Dit boek is het resultaat van het SIA Raak MKB project “Biocomposieten voor civiele en bouwkundige toepassingen; Biobased brug”. Het is geschreven voor bedrijfsleven en studenten van het MBO, het HBO en de universiteiten. Het project leverde een haalbaarheidsonderzoek van een volledig biocomposieten voetgangersbrug. Materialenonderzoek bij Inholland Composites en stijfheid en sterkte berekeningen toonden aan dat een volledig biocomposieten voetgangersbrug haalbaar was. De Dommelbrug is met succes door ruim 100 studenten gebouwd.
DOCUMENT
In de zomer van 2005 drongen Amerikaanse wetenschappers aan op de ontwikkeling van een nationale strategie op het terrein van materials science & engineering (MSE). De National Research Council (NRC) van de National Academy of Sciences (NAS) had kort aarvoor het rapport ’Globalization of Materials R&D: Time for a National Strategy’ uitgebracht. In dit rapport ging het om een antwoord op de vraag ‘Waar staan de VS in vergelijking met de rest van wereld?’, ofwel ‘Zijn de VS nog steeds leidend op de verschillende materiaalgebieden of nemen andere landen deze positie over?’ De snelle opkomst van het materialenonderzoek in landen, zoals China en het groeiend onderzoek in Europa vormen immers voor de VS een geduchtere concurrentie dan ooit. Volgens dit rapport is de positie in composieten en superlegeringen dan ook zodanig afgenomen dat Amerika nog nauwelijks de vruchten kan plukken van de elbelovende ontwikkelingen op dit terrein. Ook de positie op het gebied van katalysatoren is vrijwel geheel verdwenen. Vaak is de kennis nog wel aanwezig maar de kracht om die kennis commercieel te benutten ontbreekt. Bedrijven kunnen dan de academische kennis niet meer omzetten in een winstgevende toepassing. Hoewel het vakgebied materials science & engineering in de VS niet meer over de hele linie aan de top van de wereld staat, is de Amerikaanse positie op de meeste terreinen van de materiaalwetenschappen onbetwist. Recente hoogtepunten zijn ruimschoots voorhanden, zoals het maken van grafeen, de verschillende toepassingen van anokoolstofbuisjes, de ontdekking van metamaterialen en het nabootsen van verschijnselen uit de natuur zoals de hechting van de poten van de gekko aan de ondergrond. De National Science Foundation speelt een belangrijke bij de financiering en valorisatie van onderzoek. Verschillende programma’s, waaronder het Materials Science Research and Engineering Centers programma, spelen een grote rol in kennisoverdracht naar bedrijfsleven en maatschappij. Michiel Scheffer is, tijdens zijn vijf maanden verblijf, in de Verenigde Staten zelf op zoek gegaan naar de Amerikaanse positie en heeft met veel onderzoekers gesproken. Ook hij heeft ontdekt dat er nog vele hoogtepunten en sterkten in het Amerikaanse materialenonderzoek te vinden zijn, waarvan hij in deze bundel enthousiast en gedetailleerd verslag doet.
MULTIFILE
Hout is een veelgebruikt duurzaam (bouw)materiaal met belangrijke ecologische voordelen: Het is hernieuwbaar en fungeert als CO2-opslag. Een nadeel van hout is echter dat het alleen met verspanende technieken (draaien, frezen, zagen) verwerkt kan worden, hetgeen veel houtafval veroorzaakt. Daarbij wordt het afval en hout dat ongeschikt is als constructiemateriaal slechts ingezet in laagwaardige toepassingen of verbrand. Afgezien van het gebruik van houtvezels als filler materiaal bij 3D-printen van kunststoffen, wordt 3D-printen van hout(afval) nog niet toegepast, hoewel dit wel mogelijk is: Alle plantaardige materialen bevatten natuurlijke polymeren, lignine en cellulose, welke voor mechanische eigenschappen zorgen. Door deze polymeren uit plantaardige materialen te scheiden kunnen deze, met behulp van enkele additieven, in een thermoplastisch verwerkbaar materiaal worden omgezet dat extrudeerbaar is. Door de locatie van de extruder te manipuleren en hier laagsgewijs een object mee te maken ontstaat een additive manufacturing (AM) proces: een 3D ‘hout’printer! Naast materiaalefficiëntie biedt AM unieke voordelen, namelijk grote vormvrijheid en de mogelijkheid van seriematige enkelstuksproductie. Indien gecombineerd met de ontwerptechnieken parametrisch en topologische ontwerpen zijn vergaande optimalisaties van materiaalgebruik en productvariaties mogelijk. Met AM ontstaat zodoende een enorm nieuw spectrum van hoogwaardige toepassingsmogelijkheden voor hout(afval). In dit projectvoorstel wordt via de driehoek van ‘materiaal – proces – toepassing’ simultaan onderzoek gedaan naar: (1) Geschikte combinaties (blends) van cellulose en lignine om mee te kunnen extruderen; (2) Het ontwikkelen van een 3D-printproces en setup voor het verwerken van deze materiaal-combinaties; (3) Het identificeren van geschikte toepassingen. Geschikte toepassingen worden beïnvloed door materiaaleigenschappen en het printproces. Beide aspecten hebben ook onderlinge wisselwerking. Daarom wordt binnen casestudies van mogelijke toepassingen de onderlinge invloed integraal onderzocht. De doelstelling is daarbij om een werkende 3D ‘hout’printer met een werkend receptuur te ontwikkelen en de haalbaarheid van innovatieve, duurzame en voor de markt relevante toepassingen aan te tonen middels cases.
Het doel van dit kennisontwikkelingsproject is het ontwikkelen en uitwisselen van nieuwe kennis omtrent anaerobe fermentatie als kosteneffectieve methode voor het verkrijgen van nieuwe groene bouwstenen voor gefunctionaliseerde polymeren op basis van suikers uit biomassastromen. De kennisontwikkeling en kennisuitwisseling binnen dit EFRO 2019 kennisontwikkelingsproject is ingestoken vanuit een unieke samenwerking tussen experts in de groene chemie van de meest gerenommeerde kennisinstellingen op dit gebied, waardoor het mogelijk wordt om technologie voor anaerobe fermentatie en chemische synthese van groene bouwstenen naar een hoger niveau te brengen. Door het gezamenlijk ontwikkelen en uitwisselen van nieuwe industrieel toepasbare kennis (TRL 3-4) worden mogelijkheden onderzocht voor het ontsluiten en ontwikkelen van innovatieve syntheseroutes naar nieuwe gefunctionaliseerde chemicaliën en polymeren die kunnen concurreren met fossiele polymeren in bestaande toepassingen wat betreft eigenschappen en kostprijs of over nieuwe eigenschappen beschikken die interessant zijn voor toepassing in hoogwaardige marktsegmenten.
Plastic products are currently been critically reviewed due to the growing awareness on the related problems, such as the “plastic soup”. EU has introduced a ban for a number of single-use consumer products and fossil-based polymers coming in force in 2021. The list of banned products are expected to be extended, for example for single-use, non-compostable plastics in horticulture and agriculture. Therefore, it is crucial to develop sustainable, biodegradable alternatives. A significant amount of research has been performed on biobased polymers. However, plastics are made from a polymer mixed with other materials, additives, which are essential for the plastics production and performance. Development of biodegradable solutions for these additives is lacking, but is urgently needed. Biocarbon (Biochar), is a high-carbon, fine-grained residue that is produced through pyrolysis processes. This natural product is currently used to produce energy, but the recent research indicate that it has a great potential in enhancing biopolymer properties. The biocarbon-biopolymer composite could provide a much needed fully biodegradable solution. This would be especially interesting in agricultural and horticultural applications, since biocarbon has been found to be effective at retaining water and water-soluble nutrients and to increase micro-organism activity in soil. Biocarbon-biocomposite may also be used for other markets, where biodegradability is essential, including packaging and disposable consumer articles. The BioADD consortium consists of 9 industrial partners, a branch organization and 3 research partners. The partner companies form a complementary team, including biomass providers, pyrolysis technology manufacturers and companies producing products to the relevant markets of horticulture, agriculture and packaging. For each of the companies the successful result from the project will lead to concrete business opportunities. The support of Avans, University of Groningen and Eindhoven University of Technology is essential in developing the know-how and the first product development making the innovation possible.
Lectorate, part of NHL Stenden Hogeschool
![People. Planet. Polymer: een Wereld te Winnen [Inaugurele rede]](https://publinova-harvester-content-prod.s3.amazonaws.com/thumbnails/files/previews/pdf/20250506132442742072.Positioning20Paper20Vincent20Voet202024-thumbnail-400x300.png)
