Onderzoek Matthias Buyle

Abstract

Het doel van het BIOBUILD-project is om volledig op biologische materialen gebaseerde bouwmaterialen met thermische opslagfunctie te ontwikkelen en te demonstreren die hoog milieubelastende producten kunnen vervangen. Onze oplossing toont de functionele integratie aan van op biologische materialen gebaseerde faseveranderingsmaterialen (bioPCMs) in massief hout en houtvezels, gebonden met plantaardige olieharsen, lignine of schimmelmateriaal, om nieuwe biocomposiet bouwmaterialen te produceren met aanzienlijk verbeterde thermische eigenschappen. De nieuwe materialen vertonen een hoge multifunctionele prestatie, voldoen aan de eisen voor duurzame "groene" productie en zorgen voor opties voor het einde van de levensduur en recycling. Milieu- en sociale impact en voordelen zijn volledig geïntegreerd in het perspectief van de levenscyclus.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Corrosie tast gewapende betonnen constructies aan en vermindert de structurele veiligheid, duurzaamheid en esthetiek. Om de levensduur over meerdere decennia te verlengen, kan onderhoud en herstel worden toegepast, waarvoor grote behoefte is en zal blijven. Het is echter belangrijk om niet alleen de technische vereisten en initiële kosten in rekening te nemen bij de selectie van interventies. Daarom wordt in dit project de milieu- en economische impact van levenscyclus interventiestrategieën om betoncorrosieschade te voorkomen en te herstellen bepaald.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het Kempisch Bekken is een unieke, geologische locatie in Vlaanderen die meer en meer in overweging genomen wordt voor toepassingen die bijdragen aan klimaatdoelen en energiezekerheid. De ruimte in de ondergrond is echter beperkt, wat leidt tot concurrerende toepassingen. Om beleid voor het beheren van interfererende activiteiten in de ondergrond (nadelig of gunstig) te vormen en indien nodig te prioriteren, is het essentieel om methoden te creëren voor de hydro-geologische karakterisering van deze interacties, waarbij ook rekening wordt gehouden met de bijhorende bovengrondse effecten. We bundelen de expertise van (inter)nationale hydro-geologische onderzoekseenheden om dynamische, gekoppelde modellen voor de ondergrond te ontwikkelen die simulaties op grote schaal mogelijk maken, terwijl ze voldoende accuraat blijven op het niveau van een enkele activiteit, en die rekening kunnen houden met geologische onzekerheid. We zullen deze methode integreren in methoden uit de milieueconomie en sociale wetenschappen om inzicht te krijgen in (i) indicatoren voor duurzame ontwikkeling van de ondergrond, (ii) bovengrondse milieu-, economische en sociale effecten, (iii) en hoe modelresultaten transparant te maken. Deze methode laten toe drempelwaarden te bepalen waaraan moet worden voldaan om de hydro-geologische, ecologische, economische en sociale criteria te respecteren om te komen tot een duurzaam beheer van de ondergrond in België en daarbuiten. Stakeholders uit de publieke en private sector en de lokale gemeenschap worden betrokken bij het onderzoek om inzicht te krijgen in hun perceptie van een duurzame en rechtvaardige ontwikkeling van het Kempisch Bekken. Kennis wordt overgedragen op maat van de belanghebbenden zodat zij (i) kunnen komen tot een structurele visie op de duurzame ontwikkeling van het Kempens Bekken, (ii) interacties tussen activiteiten kunnen reguleren en beheren, en (iii) het gebruik van de ondergrond kunnen afstemmen op duurzaamheidsdoelstellingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Compernolle Tine
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Bergmans Anne
• Co-promotor: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Engineering Management

