Civiel ingenieurs en architecten van de Zwitserse technische universiteit ETH hebben een nieuw bouwelement ontwikkeld waarmee een ruimte minder vochtig te maken is. Het element is gemaakt met 3D-printen, van een ruim voorradig hergebruikt materiaal.

 

Wie een tijdje met veel mensen in een kleine ruimte heeft verbleven, kent het effect: het wordt benauwd en gaat muffig ruiken. Dat laatste komt mede doordat de luchtvochtigheid in de ruimte de hoogte in schiet.

Materiaal absorbeert vocht en houdt het vast

Om het vocht in een ruimte af te voeren, worden doorgaans ventilatiesystemen gebruikt. Die gebruiken echter behoorlijk veel energie. Hoe het ook anders kan, laten onderzoekers en ingenieurs in Zwitserland zien. Een team civiel ingenieurs en architecten van de Zwitserse technische universiteit ETH in Zürich bedacht een nieuw materiaal dat vocht absorbeert en een tijdje vasthoudt. Het idee is dat dat vocht er later, veel langzamer weer uit dampt, zodat het rustig door natuurlijke circulatie – of een kleiner ventilatiesysteem – kan worden afgevoerd.

Geschikt voor drukbezochte ruimten

Dat kan een forse energiebesparing opleveren voor het gezond houden van de lucht in gebouwen. ‘Onze oplossing is geschikt voor drukbezochte ruimten waarvoor de bestaande ventilatiesystemen ontoereikend zijn’, zegt Guillaume Habert, hoogleraar Duurzaam Bouwen aan de ETH in een nieuwsbericht van die universiteit. 

Afval van marmergroeven

Het hygroscopische – vocht-aantrekkende – materiaal waar de onderzoekers bij uitkwamen is het fijngemalen afval dat in marmergroeven overblijft. Dat bleek prima geschikt om tijdelijk vocht vast te houden.

De volgende uitdaging was om uit dat fijne poeder bruikbare bouwelementen te vervaardigen. Dat deden de onderzoekers met behulp van 3D-printen. Ze lieten een printer een vloeibaar bindmiddel printen in een poederbed, waarbij een chemische reactie optrad die de binder liet veranderen in lijm. Door deze processtap laagje voor flinterdun laagje te herhalen, ontstond een driedimensionale structuur. Een video zegt meer dan duizend woorden:

While playing this video, external contents are loaded and you may be tracked by the inital content provider.

Hygroscopic Object

Zo maakten ze bouwelementen van 20 x 20 x 4 centimeter groot, een goed hanteerbare afmeting voor gebruik in gebouwen.

Simulaties

Wat precies het effect is van zulke vocht absorberende blokken in binnenruimten was de onderzoeksvraag van bouwfysica Magda Posani; destijds werkzaam aan de ETH in Zürich, maar inmiddels verkast naar de Aalto-universiteit in Espoo (Finland). Zij liet met behulp van simulaties zien dat dergelijke bouwelementen echt zoden aan de dijk zetten bij het ontvochtigen van drukbezochte ruimten.

Rekenen aan een bibliotheek

Posani rekende aan de situatie van een openbare bibliotheek in Porto (Portugal), haar geboorteland. Voor een leeszaal in de bibliotheek rekende ze een scenario door waarbij elke dag vijftien mensen in de zaal aanwezig waren, en de muren en het plafond ervan volledig waren bekleed met de hygroscopische bouwelementen.

De berekeningen laten zien hoe vaak de luchtvochtigheid in de leeszaal buiten de waarden kwam die als comfortabel worden gezien, namelijk tussen de 40 en 60 procent luchtvochtigheid. Door het gebruik van de blokken werd het in de leeszaal 75 procent minder vaak te vochtig of te droog, wezen haar simulaties uit. En als de blokken vijf in plaats van vier centimeter dik zouden zijn, was de verbetering nog duidelijker: 85 procent.

Veel minder ventileren

Dat is fijn voor de gebruikers van die leeszaal in de bibliotheek, maar hoe draagt dit bij aan duurzaamheid? ‘Het idee is dat het aangebrachte materiaal ervoor zorgt dat je veel minder hoeft te ventileren’, mailt Posani. ‘De mechanische ventilatie kan veel kleiner blijven dan zonder de bouwelementen, ofwel hoef je de ramen veel minder vaak open te zetten in de winter als je met natuurlijke ventilatie werkt. In beide gevallen bespaar je energie.’

Materiaal goedkoop en ruim voorradig

Het gebruikte materiaal heeft als grote voordeel dat het erg goedkoop is, zegt Posani. ‘Het is ruim voorradig en gemakkelijk te produceren. Er zijn wel poeders die nog beter vocht opnemen en vasthouden, maar die zijn veel duurder en vaak niet zo erg duurzaam.’

Zo ziet het printen van een bouwelement eruit. Foto: Posani et al.

Verder ontwikkelen en opschalen

Nu is bewezen dat deze aanpak werkt, is de technologie in principe klaar om verder te worden ontwikkeld en opgeschaald voor industriële productie. Een tijdpad is niet bekendgemaakt, maar dit soort trajecten duurt doorgaans nog minstens enkele jaren. Tegelijkertijd gaat het onderzoek door. Onderzoekers van de ETH Zürich werken samen met collega’s in Turijn en Espoo (bij Helsinki) aan wand- en plafondcomponenten die bijdragen aan het nog verder verlagen van de uitstoot van broeikasgassen.

 

Beeldmateriaal: Posani et al., Nature Communications, ‘Low-carbon indoor humidity regulation via 3D-printed superhygroscopic building components’, 2025.