NIOO-KNAW, Wageningen | Groenblauwe Netwerken

Bij de realisatie van de nieuwbouw van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO) is op alle vlakken aandacht aan duurzaamheid besteed. Het denken in natuurlijke kringlopen en het bestuderen van ecosystemen is de core-business van het NIOO. Daarom is ervoor gekozen om een gebouw volgens het ‘cradle to cradle’ systeem te realiseren. Volgens die benadering wordt er getracht om een gebouw zoveel mogelijk een harmonieus onderdeel te laten zijn van de natuurlijke omgeving en wordt getracht er positief aan bij te dragen. Deze filosofie gaat verder dan alleen energie-efficiëntie. Er wordt ook naar het gebruik van materialen gekeken en het hele ecosysteem. Bij het bouwen volgens het C2C-principe wordt er voornamelijk gebruik gemaakt van na-groeibare grondstoffen die geen milieuschade in de keten van winning, verwerking, gebruik en in de afvalfase veroorzaken. Liefst moeten de materialen herbruikbaar zijn.

In het ontwerp is duurzame energieopwekking in de vorm van hoge temperatuur warmte-koude opslag en zonne-energie toegepast, er is gekozen voor duurzame bouwmaterialen en een duurzame bouwwijze, uiteraard is er veel aandacht voor het versterken van de lokale biodiversiteit en wordt het water inclusief afvalwater lokaal verwerkt.

Het complex bestaat uit een hoofdgebouw met laboratoria en kantoren, en diverse bijgebouwen. Het biedt plaats aan circa 170 medewerkers.

Aanleiding en context

Het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO), één van de onderzoeksinstituten van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen (KNAW), bestudeert het effect van de natuur in al haar vormen. Wereldwijde worden ecosystemen bedreigd door een toenemende vraag naar voedsel, zoet water, hout, vezels en brandstof. Biodiversiteit gaat in een alarmerend tempo verloren door groeiende economieën die deze degradatie negeren. Er is een toenemende noodzaak om te veranderen van een consumptieve economie naar een circulaire economie.

Het NIOO werkt hiertoe nauw samen met andere organisaties op dit gebied zoals universiteiten en kennisinstellingen. Ook doen ze eigen onderzoek. Toen het NIOO besloot twee van zijn locaties samen te voegen bood dit de mogelijkheid de onderzoeksfaciliteiten uit te breiden en voor de nieuwbouw een locatie te kiezen die dichter lag bij de locaties van de organisaties waarmee wordt samengewerkt. De Wageningen Universiteit (WUR) heeft voor deze nieuwbouw ruim vier hectare van haar grond beschikbaar gesteld, dicht bij de campus en in het hart van het Wageningse groene kenniscentrum.

De ecologen van het NIOO streven naar duurzame innovaties, geïnspireerd door de natuur. De nieuwe vestiging bood het NIOO de gelegenheid deze innovaties zoveel mogelijk in het ontwerp van hun nieuwe pand in te passen en er zelf mee te experimenteren. Ze hebben programma’s opgezet om met de toepassing ervan ervaring op te doen en ze over de tijd te monitoren.

Proces en samenwerking

Het NIOO-KNAW heeft bij de keuze van architect en bouwbedrijf bewust niet gekozen voor ‘groene’ partijen. Voor de architect viel de keuze op Claus en Kaan Architecten, een bureau dat bekend is om zijn strakke en minimalistische ontwerpen. Dit om duurzaam bouwen ook te laten landen in de traditionele bouw- en vastgoedwereld. Agentschap.nl ondersteunde het ontwerpteam met het inbrengen van kennis op de verschillende gebieden van duurzaamheid en met het verkrijgen van subsidies voor innovatie.

Mede bijgedragen aan het goede resultaat op het gebied van duurzaamheid heeft de vasthoudendheid van het NIOO als medeopdrachtgever. Ook werd er vanaf het begin benadrukt dat juridische perikelen in het proces niet gewenst waren en om dat te voorkomen werd zelfs een procesbegeleider ingezet om dit te ondersteunen.

Het was een lerend proces aangezien een deel van de teamleden geen specifieke ervaring hadden met duurzaam bouwen.

