Sargassum-based particleboards for sustainable construction: Performance of pelagic and benthic biomass combined with agro-industrial residues

Elk jaar spoelen enorme hoeveelheden bruine zeewier aan op de stranden van het Caribisch gebied, Mexico en Brazilië. Dit zeewier, bekend als sargassum, is een natuurlijk onderdeel van de oceaan, maar klimaatverandering en vervuiling hebben ervoor gezorgd dat het in overweldigende hoeveelheden arriveert. Wanneer de hopen op het zand rotten, laten ze giftige gassen vrij die lokale ecosystemen schaden, toerisme verstoren en de volksgezondheid bedreigen. Tegelijkertijd zijn de wereldwijde meubel- en constructie-industrieën sterk afhankelijk van het kappen van bomen om houtpanelen te maken voor kasten, planken en wanden. Deze twee problemen—te veel rottend zeewier en te veel bomen die worden gekapt—lijken ongerelateerd, maar ze hebben beide te maken met een overschot aan organisch materiaal dat een nieuw doel nodig heeft. Wetenschappers kijken steeds vaker naar manieren om deze afvalstromen om te zetten in nuttige producten, een concept dat bekend staat als de circulaire economie, waarbij materialen worden hergebruikt in plaats van weggegooid. De uitdaging ligt in het vinden van een manier om deze natte, vezelige en vaak zoute materialen te binden tot iets dat sterk genoeg is om in gebouwen of huizen te gebruiken.

Een team onderzoekers uit Brazilië en Canada zette zich af om te testen of dit rottende zeewier getransformeerd kon worden in een bouwmateriaal. Ze richtten zich op het creëren van spaanplaten, wat platte platen zijn die worden gemaakt door kleine stukjes hout of plantvezels samen te persen met een lijm. Het team verzamelde twee verschillende soorten sargassum: één die in de open oceaan drijft en in enorme matten aanspoelt, en een andere die op de zeebodem nabij de kust groeit. Om deze stukjes zeewier bij elkaar te houden, mengden ze ze met twee veelvoorkomende landbouwresten: suikerrietbagasse, de vezelige pulp die overblijft na het persen van suikerriet, en kokosvezels. Ze gebruikten een speciale lijm gemaakt van ricinusolie, een plantaardige lijm die minder giftig is dan de op aardolie gebaseerde lijmen die gewoonlijk in fabrieken worden gebruikt. Het doel was om te zien of deze mengsels solide panelen konden vormen die voldeden aan de veiligheids- en sterkte-eisen die vereist zijn voor meubels en binnenwanden.

De onderzoekers maakten vier verschillende soorten panelen om te vergelijken hoe de ingrediënten samenwerkten. Sommige panelen gebruikten suikerrietbagasse voor de buitenste lagen en zeewier voor het midden, terwijl andere kokosvezels aan de buitenkant gebruikten met zeewier aan de binnenkant. Ze persten deze mengsels in platen ongeveer zo groot als een grote snijplank en testten ze grondig. De tests maten hoeveel de platen opzwelden wanneer ze in water werden geweekt, hoeveel gewicht ze konden dragen voordat ze braken, en hoe goed de lagen aan elkaar hechtten. De resultaten toonden een duidelijk verschil tussen de twee landbouwpartners. Panelen gemaakt met suikerrietbagasse presteerden zeer goed en voldeden aan de strikte eisen voor niet-structureel gebruik in droge omgevingen, zoals kantoorschotten of meubilair. Deze platen waren sterk, behielden hun vorm en absorbeerden niet te veel water.

In contrast hiermee presteerden de panelen gemaakt met kokosvezels minder goed. Hoewel ze aan de minimale veiligheidsnormen voor hechting voldeden, absorbeerden ze aanzienlijk meer water en zwelden ze meer op dan de suikerrietversies. Wanneer de onderzoekers de platen onder een krachtige microscoop bekeken, zagen ze waarom. De suikerrietdeeltjes pakten dicht tegen elkaar aan, waardoor een dichte en solide structuur ontstond. De kokosvezels waren echter langer en dunner, waardoor er gaten en lege ruimtes in de plaat ontstonden die water gemakkelijk naar binnen lieten sijpelen. Dit verschil in hoe de deeltjes in elkaar pasten, bleek belangrijker dan het type zeewier dat werd gebruikt. Of het zeewier nu uit de open oceaan kwam of van de zeebodem, maakte weinig uit voor de uiteindelijke sterkte van de plaat, zolang het maar gemengd was met de juiste landbouwpartner.

De studie mat ook hoe goed deze nieuwe platen warmte konden tegenhouden, een cruciaal kenmerk voor isolatie. De panelen gemaakt met suikerriet en zeewier geleidden warmte op een vergelijkbare snelheid als standaard houtproducten die in de bouw worden gebruikt, wat suggereert dat ze kunnen helpen gebouwen warm of koel te houden. De onderzoekers concludeerden dat, hoewel zeewier alleen te zwak en te waterabsorberend is om als hoofdbouwsteen te dienen, het zeer goed werkt als vulmateriaal wanneer het wordt gecombineerd met suikerrietbagasse en een plantaardige lijm. Deze aanpak biedt een praktische manier om een groeiend milieuprobleem om te zetten in een waardevolle hulpbron. Door zeewier te gebruiken dat anders op het strand zou rotten, kunnen gemeenschappen de vrijkomende giftige gassen tijdens de ontbinding verminderen en tegelijkertijd een duurzaam alternatief creëren voor houtproducten, waardoor een kustprobleem wordt omgezet in een oplossing voor de bouwsector.