Nieuwe Hoge Brug legt uitdagingen circulair bouwen bloot

Laat vertrouwde denk- en werkpatronen los en zorg voor volledige en betrouwbare informatie over materialen. Dat zijn lessen die we onder andere leren van het circulaire ontwerp en de ontwikkeling van de nieuwe Hoge Brug in de Oude IJsselstreek. Welke best practices kunnen we nog meer meenemen uit deze bijzondere circulaire realisatie? In dit artikel onze belangrijkste bevindingen.

De nieuwe Hoge Brug werd in april 2022 opgeleverd; een stalen fiets- en voetgangersbrug over de rivier Oude IJssel bij Ulft. De oude stalen fiets- en voetgangersbrug op diezelfde plek dateerde uit 1955. De brug was aan vervanging toe omdat die niet meer voldeed aan de huidige eisen. Gemeente Oude IJsselstreek, eigenaar van de brug, heeft daarom een nieuwe brug aanbesteed. Deze aanbesteding betrof zowel het ontwerpen als bouwen van de constructie. Het werk is aangenomen door de firma Dusseldorp ISM uit Lichtenvoorde. Dusseldorp ISM heeft zich voor het constructief ontwerp en circulariteit laten adviseren door het adviesbureau Royal HaskoningDHV.

Een van de belangrijkste voorwaarden voor de gunning van het werk was een circulair ontwerp. Inmiddels is de realisatie van de nieuwe brug een feit. In dit artikel blikken we terug op het project om de leerpunten van circulariteit in het bouwproces te belichten vanuit een technisch perspectief. Want technisch kan er veel, maar er zijn praktische hobbels en beperkingen waar de betrokken partijen vooraf rekening mee moeten houden, zo is in het project ervaren.

Een van de belangrijkste voorwaarden voor de gunning van het werk was een circulair ontwerp. Inmiddels is de realisatie van de nieuwe brug een feit. In dit artikel blikken we terug op het project om de leerpunten van circulariteit in het bouwproces te belichten vanuit een technisch perspectief. Want technisch kan er veel, maar er zijn praktische hobbels en beperkingen waar de betrokken partijen vooraf rekening mee moeten houden, zo is in het project ervaren.

Vertrouwde denk- en werkpatronen loslaten

Het principe van circulariteit is tweeledig. Ten eerste dient het verbruik van materialen zoveel mogelijk te worden voorkomen want grondstoffen worden steeds schaarser. Ten tweede dient afval, dus uitstroom uit de keten, zoveel mogelijk te worden voorkomen door vrijkomende materialen opnieuw in te zetten (secundaire materialen). Om dit zo effectief mogelijk na te streven moesten in het project vaste denk- en werkpatronen worden losgelaten. Hiervoor werd de R-ladder uit het Rijksbrede Programma Circulaire Economie gehanteerd, als prioritair afweegkader voor de ontwerpoplossingen.

De R-ladder beschrijft zes strategieën voor de circulariteit van een product. Hoe hoger het product op de R-ladder hoe meer circulair het product is.

Schema R-ladder uit het Rijksbrede Programma Circulaire Economie
Illustratie © Planbureau voor de Leefomgeving

Bij het ontwerpen van de nieuwe Hoge Brug is de te realiseren constructie als het product beschouwd. Hierbij was niveau R1 (Refuse & Rethink) geen variabele, aangezien het een gegeven was dat er een nieuwe brug moest komen en dat de functionele eisen vooraf waren vastgelegd door de gemeente. Voor het circulair ontwerp waren dan ook achtereenvolgens de niveaus R2 (Reduce & Rethink) tot en met R5 (Recycling) het uitgangspunt, in volgorde van prioriteit:

R2.     Reduce & Rethink. Dit niveau van de R-ladder betreft minder materialen gebruiken en materialen efficiënter gebruiken in de bouwfase. De constructieve elementen van de oude brug werden zoveel mogelijk in stand gehouden. Daarnaast werden levensduur verlengende maatregelen toegepast, werd licht ontworpen en waar nodig gebruikte materialen ingekocht.

Zo bleek uit onderzoek dat de betonnen landhoofden van de oude brug prima behouden konden blijven als fundering voor de nieuwe brug. En na een constructieve analyse door de constructeur bleek dat de stalen hoofddraagconstructie van de oude brug kon worden behouden. Dit door de hoofddraagconstructie waar nodig te herstellen en opnieuw te conserveren. De optie om deze als oud schroot af te voeren en vervolgens materialen in te kopen voor een nieuwe hoofddraagconstructie is het milieu daarmee bespaard gebleven.