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Technologische vooruitgang wordt binnen de circulaire economie vaak beschouwd als een cruciaal mechanisme om de materiaalefficiëntie te verhogen. Maar zorgen dergelijke innovaties werkelijk voor een lager primair materiaalverbruik, m.a.w. hebben zij een betekenisvolle reductie van de milieu-impact tot gevolg? Of doen onbedoelde gedragswijzigingen en andere indirecte effecten de bekomen vooruitgang teniet? Momenteel ontbreekt een wetenschappelijk kader om de milieu-impact van innovatieve technologieën te analyseren in een ruimere socio-economische context, rekening houdend met algemene verwachtingen rond macro-economische trends. Vooral het endogeen beschouwen van hergebruik, recyclages, etc. is cruciaal om ongewenste effecten te vermijden. Als reactie hierop stel ik mij als doel om een kwantitatieve methode te ontwikkelen die technologieontwikkeling kan ondersteunen, rekening houdend met bestaande toekomstprojecties. Een dergelijk dynamisch evenwichtsmodel moet de volledige waardeketen omvatten en zal de sterktes van technologie-specifieke micro-economische met die van algemene evenwichtsmodellen combineren. Vervolgens wordt dit model gekoppeld aan toekomstgerichte LCA achtergrond databases en toegepast op de Europese houtsector. Deze sector is essentieel om een duurzamere samenleving te realiseren, en beschikt over een groot potentieel voor hergebruik. Ten slotte worden stochastische distributies geïntegreerd, om inzicht te krijgen in de grootteordes van de onzekerheden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Mandaathouder: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In een notendop streeft het project naar het bieden van een haalbare en innovatieve renovatieoplossing voor sociale woningen, met als doel deze woningen voor te bereiden op 2050 op de meest efficiënte manier. De oplossing beoogt deze woningen los te koppelen van fossiele brandstoffen en te zorgen dat ze robuust genoeg zijn om te voldoen aan de toekomstige uitdagingen op het gebied van energie en distributienetwerken. Het project hanteert ook een holistische benadering, waarbij voortdurend rekening wordt gehouden met drie perspectieven gedurende de levenscyclus van het project: wat goed is voor de bewoners, wat goed is voor het klimaat en wat goed is voor de financiële stabiliteit van de sociale huisvesters. Het uiteindelijke doel van het project is het aanbieden van een concrete, betaalbare en schaalbare oplossing. Gedurende het project zal de oplossing worden ontwikkeld, geïmplementeerd, getest en zullen de reële prestaties gedurende de levenscyclus worden gemonitord en geoptimaliseerd. In nauwe samenwerking met bewoners en relevante belanghebbenden zal worden onderzocht hoe de oplossing op grotere schaal gerepliceerd kan worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ongeveer 35% van al het afval in Vlaanderen is afkomstig van bouw- en sloopactiviteiten. Dat afval bevat echter een groot aandeel herbruikbare materialen. Het project (GEO-CBE) wil een geïntegreerde digitale tool ontwikkelen om bouw- en sloopafval (BSA) en zijn stromen te geolokaliseren. De centrale doelstelling is de ruimtelijke, economische en milieuparameters identificeren om de optimale locatie van tijdelijke, permanente of zelfs verplaatsbare hubs voor de recyclage van deze bouwmaterialen te herkennen. In tijden van materiaalschaarste en -tekorten, beperkingen en hoge materiaalprijzen, naast geopolitieke en C02reductiedoelstellingen waarmee Vlaanderen en Europa geconfronteerd worden, is onderzoek naar het hergebruik en de recyclage van BSA meer dan ooit relevant. Er is een urgente behoefte aan inzicht in het netwerk van voorraad-, bouwen sloopafvalstromen, om een systeem van tijdelijke en permanente locaties - Circular Hubs (CHs) - uit te bouwen voor het verzamelen, opslaan en herverdelen van afval als secundaire grondstoffen. Duurzame en toekomstbestendige afvalbeheersystemen moeten inspelen op de groeiende vraag naar echte circulaire systeemoplossingen, waarbij de bouwsector in Vlaanderen veel potentieel biedt. De toenemende vraag naar woningen, in combinatie met steeds hogere normen voor (levens)kwaliteit, energie en milieu, heeft geleid tot een drastische toename van de vraag naar bouwmaterialen (bv. hout, beton en staal). Binnen het hedendaagse debat over grondstoffenschaarste en afvalrecycling in steden krijgt circulariteit als aanpak om afval te verminderen dan ook grote belangstelling. Het ontbreekt lokale belanghebbenden, beleidsmakers, grote projectontwikkelaars en bedrijven in de bouw- en sloopsector echter aan kennis over stromen en voorraden van BSA. Hoe kan materiaal van bouw- en sloopactiviteiten beschikbaar komen en, in plaats van als afval, worden opgevat als een hulpbron voor stedelijke projecten? De gebouwde omgeving met hoge materiaalconcentraties (voorraden) en veel bouw- en sloopactiviteiten is veelbelovend voor het recyclen van BSA. Waar en hoe CH's te ontwikkelen is echter nog niet beantwoord. Het GEO-CBE-project wil in deze behoeften voorzien door een geïntegreerd digitaal instrument te ontwikkelen ter met oog op eindgebruikers in de bouw- en sloopsector. Het project heeft met name drie hoofddoelstellingen 1. Een platform ontwikkelen om een ruimtelijke materiaalstroomanalyse te visualiseren van drie bouw- en sloopafvalstromen namelijk hout, beton en staal in Vlaanderen, in 2020-2021-2022. 2. Op basis van de resultaten van de ruimtelijke materiaalstroomanalyse verschillende scenario's ontwikkelen om mogelijke locaties en parameters te bepalen voor de implementatie van verschillende soorten hubs voor de opslag, de recycling en het hergebruik van BSA. 3. Een milieueffectbeoordeling ontwikkelen om de prestaties van verschillende scenario's te evalueren en de beste oplossingen te bepalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Acker Maarten
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Furlan Cecilia

