waar biobased bouwers zich zorgen over maken, is de vraag of daar wel genoeg hout voor beschikbaar zal zijn [8]. Het antwoord op deze vraag zou wel eens bamboe kunnen zijn, omdat dit gewas snel groeit en al na 5 jaar geoogst kan worden, terwijl een boom daar minstens 30 jaar voor nodig heeft.

CO₂ uitstoot

Beton wordt bereid door cement in een gewichtsverhouding van om en nabij 1:7 te mengen met grind, zand en water [9]. In 1 ton cement zit 60% ofwel 0,6 ton kalk (CaO) [10]. Dat bestaat voor 0,45 ton uit calcium (Ca). Kalksteen wordt in kalksteengroeves gewonnen en heeft chemische formule CaCO₃. Na uitgraven wordt dit bij hoge temperatuur omgezet in kalk (CaO) en CO₂.

CaCO₃ => CaO + CO₂

Samen met een aantal andere componenten wordt de gevormde kalk vermengd tot cement. Met een molmassa van 44 g/mol voor CO₂ en 40 voor Ca, komt 1,1 ton CO₂ vrij voor elke ton calcium. Dit komt overeen met 0,5 ton CO₂ voor elke ton cement. De CO₂-emissies van de cementindustrie zijn voor 60% afkomstig van het chemische proces, nl. het omzetten van kalksteen naar kalk en CO₂, en voor 40% van het verbranden van fossiele brandstof [11]. Dat betekent dat er naast 0,5 ton CO₂ voor het chemische proces, nog 0,3 ton CO₂ bijkomt uit de brandstof die nodig voor de hoge procestemperatuur. In totaal komt dit uit op 0,8 ton CO₂ per ton cement. Per ton beton, dat voor 1/7^de deel uit cement bestaat, wordt dus (afgerond) 0,15 ton CO₂ uitgestoten.

Omdat de wereldwijde productie van cement in totaal ruim 4 miljard ton per jaar (Gt/j) bedraagt [10, 12], gaat het daarbij om 3,3 Gt/j CO₂. Wij mensen stoten 40 Gt/j CO₂ uit. Dat betekent, dat ongeveer 8% daarvan op rekening komt van de productie van beton. Dit is in overeenstemming met de 6 tot 10%, die Wikipedia noemt [10, 11]. Een door de EU gefinancierde website over beton begint met: ‘Wereldwijd wordt naar schatting jaarlijks meer dan 25 miljard ton beton gebruikt’ [13]. Omdat 4 maal 7 gelijk is aan 28, is deze inschatting van ‘meer dan 25 Gt/j beton’ goed in lijn met ‘ruim 4 Gt/j cement’.

CO₂ opname

Vezelgeperste bamboe bestaat voor ongeveer 40% uit het element koolstof (C). Dat is 0,4 ton per ton biomassa. Met een molmassa van 44 g/mol voor CO₂ en 12 voor C, legt een boom of een plant voor elke ton koolstof in totaal 3,67 ton CO₂ vast in de vorm van biomassa. Voor 1 m³ vezelgeperste bamboe, die overeenkomt met 1 ton van dit composietmateriaal, wordt zo 1,5 ton CO₂ uit de atmosfeer verwijderd.

Op dit moment zou met biobased bouwen ongeveer de helft van het benodigde beton vervangen kunnen worden door vezelgeperste bamboe [14]. Een gemiddeld nieuwbouwhuis in Nederland bevat tussen de 100 en 300 ton beton, laten we aannemen 200 ton. Wanneer vervanging mogelijk is dan kan gemiddeld 1 ton beton vervangen worden door 0,3 ton biobased materiaal [14]. Voor de productie van 1 ton beton wordt 0,15 ton CO₂ uitgestoten, terwijl in 0,3 ton biobased materiaal 0,45 ton CO₂ wordt opgeslagen. Bij vervanging van 200 ton beton door 100 ton beton en 30 ton vezelgeperste bamboe wordt in totaal de uitstoot van 60 ton CO₂ vermeden. Gezien de huidige ontwikkelingen is de verwachting dat dit biobased aandeel in de toekomst nog verder zal stijgen [14]. Met een jaarlijkse productie in Nederland van 50.000 tot 100.000 nieuwbouwwoningen, kan dat een besparing opleveren van 3 tot 6 miljoen ton CO₂ per jaar.

