Milieu Kosten Indicator (MKI)

In verschillende onderzoeken is de MKI van houtconstructies vergeleken met beton- staal- en VVK- en kunststof-constructies (zie ook hoofdstuk 1). Bij deze soort onderzoeken is het wel van belang dat bij het gebruik van LCA data als middel voor vergelijkingen, er uit gegaan wordt van technisch gelijkwaardige end-use-conditions, een concreet ontwerp of een standaard referentie met randvoorwaarden. Dit is belangrijk om een gelijkwaardige vergelijking te kunnen maken en geen oneigenlijke conclusies getrokken kunnen worden. Overeenkomende trend en conclusie van deze onderzoeken is dat houtconstructies de laagste milieubelasting veroorzaakt. Onderzoek is uitgevoerd naar:

Fietsbruggen
Damwanden
Sluisdeuren

Fietsbruggen

In de studie ‘Vergelijkende LCA studie bruggen – vaststellen van duurzaamheidscore van bruggen uitgevoerd in staal, beton, composiet en hout’ is de milieu-impact van twee brugtypen onderling vergeleken: een verkeersbrug en een fietsbrug. Hierbij hebben brancheverenigingen en bedrijven uit de beton-, staal-, composiet- en houtsector gezamenlijk de uitgangspunten bepaald en de benodigde data aangeleverd. De studie is uitgevoerd door ingenieursbeau BECO te Rotterdam (nu onderdeel van EY).

[ link ]

Figuur 5.6 Vergelijking tussen de netto MKI scores van de verschillende bruggen; uit: "Vergelijkende LCA studie bruggen - Vaststellen van duurzaamheidscore van bruggen uitgevoerd in staal, beton, composiet en hout", Beco, september 2013

Hout heeft bij het ontwerp voor de fietsbrug niet alleen de laagste totale milieubelasting, maar levert van alle materialen de minste milieubelasting bij 8 van de 11 gemeten milieueffecten. Hout scoort op geen enkel punt het slechtst. Hout levert in drie van deze categorieën zelfs een directe milieuwinst (negatieve belasting) en wel voor: hernieuwbare energie (terugwinning energie als biobrandstof), positieve bijdrage aan broeikaseffect (door vastlegging CO₂ in hout) en bij toxische vervuiling van het zeewater.

De milieubelasting van de houten fietsbrug wordt met name veroorzaakt door de productie van de bovenbouw en het transport van de grondstof hout. Ook is de hoeveelheid primaire energie van de houten fietsbrug erg hoog. Dit komt omdat hout als materiaal een hoge calorische waarde (verbrandingswaarde) heeft. In tegenstelling tot het energiegebruik bij andere materialen, is dit echter hernieuwbare energie. Deze energie komt weer vrij in de afvalfase door verbranding van de brugonderdelen. Een groot deel van deze hernieuwbare energie wordt in verbrandingsinstallaties afgevangen en ingezet als groene energie.

De technische levensduur van fietsbruggen is in dit onderzoek, conform huidige regelgeving, bepaald op 50 jaar. Ondanks dat andere materialen claimen een langere levensduur (100 jaar) te hebben en daarmee ‘duurzamer’ te zijn, toont het rapport dat de houten variant zelfs met tussentijdse vervanging veruit de laagste milieubelasting te heeft. Belasting door onderhoud is meegenomen in de berekening.

[ link ]

Figuur 5.7 Vergelijking tussen de fietsbruggen bij verschillende levensduren; uit: "Vergelijkende LCA studie bruggen - Vaststellen van duurzaamheidscore van bruggen uitgevoerd in staal, beton, composiet en hout", Beco, september 2013

Tot slot geven de opstellers van het rapport aan dat bruggen, en andere ontwerpen, niet zomaar met elkaar vergeleken kunnen worden als het gaat om milieubelasting. Dit omdat de omstandigheden in de praktijk sterk kunnen verschillen en dit gevolgen heeft voor de uitgangspunten.