De Azobé dekplanken op de oude brug waren echter niet meer geschikt om opnieuw te gebruiken in het nieuwe dek. Daarom was het uitgangspunt om deze planken te hergebruiken, voor de afwerking van de leuningconstructies op de nieuwe brug. Maar de economische restwaarde van de planken bleek hoog. Dat maakte dat hergebruik in de leuning werd gezien als een afwaardering van het materiaal en daarom is gekozen om de planken te verkopen, voor een tweede leven in tuinvlonders.

R3.     Re-use: Bij de realisatie van de brug zijn materialen gebruikt die na de gebruiksfase, bij einde levensduur van de nieuwe brug (over circa 50 jaar), herbruikbaar zijn. Dit was een belangrijke reden om te kiezen voor een overspanning van staal in plaats van hout, composiet of beton. Want in tegenstelling tot de andere materiaalopties is het staal bij einde levensduur van de brug waarschijnlijk goed herbruikbaar. En als het dan niet in de huidige vorm herbruikbaar is dan is het altijd nog te recyclen (R5).

Wat hier voor staal geldt, dat geldt niet voor hout. Onder invloed van het weer en gebruik veranderen de fysische eigenschappen van het hout substantieel tijdens de eerste levenscyclus. Composiet en beton kennen dat probleem niet in dezelfde mate als hout. Elementen van composiet en beton zijn aan het einde van de eerste levenscyclus waarschijnlijk wél hoogwaardig her te bestemmen. Maar die zijn vormvast en moeilijk of niet bewerkbaar tot een passende vorm. Tegelijk zijn de grondstoffen uit deze materialen niet goed herwinbaar. Recycling van composiet en beton leidt waarschijnlijk dan ook tot degradatie (downcycling) van de grondstoffen. Dat zijn belangrijke nadelen ten opzichte van staal.

Verder is gekozen voor dekplanken van gemodificeerd hout (Accoya) dat de levensduureis van de nieuwe brug fors overstijgt. En zodoende is het hout ook kandidaat voor een tweede leven.

R4.     Repair & Remanufacture. Bij de realisatie van de brug zijn materialen gebruikt die zo min mogelijk onderhoud behoeven. Er was minder prioriteit voor de mogelijkheid voor eenvoudig herstel of vervanging. Om economische reden is de leuning namelijk bijna volledig gelast. Een boutverbinding was voor toekomstig herstel of vervanging beter, maar ook duurder.

R5.     Recycling. De constructie van de brug bestaat hoofdzakelijk uit staal. Bij einde levensduur van de brug kan het staal worden hergebruikt (R3) of volledig worden gerecycled. Het grote voordeel van staal is dat het oneindig vaak kan worden gerecycled zonder verlies van kwaliteit en materiaal.

Niveau R6, het verbranden van materialen die vrijkomen in het einde levenduurscenario van de nieuwe brug, als brandstof voor energiewinning, is niet als optie beschouwd bij het afwegen van ontwerpoplossingen omdat dit niet past bij een circulaire ontwerp. Het materiaal verlaat dan immers het kringloopsysteem.

Impact van ontbrekende en onzekere informatie

Voor circulair ontwerpen is volledige en betrouwbare informatie nodig betreft de materialen die vrijkomen uit het werk of die nodig zijn voor de realisatie van een nieuw werk. Denk aan informatie als:

Voor het ontwerp van de Hoge Brug is een materialenbalans opgemaakt. Deze gaf inzicht in welke materialen nodig waren, wat voorhanden was in de bestaande brug en wat aanvullend moest worden toegevoegd. Vervolgens is onderzocht welke materialen tweedehands verkregen konden worden.

Nabij de Hoge Brug stonden twee fabriekspanden met een staalskelet. Die zouden gesloopt worden in dezelfde periode als de bouw van de brug. Het plan was om de fabriekspanden in te zetten als donorconstructies en het vrijkomende staal te gebruiken voor de nieuwe brug: voor het verstevigen van de oude stalen overspanningsconstructie en een bordes. Voor de leuningconstructies zou aanvankelijk gebruik worden gemaakt van afgedankte elektriciteitsmasten.