Stel het hypothetische geval, waarin de bovengenoemde hoeveelheid van 25 miljard ton beton per jaar wereldwijd in zijn geheel vervangen zou kunnen worden door biobased materiaal met dezelfde vervangingsfactor van 1 op 0,3, dan zou daarvoor 7,5 miljard ton nodig zijn. Het is verbijsterend om te bedenken dat dit zou leiden tot een vermindering van de wereldwijde uitstoot van CO₂ met 15 Gt/j. Dat is meer dan een derde van de huidige totale wereldwijde CO₂ uitstoot van 40 Gt/j. Zo is bouwen met vezel-geperste bamboe niet alleen voordelig voor onze portemonnee, maar is ook ons klimaat daar bijzonder mee gebaat.

Prijsvergelijking

Tenslotte de kosten. De prijs van 1 m³ beton ligt rond de € 150 [15]. Bij een dichtheid van 2,4 ton/m³ [10] komt dat neer op € 60 per ton. terwijl 1 m³ vezelgeperste bamboe op hetzelfde prijsniveau zal uitkomen als maïs, dat € 100 tot 200 per m³ kost [16, 17]. Maar er is slechts 0,3 ton van dit biobased materiaal nodig om 1 ton beton te vervangen. Dat kost € 30 tot 60, en daardoor is biobased bouwen gemiddeld goedkoper dan bouwen met beton.

Daar komt bij dat het lichtere gewicht een verdere kostendaling tot gevolg heeft. Zo vereisen hijswerkzaamheden van de prefab-onderdelen minder energie, waardoor elektrisch takelen mogelijk wordt en de uitstoot van schadelijke stikstofverbindingen wordt voorkomen.

Is er genoeg biomassa?

Hierboven beschrijf ik dat de jaarlijkse wereldwijde productie van 25 miljard ton beton vervangen zou kunnen worden door 7,5 miljard ton biomassa, in de vorm van biobased materiaal zoals door vezel-geperste bamboe.

De volgende vraag is: Kan onze planeet deze gigantische hoeveelheid biomassa wel voortbrengen? Het is hierbij nuttig om te bedenken dat voedsel ook biomassa is. Ieder mens heeft minstens 100 kg per jaar aan basisvoedsel nodig, in de vorm van graan, maïs of rijst, om te overleven. Voor 8 miljard mensen is dit 800 miljoen ton per jaar. Daarbovenop komt veevoer, waarvoor mais en andere gewassen verbouwd worden en waarbij het om nog grotere hoeveelheden gaat [18].

Ik vind het bijzonder lastig om mijn vraag van hierboven te beantwoorden. Ik acht ik het echter aannemelijk dat de Natuur minstens een aanzienlijk deel daarvan zou kunnen voortbrengen. Deze aanname wordt bevestigd door een studie uit 2019 van de Universiteit van Zürich (ETHZ) over het gigantische potentieel van herbebossing op mondiale schaal [19].

Conclusies

Bouwen met vezelgeperste bamboe is zeker niet duurder, en waarschijnlijk zelfs goedkoper dan bouwen met beton. Als het om ons klimaat en CO₂ uitstoot gaat, is er veel te winnen met biobased bouwen. In deze ontwikkeling kan vezel-geperste bamboe een grote rol spelen.

Dankbetuiging

Met dank aan Klaas Dijksta, eigenaar bouwbedrijf Green Wood International, voor gegevens over het gebruik van beton en vezelgeperste bamboe in woningbouw.

Referenties

(Visited 10 times, 2 visits today)