Beschrijving van het ontwerp

Claus en Kaan Architecten heeft bewust een compact gebouw ontworpen, waarin laboratoria en kantoren naast elkaar liggen zodat de looplijnen kort blijven. De hoofdopzet is ruim en biedt veel ruimte voor informele ontmoeting. Vides zorgen voor verbindingen tussen de verdiepingen en brengen daglicht tot diep in het gebouw. De ruime opzet van de gemeenschappelijke functies als kantine en colloquiumzaal moeten een ontspannen en inspirerend werkklimaat bevorderen.

Energie

In het gebouw is voor het eerst in Nederland Hoge Temperatuur Opslag (HTO) toegepast. Deze techniek is vergelijkbaar met de gangbare Warmte Koude Opslag (WKO) waarbij warmte en koude op enkele (tientallen) meters onder het maaiveld in de grond wordt opgeslagen. Bij HTO wordt het water in diepere poreuze grondlagen (300 m) opgeslagen. De warmte wordt in de zomer door middel van 116 (478m²) zonnecollectoren geproduceerd en in de winter weer gebruikt voor verwarming. Naast de zonnewarmte slaat de HTO ook de overtollige warmte van het gebouw en de kassen op. De HTO is aangevuld met WKO en een warmtepomp voor als dat nodig is. De opgeslagen warmte wordt via leidingen in de vloeren naar binnen (betonkern activering) gebracht. Deze installaties besparen 70 tot 80 % van de energie voor warmte en koeling. HTO is in Nederland nog nieuw en vrij kostbaar; het was bij de realisatie van het gebouw een pilot die daarna 5 jaar gemonitord is en dient ook om meer te leren over deze nieuwe techniek. Alleen een WKO-installatie was voor het NIOO gebouw met zijn hoge energie warmte verbruik voor laboratoria en proefkassen niet voldoende geweest.

De sheddaken van de vides en de platte daken van de bijgebouwen zijn voorzien van in de dakbedekking geïntegreerde zonnecelfolie. Ook dit was een pilot om te onderzoeken welke product het meeste energie oplevert. Aan de voet van de grondwallen zijn 200m² Sun Cycle-PV panelen toegepast, eveneens een pilot om te onderzoeken of deze minder zeldzame metalen bevattende panelen ook het veronderstelde betere rendement opleveren.

Zonwering

Bij het NIOO-gebouw zijn overstekken toegepast en screens; in de praktijk blijkt dat de overstekken wel de zomerzon buiten houden maar niet afdoende de winterzon. Bij goed geïsoleerde gebouwen is meer aandacht nodig voor zonwering ook in de winter. Het plan is bij een vernieuwing fotovoltaïsch glas in aanmerking te nemen dat een deel van het zonlicht gebruikt voor energieproductie en zo ook een deel van de warmte buiten het gebouw houdt.

Natuurlijke ventilatie

Verder is er een hybride ventilatiesysteem geïnstalleerd. Het ontwerp voorziet in natuurlijke ventilatie en mechanische ventilatie op basis van CO₂-detectie.

Verlichting

Het NIOO-gebouw is geoptimaliseerd met betrekking tot verlichting. Er zijn aanwezigheids- en daglichtdetectoren voor het uitzetten van de verlichting als niemand in de ruimte aanwezig is en het regelen van de lichtsterkte afhankelijk van het aanwezige daglicht. Verder is het gehele gebouw van energiebesparende ledverlichting voorzien.

Materiaal

Claus en Kaan Architecten moest aan een aantal strenge eisen met betrekking tot keuze en verwerking van materialen voldoen.

De wens om volgens de ‘Cradle to Cradle’ principes te bouwen vereist dat zo mogelijk alle onderdelen van een gebouw in de eindfase van hun levensduur te demonteren zijn en hoogwaardig kunnen worden hergebruikt. De architect van het NIOO heeft dat opgepakt door zoveel mogelijk zuivere, primaire bouwmaterialen te kiezen die zich goed lenen voor hergebruik. Daarnaast was het van belang om geen verlijmde of composietmaterialen te gebruiken; deze niet goed herbruikbaar.