Er waren twee uitdagingen in dit plan: tijdig alle benodigde informatie over de materialen beschikbaar hebben en de bouw- en sloopwerkzaamheden goed op elkaar afstemmen. Het plan is ten dele geslaagd. Zo kwamen de afgedankte lichtmasten niet tijdig beschikbaar en was er beperkte keuzevrijheid in de staalprofielen die vrijkwamen uit de stalen fabriekshallen. Ook was de informatie over het vrijkomend staal onvolledig en te laat aangeleverd. Dat had de volgende impact:

• Ontwerpaanpassingen;
• Toepassen van zwaardere staalprofielen dan constructief noodzakelijk was;
• De laagste sterkteklasse (S235) als uitgangspunt moeten hanteren;
• Herontwerpen van de constructie onderdelen om gebruik alternatieven mogelijk te maken;
• Vertraging in het bouwproces.

Een ander leerpunt was dat het bedrijf dat de staalprofielen uit de fabriekshallen sloopte, niet op de hoogte bleek te zijn van het beoogde hergebruik. De handling van het staal was niet afgestemd op hoogwaardig hergebruik, waardoor de staalprofielen onnodig beschadigd zijn geraakt en in verkeerde lengtes beschikbaar kwamen.

De bovenstaande voorbeelden betreffen relevante projectrisico’s. Bij het stellen van een hoge circulaire ambitie is het dan ook noodzakelijk dat de bij het werk betrokken partijen vooraf goede afspraken maken over de verantwoordelijkheden en risico’s van ontbrekende en onzekere informatie, betreft de materialen in de bestaande constructie en de secundaire materialen die moeten worden ingekocht.

Hier dient zich het belang van een materialenpaspoort aan.

Beperkingen in de keuzevrijheid

Duurzaamheidsadviseurs lopen er dagelijks tegenaan: er zijn grenzen aan de technische mogelijkheden voor een circulair ontwerp. Die grenzen worden ook gevormd door de wetten, normen en richtlijnen waar de ontwerpers aan gehouden zijn. Bijvoorbeeld het Bouwbesluit. En bijvoorbeeld de nieuwe NTA 8713.

“In de civieltechnische sector zijn we gebonden aan strenge technische randvoorwaarden die zijn vastgelegd in wetten, normen en klanteisen. Die zijn bedoeld om het veilig en betrouwbaar functioneren van de infrastructuur te borgen. De praktijk leert dat die technische randvoorwaarden ons vaak beperken in het streven naar een circulaire economie, of zelfs averechts werken in dat streven. Ik pleit ervoor dat we in de civieltechnische sector gaan onderzoeken wat de mogelijkheden en voorwaarden zijn om daar meer harmonie in te krijgen”.

-  Peter Gosselink, senior adviseur Duurzaamheid bij Royal HaskoningDHV

De nieuwe NTA 8713 was tijdens de realisatie van de Hoge Brug nog niet gepubliceerd. Er is in het bouwproject wel vooruitgekeken naar de impact van de NTA 8713 op circulair bouwen met staal in algemeenheid. Die impact is groot en levert relevante beperkingen op voor circulair bouwen. Namelijk:

1. Volgens het toepassingsgebied van de NTA 8713 worden de hergebruiksklassen van staal alleen geformuleerd voor staalconstructies die zijn gesticht na 1955.
2. Gebruikt staal mag niet worden hergebruikt in constructies die gevoelig zijn voor vermoeiing. Dit betekent in de praktijk dat de mogelijkheden voor het herbestemmen van gebruikt staal beperkt zijn tot bijvoorbeeld fietsbruggen en niet-constructieve onderdelen zoals bijvoorbeeld brugleuningen. Gebruikt staal herbestemmen in eenvoudige constructies zoals bijvoorbeeld een geluidsscherm is volgens de nieuwe norm niet toegestaan, vanwege het dynamische karakter van windbelasting.
3. Bij het hergebruiken van staal zijn een bouwwerkdossier van het donorbouwwerk en een keuringsdocument noodzakelijk, wanneer voldoende archiefinformatie ontbreekt.
4. Er gelden voorwaarden om aan bestaande constructies en aan hergebruikt staal te mogen lassen. De lasbaarheid van het staal moet voldoende gekwantificeerd zijn. Met andere woorden: de CEV-waarde moet bekend zijn. Dit vraagt gedetailleerde informatie over de chemische samenstelling van het staal. Vaak is hiervoor een analyse van het staal nodig.

De NTA 8713 is een eerste stap naar hergebruik van staal. Het toepassingsgebied is beperkt maar geeft een goede handreiking hoe de procedure is om staal te hergebruiken en waar nodig met aanpassingen en/of extra procedures het toepassingsgebied te kunnen vergroten. 

Auteurs artikel: Peter Gosselink en Mario Mies

Foto © 2022, Mothership, Ossip van Duivenbode