Onderzoeksgroep(en)

• Onderzoeksgroep voor Stadsontwikkeling

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

B.Cycle is een serviceplatform met als missie de transitie naar een duurzamere bouwsector te versnellen door op maat van de actoren uit het werkveld een wetenschappelijk onderbouwd optimalisatieof innovatietraject op te starten, dat robuust is naar de toekomst toe en ondersteund wordt door innovatieve circulair verdienmodellen, en dit vanuit een levenscyclusperspectief. Cruciaal hierbij is dat er zo vroeg mogelijk in het proces kwantitatieve informatie beschikbaar is om het meeste uit een innovatietraject te halen. Concreet biedt B.Cycle expertise aan om dergelijke trajecten op een holistische manier te ondersteunen via objectieve kwantitatieve informatie over de milieu-impact en kost van een product, proces of dienst en dit aan de hand van levenscyclusanalyses (LCA) en levenscycluskostanalyses (LCCA). De kracht van B.Cycle is dat net LCA en LCCA voor toepassingen op een lage TRL het speerpunt vormt van de aanwezige fundamentele kennis, waardoor de impact op het opgeschaalde productieproces gemaximaliseerd wordt tegen een lage kost. Daar waar ander marktspelers zich vooral richten op certificeren van producten die reeds beschikbaar op de markt zijn, richt B.Cycle zich expliciet op concrete vragen uit het werkveld die gericht zijn op optimalisatieof innovatietrajecten. Om de expertise van B.Cycle maximaal te valoriseren, wordt er ingezet op zowel korte termijn hotspot analyses, als op meer doorgedreven en ambitieuzere trajecten op langere termijn. Binnen deze laatste trajecten met meer diepgang kunnen komt de unieke kennis van B.Cycle maximaal tot zijn recht wat tot een grotere maatschappelijke meerwaarde kan leiden. Projecten van het korte type zijn dan weer relevant om de drempel te verlagen zodat bedrijven toch een eerste stap te zetten. De fundamentele kennis van prospectieve duurzaamheids-analyses is de grootste troef van B.Cycle en deze IOF financiering creëert de opportuniteit om deze kennis ook uit te dragen naar het werkveld. Door in te zetten op een coördinerende structuur die zowel waakt over de wetenschappelijke kwaliteit van de output en tegelijkertijd de zichtbaarheid verhoogt, wordt er een hefboom gecreëerd naar financiering buiten de gebruikelijke academische kanalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Meysman Jasmine