De in het NIOO-gebouw toegepaste materialen zijn voornamelijk:

Staal
Minimaal gebruik van kunststoffen, kitten of schuimen
Glas
Niet chemisch verduurzaamd (Plato)hout en hout met FSC-keur
Beton met puingranulaat en een laag gehalte portland-cement (dus meer hoogovencement)
EPDM-dakbedekking (gerecyclede autobanden)
Veelal vlas, cellulose of schapenwol (rond luchtkanalen) als isolatiemateriaal
Geen epoxy gietvloeren, maar gepolijste en milieuvriendelijk geïmpregneerde betonvloeren

Het casco is gemaakt van duurzaam beton zonder kunstmatige toevoegingen, kit, oplosmiddelen en dergelijke. Een betonnen bouwskelet was uit hoofde van C2C niet de eerste keuze, maar bleek noodzakelijk als gevolg van de toen hoge staalprijzen en de stabiliteitseisen (gebouw- trillingen) van de laboratoria.

Er is rekening gehouden met het gebruik van producten die keurmerken dragen zoals zoals FSC- en PVC-vrij gecertificeerde materialen. Het toepassen van materialen zoals hout, glas, staal, gemalen kalksteen en korrelig puin creëren een gestroomlijnd gebouw met een open en natuurlijke uitstraling.

Bijzonder geslaagd is de ambitie van het NIOO om tijdens de bouw geen giftige bouwcomponenten en materialen te gebruiken, en het gebruik van kitten en schuimen tot vrijwel nul terug te brengen. Het uitsluiten van giftige bouwcomponenten leverde weinig problemen op. De betrokken bouwpartijen deden hun best om daarin mee te denken, waarbij nog weleens nieuwe vondsten werden gedaan. In het algemeen is men al een groot deel van het ‘gif ’ kwijt door pure, primaire bouwmaterialen te gebruiken want de boosdoeners zitten vooral in verven, afwerklagen en composietmaterialen. Meer problemen ervoer de bouw bij het installeren van de kilometers elektrabekabeling in het gebouw. In een heel laat stadium (tijdens de uitvoering) kwam op tafel dat gangbare kabelmantels gehalogeneerde koolwaterstoffen bevatten (vlamvertragers). Het NIOO vond dat onaanvaardbaar en uiteindelijk is toen een andere bekabeling gekozen (polyetheen met een mbzh compound).

Ook kitten, schuimen en lijmen zijn vaak giftig en ‘verontreinigen’ de primaire bouwmaterialen waar ze mee zijn verkleefd, waardoor demontage en recycling problematisch wordt. Door een extra goede detaillering van de ruwbouw en de afbouw is het gebruik van kitten en schuimen met zeker 80% terug te dringen.

Water

Aan de hand van de waterkringloop wilde men laten zien dat afval grondstof is. Doel was om het gebouw niet op de riolering aan te sluiten. Vanwege de aansluitverplichting is dit niet gelukt, het waterschap wilde dit risico niet nemen. Er is dus een riool aangelegd maar er is afgesproken dat als de gerealiseerde systemen blijken te voldoen er geen gebruik van gemaakt hoeft te worden. Ook op het gebied van de afvalwaterbehandeling heeft men gekozen voor enkele experimenten.

Menselijk afvalwater bestaat voor een deel uit riskante ziektekiemen, medicijnen en hormonale stoffen, maar ook uit voedingsstoffen, water en allerlei andere bruikbare of minder bruikbare stoffen die via de gootsteen of de WC verdwijnen. Alleen de meest geavanceerde (dure) rioolwaterzuiveringen halen een hoop nuttige stoffen uit het afvalwater, waaronder fosforverbindingen. Fosfor is een eindige grondstof, is onvervangbaar en als meststof cruciaal voor de voedselvoorziening.

Menselijk afvalwater (urine en fecaliën) bevat veel fosfor uit het voedsel dat we tot ons hebben genomen. Via de normale riolering verdwijnt het in het milieu (veelal uiteindelijk naar zee) op een manier dat we het niet meer terug kunnen halen. De wereld heeft dus kleinschalige, goedkope en simpele methoden nodig om lokaal fosfor uit het afvalwater te halen. Daar wil het NIOO een bijdrage aan leveren, en wat is beter dan het eigen afvalwater als proefopstelling te nemen?

Het NIOO bouwt op eigen terrein aan een systeem om het afvalwater zo te zuiveren dat de nuttige voedingsstoffen volledig worden benut en het effluent probleemloos kan worden geloosd.

Het systeem begint bij de vacuümtoiletten die per spoeling slechts 0,5-1,0 liter water verbruiken (grondwater in het geval van het NIOO), waardoor fecaliën zo min mogelijk verdund raken, een uniek concept in een kantoorgebouw. De biomassa gaat vervolgens naar een vergister, waar een deel wordt omgezet in biogas als energiebron. De laatste fasen van waterzuivering bestaat uit een algenkweeksysteem en een helofytenfilter. In de algenreactor groeien de algen en nemen ze de voedingsstoffen waaronder fosfor uit het water op. Het NIOO en WUR bestuderen dit vermogen van algen om water te zuiveren (menselijke pathogenen, farmaceutische rest producten en metalen). Door het oogsten van de algen worden waardevolle mineralen zoals fosfaten teruggewonnen bijvoorbeeld voor gebruik als meststof in de landbouw. Als het proces goed verloopt kan het resterende water door het aanwezige helofytenveld worden na gezuiverd en probleemloos in de bodem zijgen. De proefopstelling is overigens te klein (alleen eigen afvalwater) om commercieel algen te kunnen oogsten. Het NIOO zal de opstelling samen met onderzoekspartners jarenlang monitoren, bijstellen en er naar verwachting belangrijke lessen uit kunnen trekken om het proces marktrijp te kunnen maken.

Biodiversiteit

Doel was het NIOO gebouw goed in de omgeving in te passen en ruimte te bieden aan een natuurlijke habitat. Dit is voor grote delen gelukt.

De oude elzenstoven (die er slecht aan toe waren) en bomen die moesten wijken voor de bouw, worden elders op het terrein als houtwallen teruggebracht. Het terrein wordt omringd door sloten en een grondwal, waarop allerlei inheemse kruiden, planten en struiken zijn gezaaid of geplant, met een doornige vlechtheg als ‘prikkeldraad’. In die grondwal is een kelder ingegraven voor vleermuizen. De fietsenstalling zal dienen als bijenhotel voor – bedreigde – solitaire bijen.

Het grote groene dak van het hoofdgebouw laat een grote variatie aan sedum, kruiden en andere vegetatie zien en in de regenwatervijver bij de ingang zaten al kikkers voordat de nieuwbouw werd opgeleverd. Het levert een bijzonder schouwspel op: het ultra-strakke gebouw van glas en hout, te midden van struiken, vlinders, vogels, kruiden, bomen, insecten en vleermuizen.

NIOO exterieur test opstelling dak © NIOO-KNAW

NIOO nieuwbouw duurzaam wageningen © Bouwbedrijf Berghege

Een deel van het dak is speciaal ingericht voor proeven en metingen. Er kan worden geëxperimenteerd met soorten beplanting, het substraat, temperaturen en vocht. De biodiversiteit die deze planten genereren (insecten, vogels) wordt door de ecologen bestudeerd. Ook wordt gemeten hoeveel regenwater de verschillende vegetaties opvangen en verdampen (en dus afvoer naar het riool bij zware regenval kunnen bufferen). En met sensoren in het beton onder het dak wordt gemeten wat verschillende vegetaties doen met de isolatie van het gebouw. Dit alles wordt gedaan in nauwe samenwerking met leveranciers van groene daken, hydrologen van Wageningen Universiteit, ecologen van het NIOO en de waterketen.

Maar, NIOO gaat een stap verder. Samen met Wageningen Universiteit wordt onderzocht naar hoe groene daken kunnen bijdragen aan de variatie in soorten planten en dieren. Het ministerie van Landbouw heeft NIOO-KNAW een aanmoedigingsprijs toegekend om dit project te ontwikkelen. Daarin staat het redden van bedreigde plantensoorten zoals vermeld onder de Europese Habitat richtlijn centraal. Tegelijkertijd worden experimenten uitgevoerd om energie op te wekken uit levende planten. Buiten het gebouw wordt biodiversiteit op verschillende manieren gestimuleerd samen met instanties als Heg en Landschap, de Vlinderstichting en de Vogelbescherming.