Damwanden

Damwanden zijn een belangrijke markt voor duurzaam geproduceerd tropisch hout, maar deze ondervindt ondanks de positieve milieu-eigenschappen van hout een toenemende concurrentie van damwanden van staal en (gerecycled) kunststof. Dit is aanleiding om een officiële studie te laten uitvoeren naar de milieuscores van houten damwanden uitgevoerd in de drie meest gebruikte, duurzaam geproduceerde, tropische loofhoutsoorten. Separaat is een verkennende studie uitgevoerd om de milieuscores van houten damwanden te vergeleken met die van (gerecycled) kunststof en staal.

In de ‘Vergelijkende LCA-studie damwanden’ (E&Y 2016) is de MKI berekend voor damwanden in staal, kunststof en hout. In het (gevalideerde) onderzoek zijn uitgangspunten aangehouden zoals veel beheerders die hanteren: 30 jaar voor hout en kunststof, en 100 jaar voor de stalen damwand. Het onderzochte houten damwandprofiel is 50 mm dik met tong en groef, geleverd in vallende breedte, lengte 5 m, voorzien van een met stalen bout en moer bevestigde houten gording (150 x 100 mm) en representatief voor de praktijk (0,054 m³ hout per m²).

[ link ]

Figuur 5.8 Toepassingssituatie van de damwand

Gerekend is met een aandeel hergebruik van houten damwanden van 25%. Het stalen damwandprofiel betreft PW3030 van koud gewalst staal. Voor kunststof is dit het type GW 460/5,5 Omega. Uit de studie blijkt dat hout het beste scoort in vergelijking met staal en kunststof. Er zijn 3 houtsoorten onderzocht: Azobé, Okan, en Angelim Vermelho. Doordat Angelim Vermelho vanuit Zuid-Amerika een grotere transportafstand heeft dan Azobé en Okan, dat uit Afrika komt, is de MKI van Angelim Vermelho hoger.

[ link ]

Figuur 5.9 MKI van damwanden; op basis gegevens “LCA Report for selected Tropical Timber species for Pile Planking" van EY 19-04-2016 (in opdracht van VVNH)

Tabel 5.2 MKI per module van de Levens Cyclus Analyse (LCA), uit: "LCA Studie 'Levens Cyclus Analyse van enkele tropische houtsoorten ten behoeve van damwanden”, in opdracht van VVNH april2016

Impact category	unit	Total	Production (A1,A2,A3,A5)	Transport to building site (A4)	Transport Waste (C2)	Waste Processing (C1,C3,C4)
Azobé	€/m 2	0,19	0,51	1,22	0,13	-1,67
Angelim vermelho	€/m 2	1,12	0,69	2,01	0,14	-1,73
Okan	€/m 2	0,20	0,49	1,11	0,11	-1,51
Steel	€/m 2	26,64	26,35	0,20	0,04	0,05
PVC (100% recycled)	€/m 2	4,19	2,73	0,32	0,02	1,11
PVC (1005 virgin)	€/m 2	4,79	3,34	0,32	0,02	1,11

Sluisdeuren

In het project MultiWaterWerk Materialisatie Sluisdeuren van Rijkswaterstaat is onderzoek gedaan naar LCC en LCA van sluisdeuren (puntdeuren). De Richtlijnen Ontwerpen Kunstwerken (ROK) van Rijkswaterstaat waren leidend. Ook functionele eisen zoals beschikbaarheid zijn vastgelegd en voor alle materialen hetzelfde. Scope van het onderzoek was 1 set sluisdeuren + 1 reserveset voor een referentieperiode van 100 jaar.

