Wasmiddel op de muren voor een goed klimaat

Ze zitten al volop in wasmiddelen, autokatalysatoren en filters van zuiveringsinstallaties. Een student bouwfysica onderzocht of zeolieten ook toepassing kunnen vinden in de bouw.

Door de gelijkmatige poriën kunnen zeolieten gemakkelijk waterdamp opnemen en afgeven en bijdragen aan de verbetering van het binnenklimaat. Beter zelfs dan leem of gips.

Zeoliet is de verzamelnaam voor een groep mineralen vol miniscule poriën die zowel vrij in de natuur voorkomen als kunstmatig worden geproduceerd. De diameter van de poriën verschilt van soort tot soort, maar is binnen één type heel uniform. Het totale volume aan holtes kan oplopen tot 50 procent. Door de chemische samenstelling en omdat de poriën zo’n mooi doorlopend kanalenstelsel vormen, worden zeolieten veel aan wasmiddel toegevoegd om vuildeeltjes op te nemen. Grote moleculen komen er niet in, terwijl moleculen van de juiste diameter tot diep in het mineraal kunnen doordringen, zodat heel gericht stoffen kunnen worden gebonden. Behalve in wasmiddelen worden zeolieten veel in de chemische industrie toegepast als katalysator en als moleculaire zeef. Vanwege de hoge warmteopslagcapaciteit zijn ze in sommige experimentele duboprojecten ook wel toegepast als warmtebuffer. Bouwfysicus Remco Looman, die vandaag afstudeert aan de TU Delft onderzocht een andere toepassing van het materiaal: het vermogen om waterdamp op te nemen en weer af te geven en de bijdrage die het daardoor kan leveren aan een prettig binnenklimaat van gebouwen.

Varianten
In een speciale opstelling beproefde hij verschillende monsters van zeoliet. Hij testte het materiaal in poedervorm, maar ook in grotere korrels waarbij er 15 procent kleimineralen aan waren toegevoegd met varianten van verschillende poriediameters. Die stelde hij bloot aan lucht van variërende vochtigheid volgens een strak programma. Iedere 10 minuten bepaalde hij de massa van zijn proefstukken die immers helemaal was toe te schrijven aan de opname of afgifte van vocht. Hetzelfde meetprogramma doorliep hij met proefstukken van kalkzandsteen en leem. Van gips bestond al voldoende materiaal om een betrouwbare vergelijking te kunnen maken.
Twee factoren bleken een rol te spelen: de weerstand van een materiaal tegen diffusie en de opnamecapaciteit. Die werken op een ingewikkelde manier op elkaar in, maar zeolieten kwamen duidelijk als beste uit de tests. Het materiaal biedt weinig weerstand en heeft een grote opnamecapaciteit voor waterdamp. Zo gemakkelijk als het damp opneemt, geeft het het ook weer af, wanneer er in de omgeving een verandering plaatsvindt van de relatieve luchtvochtigheid.
Hoe pakt dat echter uit in een ruimte waarvan de muren met een laag zeoliet is bekleed, wilde Looman vervolgens weten. Daarvoor zette hij een simulatie op touw op de computer, uitgaande van een 2 centimeter dikke laag; als alternatief voor de gangbare gipskartonplaten.
Voor hij zijn computer kon laten draaien, moest hij echter eerst bepalen wat de bijdrage is van de luchtvochtigheid aan de comfortbeleving van gebouwgebruikers. Want daar bestaan tot nog toe eigenlijk geen duidelijke criteria voor. Zowel een te droog als een te vochtig klimaat bevordert schimmelgroei en wordt als onaangenaam ervaren, leerde een literatuurstudie. Een relatieve luchtvochtigheid van 40 tot 60 procent is ideaal. Wanneer de vochtigheid zich beweegt tussen 30 en 70 procent, is het aanvaardbaar; gaan de uitersten richting de 20 respectievelijk 80 procent, dan wordt het kritiek. Maar meer nog dan het precieze niveau bepalen de schommelingen in luchtvochtigheid het welbevinden van gebouwgebruikers. Een stabiele luchtvochtigheid is prettiger dan eentje die voortdurend schommelt, al is het binnen de ideale grenzen. Dat hierover betrekkelijk weinig bekend is, komt volgens Looman ook omdat de waarneming van mensen van luchtvochtigheid nogal gebrekkig is. Soms klagen ze over temperatuurschommelingen, terwijl die zich objectief gezien niet voordoen, en alleen de vochtigheid grote pieken en dalen laat zien.
Met deze klassenindeling in zijn achterhoofd werkte Looman zijn simulatie uit. Zijn virtuele zeolietenwanden bleken over het geheel beter te presteren dan een gipswand. Ze treden door hun specifieke materiaaleigenschappen misschien iets vaker buiten het ideale luchtvochtigheidsbereik van 40 tot 60 procent, maar komen veel minder vaak in de kritieke zone. Vooral in de extremere gebieden reageren ze dus sneller op de schommelingen dan gips.
Begeleider prof. J. Cauberg van de TU Delft vindt de uitkomsten van het onderzoek hoopgevend. Toevoeging van zeolieten aan bijvoorbeeld stucmortel of gipskartonplaten zou net de winterdip in de luchtvochtigheid in kantoorgebouwen met natuurlijke ventilatie kunnen opvangen. De relatieve luchtvochtigheid in kantoorgebouwen duikt dan wel eens richting 26 procent en dat is onprettig. Met toevoeging van zeolieten kan dat worden opgekrikt tot zo’n 35 procent, wijst de simulatie van Looman uit. En dat is al een stuk comfortabeler.

Hobbels
Volgens Cauberg zijn er ook geen grote hobbels te nemen om het materiaal toe te passen, al zal de industrie daar misschien een klein zetje voor nodig hebben. Bijvoorbeeld in de vorm van een eerste project waarin zeoliet in het bestek staat voorgeschreven. Het materiaal is spotgoedkoop, dus dat is het probleem niet, alleen moeten bindmiddel en de eventuele bekleding van de platen zo worden uitgekozen dat de poriën van het zeoliet bereikbaar blijven. Maar ook dat is het probleem niet volgens Cauberg. Klimaatadviseurs zoals hijzelf zitten tegenwoordig bovendien vroeg genoeg aan tafel bij gebouwontwerpen om tijdig een advies in die richting te kunnen doen. Maar het lijkt de hoogleraar bouwfysica verstandig eerst eens een opstelling in de klimaatkamer te beproeven om te kijken of de laboratoriumpraktijk de simulaties op de computer bevestigt. Dan kan bovendien worden gekeken wat de zeolieten doen bij hoge luchtvochtigheid, dus bij heel zwoel weer. Want daar had afstudeerder Looman geen tijd meer voor. Maar Cauberg verwacht dat ook daar de zeolieten goed zullen scoren.