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het ALIGNED-project zal een modelleringskader opleveren om de ecologische en sociaal-economische prestaties van biogebaseerde industrieën te beoordelen en te optimaliseren. ALIGNED zal het wetenschappelijke veld van levenscyclusanalyse (LCA) bevorderen (verhuizen van TRL2-3 naar TRL5) en samenwerken met industrieën en vertegenwoordigers van vijf biogebaseerde sectoren: bouw, houtbewerking, textiel, pulp en papier, en biochemie. De overgang naar een duurzame economie is afhankelijk van consistente en vergelijkbare milieubeoordelingen van biogebaseerde producten. In de praktijk van vandaag leveren de methoden om de impact van biogebaseerde producten te beoordelen echter onvergelijkbare resultaten op, waardoor de besluitvorming verwarrend wordt. De modellen en tools die in ALIGNED zijn ontwikkeld, zullen het mogelijk maken om hoogwaardige evaluatiestudies uit te voeren in de biogebaseerde sectoren, met industriële relevantie en interoperabiliteit. Dit is mogelijk door de iteratieve toepassing en verbetering van de nieuwe en geharmoniseerde modellen en tools in vijf specifieke gevallen van biogebaseerde industriële technologieën (TRL 2-6), één voor elke sector. Het ALIGNED-kader zal het mogelijk maken om de belangrijkste aspecten die in de huidige praktijk niet aan bod komen nauwkeurig te modelleren: de concurrentie om biomassa en om land, dynamische en tijdspecifieke koolstofboekhouding, en biodiversiteit en sociaal-economische effecten. ALIGNED zal ook toekomstige energie- en hulpbronnenscenario's ontwikkelen die zijn afgeleid van geïntegreerde beoordelingsmodellen en een consistente benadering van onzekerheidsbeoordeling. De belangrijkste belanghebbenden in de vijf sectoren zullen voortdurend worden betrokken, door feedback te geven bij de vroege ontwikkeling van het raamwerk en door de lessen uit de praktische toepassing ervan te delen. De professionele betrokkenheid van belanghebbenden zorgt voor relevantie en acceptatie in de sector en levert echte impact op.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Passel Steven
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Van Schoubroeck Sophie

Onderzoeksgroep(en)

• Engineering Management

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het in maart 2020 opgestelde actieplan voor de circulaire economie is een van de belangrijkste bouwstenen van de Europese Green Deal om de EU tegen 2050 klimaatneutraal te maken en andere milieueffecten te verminderen (bv. stikstofverontreiniging, luchtverontreiniging, biodiversiteitsverlies). De circulaire economie vereist dat reststromen (bv. afval en nevenstromen) beter worden benut door er nieuwe hoogwaardige producten van te maken. Hierbij horen de productie van meststoffen, eiwitten of bouwmaterialen uit afvalstromen, maar ook de vervanging van fossiele kunststoffen door hernieuwbare alternatieven. Bij het nastreven van de circulaire economie moet er echter op worden toegezien dat de milieueffecten van de nieuwe goederen worden verminderd of dat de milieueffecten niet eenvoudigweg worden verwisseld tussen impactdomeinen. Bovendien ontstaan er door het hergebruik van afvalstromen nieuwe methodologische uitdagingen voor de milieubeoordelingen, zoals de vraag hoe rekening moet worden gehouden met de effecten van afval die stroomopwaarts ontstaan, wat de systemische impact is van nieuwe waardeketens op basis van afval/nevenstroomproducten en hoe rekening moet worden gehouden met het verschil in kwaliteit van recyclaten in vergelijking met nieuwe materialen. De doelstelling van het MAZE-project is het ontwikkelen van nieuwe methoden en benaderingen om de (prospectieve) evaluatie van milieueffecten van biogebaseerde producten te verbeteren. De belangrijkste methoden die in het project zullen worden gebruikt zijn levenscyclusanalyse en materiaalstroomanalyse. Het onderzoek zal betrekking hebben op de vraag hoe rekening kan worden gehouden met de stroomopwaartse effecten van afvalproducten, hoe de productkwaliteit kan worden geëvalueerd in milieu- en materiaalstroombeoordelingen en vervolgens hoe de informatie kan worden gebruikt in prospectieve besluitvorming. De methoden zullen worden toegepast op een geselecteerd aantal biogebaseerde materialen/producten om hun toepasbaarheid aan te tonen. De resultaten van het project zijn in strategisch opzicht in lijn met de circulaire economie van de EU.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Nimmegeers Philippe
• Promotor: Spiller Marc
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Nimmegeers Philippe
• Co-promotor: Spiller Marc

Onderzoeksgroep(en)

• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)
• Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is momenteel een grote vraag naar innovatieve cement en betontechnologieën omwille van de grote milieu impact gerelateerd aan het produceren van deze bouwmaterialen. Om de milieuimpact van deze innovatieve technologieën te evalueren en te verbeteren is een kwantitatieve milieubeoordeling, zoals levenscyclusanalyse (LCA), noodzakelijk. Vaak worden LCA studies pas uitgevoerd wanneer de technologie volledig ontwikkeld is. Dit is te laat, aangezien het zeer kostelijk is en veel tijd vraagt om op dit punt nog substantiële wijzigingen aan te brengen aan de technologie. Het zou daarom beter zijn om de LCA uit te voeren tijdens de onderzoeksfase. Hierbij wordt er voorspeld wat de toekomstige milieu impact van de technologie zal zijn wanneer deze zich op een industriële schaal bevindt. Het uitvoeren van zo een voorspellende LCA, ook wel ex-ante LCA genoemd, geeft de ontwikkelaar een extra beoordelingstool en laat optimalisatie van de milieuprestaties toe tijdens het ontwerpproces. Het uitdagende aspect van een ex-ante LCA is niet alleen om de nodige voorspellingen te maken voor de innovatieve technologie a.d.h.v. weinig data, maar ook om rekening te houden met de mogelijke veranderingen die in de wereld kunnen optreden tegen dat de technologie op de markt komt. Dit project zal zich focussen op het ontwerpen van een methodologie voor het uitvoeren van ex-ante LCA op innovatieve betontechnologieën. Dit alles zal worden toegepast op drie case studies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Craeye Bart
• Mandaathouder: Maes Ben

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is momenteel een grote vraag naar innovatieve betontechnologieën omwille van de grote milieu impact die beton heeft. Door een kwantitatieve milieubeoordeling toe te passen, zoals een levenscyclusanalyse (LCA), kan de milieu impact van deze innovatieve technologieën geëvalueerd en verbeterd worden. LCA-studies worden meestal pas uitgevoerd wanneer de technologie volledig ontwikkeld is. Op dit punt zijn de kosten om verbeteringen aan te brengen ontzettend hoog, waardoor deze niet worden uitgevoerd. Het zou beter zijn om LCA uit te voeren tijdens de onderzoeksfase. Hierbij wordt er voorspeld wat de milieu impact van de technologie zou zijn wanneer deze zich op een industriële schaal bevindt. Het uitvoeren van zo een voorspellende LCA, ook wel ex-ante LCA genoemd, toont de impact van een technologieontwikkeling op de milieuprestaties en zorgt voor een optimalisatie tijdens het ontwerpproces. Het uitdagende aspect van een ex-ante LCA is om de nodige voorspellingen te maken a.d.h.v. weinig data. Dit project zal zich focussen op het ontwerpen van een methodologie voor het uitvoeren van een ex-ante LCA op innovatieve betontechnologieën, door de innovatieve technologie theoretisch op te schalen naar de industriële schaal en rekening te houden met veranderingen aan de huidige manier waarop beton wordt geproduceerd en veranderingen aan de background system die zullen opgetreden zijn wanneer de opkomende technologie volledig ontwikkeld is.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Craeye Bart
• Mandaathouder: Maes Ben

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bij de ontwikkeling van nieuwe circulaire technologieën is het essentieel om reeds in een vroeg stadium een levenscyclusanalyse (LCA) te integreren. Op deze manier wordt het mogelijk om veelbelovende pistes voor verder onderzoek snel te identificeren. Het uiteindelijke doel is echter niet om het ecologische profiel van deze technologieën op laboschaal te beoordelen, maar wel dat van de toekomstige opgeschaalde technologieën. Een dergelijke analyse wordt gedefinieerd als een ex-ante LCA. Binnen dit kader is de algemene doelstelling, om op basis van een ex-ante LCA, het milieuprofiel te beoordelen van nieuwe circulaire technologieën die metallurgische bijproducten verwerken In ex-ante LCA's moet er zowel rekening gehouden worden met de toekomstige ontwikkelingen van een nieuwe technologie (voorgrond systeem) als met de gevolgen van de introductie van een dergelijke technologie op de markt (achtergrond systeem). Een nieuwe en gestructureerde aanpak voor beide systemen zal worden ontwikkeld, rekening houdend met leer- en schaaleffecten en niet-lineaire markteffecten in LCA. Deze aanpak zal worden toegepast, getest en gevalideerd voor verschillende technologieën voor het terugwinnen van de restmetalen (Cr, V, Nb en Mo) uit slakken, afkomstig van de productie van roestvrij staal en FeCr. Een 'zero-waste approach' staat centraal bij al deze technologieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Van Passel Steven
• Mandaathouder: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject