Kaumera als biobased stabilisator voor aardebouw

Kan Kaumera helpen om bouwmaterialen op basis van aarde sterker en beter bestand tegen water te maken? In een masterscriptie aan de TU Delft is onderzocht of Kaumera kan worden ingezet als biobased stabilisator voor aardebouw, met veelbelovende resultaten.

Aarde is een van de oudste bouwmaterialen ter wereld en staat opnieuw in de belangstelling vanwege de lage milieu-impact, lokale beschikbaarheid en mogelijkheden voor hergebruik. Een van de belangrijkste beperkingen is echter de gevoeligheid voor water. Om aan moderne prestatie eisen te voldoen, worden aardematerialen daarom vaak gestabiliseerd met cement of kalk. Deze toevoegingen verbeteren de duurzaamheid, maar vergroten tegelijkertijd de milieu-impact van het materiaal en kunnen de recyclebaarheid beperken.

In dit onderzoek is onderzocht of Kaumera een alternatieve manier van stabiliseren kan bieden. Kaumera, zowel in gelvorm als in de vorm van droog poeder, werd toegevoegd aan geperste aardemonsters. Vervolgens werden onder andere de druksterkte, waterbestendigheid en andere materiaaleigenschappen onderzocht.

Kaumera gel laat de meest veelbelovende prestaties zien

Een van de duidelijkste bevindingen was het verschil tussen Kaumera gel en droog Kaumera-poeder. Onder de onderzochte omstandigheden presteerden producten met standaard Kaumera gel beter dan producten waaraan droog poeder was toegevoegd.

De formuleringen met gel lieten met name sterke resultaten zien bij de testen op waterbestendigheid. Een grotere hoeveelheid Kaumera leidde over het algemeen tot een betere duurzaamheid en verschillende monsters bleven intact na langdurige blootstelling aan water. In een van de testreeksen vertoonden monsters met Kaumera-gel tijdens onderdompeling vrijwel geen massaverlies, terwijl de onbehandelde monsters binnen dezelfde testperiode uiteenvielen.

Dit effect kwam gedurende het hele onderzoek consequent naar voren. De thesis concludeert dat de verbeterde waterbestendigheid het duidelijkste en meest reproduceerbare voordeel is van het toevoegen van Kaumera aan aardebouwmaterialen.

Onderzoek naar sterkte 

Het onderzoek keek ook naar de vraag of met Kaumera gestabiliseerde aarde de mechanische prestaties kan bereiken die nodig zijn voor toepassingen in de bouw.

De mechanische resultaten waren minder consistent dan de resultaten voor waterbestendigheid. Latere experimenten lieten zien dat de sterkte sterk wordt beïnvloed door meerdere factoren zoals de bodemsamenstelling, Kaumera concentratie, het watergehalte, de uitharding en de productieomstandigheden. Verdere tests zijn daarom nodig voordat het effect van Kaumera op de druksterkte volledig kan worden vastgesteld.

Uiterlijk en gedrag

De toevoeging van Kaumera gel had ook invloed op het uiterlijk en het gedrag van het aardemateriaal. Hogere gelconcentraties resulteerden over het algemeen in een betere samenhang, gladdere oppervlakken, strakker gevormde randen en minder droogscheuren.

Deze eigenschappen kunnen Kaumera bijzonder interessant maken voor toepassingen waarbij weersbestendigheid en oppervlaktekwaliteit belangrijk zijn. Het onderzoek noemt mogelijke toepassingen zoals geperste aardeproducten, buitenpleisters op basis van aarde, elementen voor erosiebestrijding en toepassingen in de infrastructuur.

Een nieuwe richting voor circulair en biobased bouwen

Het project laat een nieuwe potentiële toepassing van Kaumera binnen de gebouwde omgeving zien. Door een aardebouwmateriaal te combineren met een functioneel biopolymeer dat wordt teruggewonnen uit afvalwater, brengt het onderzoek twee belangrijke ontwikkelingen binnen circulair bouwen samen: het gebruik van secundaire grondstoffen en de transitie naar biobased alternatieven voor conventionele bindmiddelen.

De resultaten vormen een goede basis voor verdere ontwikkeling. Een volgende stap is het produceren van aanvullende monsters en het onderzoeken hoe formulering, verwerking en uitharding kunnen worden geoptimaliseerd om consistente prestaties te bereiken. Daarnaast is verder onderzoek nodig naar de duurzaamheid op lange termijn, recyclebaarheid en milieuprestaties.

Hoewel de technologie zich nog in de onderzoeksfase bevindt, maakt de combinatie van een sterke waterbestendigheid, veelbelovende mechanische prestaties en het circulaire gebruik van materialen met Kaumera gestabiliseerde aarde tot een interessante richting voor toekomstige toepassingen in de bouw.