In het onderzoek is Sluis 5 in de Zuid-Willemsvaart nabij Keldonk (Noord-Brabant) als casus gedefinieerd. De casus heeft de volgende ontwerpparameters:

Doorvaartbreedte: 12,60 m
Deurhoogte: 6,63 m
Verval over de deur: maximaal 2,18 m
Aanvaarbelasting: 400 kNm

De houten sluisdeur is uitgewerkt op de klassieke wijze qua opbouw: massief houten voor- en achterharren en regels met pen- en gatverbindingen, schuin geplaatste kleedhout en schoor en stalen strips, trekstang en schoenen met halspen en taatskom. Als houtsoort is tropisch hardhout Azobé met FSC-keurmerk gekozen. In het ontwerp is een verbeterde geometrie voor de pen-gat verbinding toegepast.

[ link ]

Figuur 5.10 MKI voor set van 2 puntdeuren + reserveset gedurende 100 jaar (casus); op basis resultaten van het project MultiWaterWerk Materialisatie Sluisdeuren van Rijkswaterstaat (2020-2021) uitgevoerd door Ingenieursbureau Boorsma

In tabel 5.3 en figuur 5.10 zijn de MKI-waarden weergegeven voor verschillende materialen. Duidelijk is te zien dat de productie (module A) en module D dominant zijn. Module D betreft de MKI voor ‘vermeden productie van energie en voorkomen productie van primaire grondstoffen’. Dit betreft bijvoorbeeld de mate waarin materialen worden hergebruikt.

Tabel 5.3 MKI voor set van 2 puntdeuren + reserve set gedurende 100 jaar (casus); gegevens van het project MultiWaterWerk Materialisatie Sluisdeuren, Ingenieursbureau Boorsma, 2021

	Hout (€)	Staal (€)	VVK (€)
Totaal	4.332	6.246	9.667
Productie (module A)	5.820	1.276	10.019
Gebruik (Module B)	539	1.240	346
Sloop (Module C)	517	203	62
Hergebruik (Module D)	- 2.544	- 7.872	- 760

Daarnaast is een parametrische ontwerptool gemaakt waarin ontwerpen kunnen worden gegenereerd binnen een bandbreedte van doorvaartbreedte, deurhoogte en verval over de deur. Met de tool is een gevoeligheidsanalyse gemaakt waaruit blijkt dat hout het beste scoort voor een doorvaarbreedte van 10,5 en 12,5 m met een verval tot respectievelijk 7 en 3 meter. Voor groter verval of doorvaartbreedte is het beter staal toe te passen.

[ link ]

Figuur 5.11 Links: MKI voor het verval over de sluisdeuren bij doorvaartbreedte van 10,5 m; Rechts: MKI voor het verval over de sluisdeuren bij doorvaartbreedte van 12,5 m; beiden uit: het rapport "MultiWaterWerk Deelproject: Standaardisatie van Sluisdeuren" 11 maart 2021 v3.0 in opdracht van Rijkswaterstaat.

Hoewel deuren met een hoogte van 18,5 m kunnen worden uitgerekend, moeten deze niet als standaard worden gezien. De afmeting van bomen is hierin een beperkende factor omdat in het breed gedragen standaard ontwerp wordt uitgegaan van een voorhar en achterhar uit één stuk. Balken van 690x690 mm in doorsnede zijn leverbaar tot 12,0 m. Balken van 400x400 mm in doorsnede zijn leverbaar tot 18,0 m maar niet courant. Houten deuren zijn dan ook voor een doorvaartbreedte van 11,5 en 12,5 toepasbaar tot respectievelijk een bijpassend maximaal verval van 10 en 8 meter.

In het kader van de milieuschaduwkosten van sluisdeuren kan het interessant zijn om in plaats van tropisch hardhout een andere inlandse houtsoort toe te passen waardoor minder transportkilometers nodig zijn. Een voor de hand liggende houtsoort is dan Europees Eiken. Doordat de sterkte en de duurzaamheid (levensduur) significant lager is dan Azobé wordt eiken niet zo heel vaak toegepast in Nederland en ook niet voor deze casus. In het Verenigd Koninkrijk wordt eiken vooral toegepast voor kleinere recreatiesluizen.

Interesse?

Milieu Kosten Indicator (MKI)