Waterbestendige lemen huizen

Het hele PWS is te downloaden helemaal bovenaan de pagina.

Samenvatting

Dit rapport beschrijft ons onderzoek naar de mogelijkheden voor de verduurzaming van lemen huizen in India. De helft van de huizen is gemaakt van aarde. Deze huizen zijn niet waterdicht en doordat het veel regent in India tijdens de moesson (regenperiode) gaan veel van deze huizen kapot.

Onze hoofdvraag luidde daarom: Welke chemische samenstelling van aarde is het beste voor de waterdichtheid, stevigheid en duurzaamheid? Om dit te kunnen beantwoorden moesten we eerst een paar deelvragen beantwoorden.

Als eerste: Wat is de invloed van kalk en suiker op de waterdichtheid van aarde? Dit hebben we beantwoord door middel van een practicum waarbij we de directe invloed van suiker en kalk op de sterkte en waterdichtheid van aarde hebben gemeten.

Ten tweede: Op welke manier kunnen we de duurzaamheid van aarde verbeteren? We beschrijven hierbij verschillende ideeën en beredeneren waarom ons uiteindelijke idee volgens ons ook qua duurzaamheid het beste was.

Tot  slot:  Hoe  betaalbaar  zijn  de  grondstoffen  voor  de  Indiase  bevolking?  Hier  hebben  we  naar  alle economische en financiële aspecten van ons idee gekeken en gecheckt of ons idee haalbaar is voor de Indiase bevolking.

Aan het einde hebben we ons verslag op eventuele fouten gecheckt en gekeken wat we anders hadden kunnen doen. We zijn tot de conclusie gekomen dat de combinatie van suiker en kalk samen, het beste werkt op alle gebieden: stevigheid, waterdichtheid, duurzaamheid en financieel. Terugkijkend leek dit ons al een goede optie doordat deze combinatie heel goed te realiseren is in India.

Inleiding

In India zijn maar liefst 58 miljoen van de 206 miljoen huizen van aarde (in ons verslag beschreven als soil of modder) gemaakt. Deze huizen zijn niet waterdicht, met als gevolg dat veel van deze huizen door de grote regenval tijdens de moesson (regenperiode na de zomer) vernield raken.1  Hierbij vertellen we wel dat er klimaatverschillen zijn in India per regio dus dat niet elke regio een regenseizoen heeft. De wens voor waterdichte huizen van de Indiase bevolking is nog steeds erg groot; dit zou tenslotte voorkomen dat mensen eens in de paar jaar hun huis compleet moeten herstellen. Helaas is het zo dat het overgrote deel van de bevolking zich geen huis van bakstenen kan permitteren, doordat de grondstoffen van ver moeten komen en de kosten daarom hoog oplopen. Zelfs in het geval dat alle mensen dit zich wel zouden kunnen veroorloven, is dit niet voordelig, aangezien dit soort huizen erg slecht voor het milieu is. Om bakstenen en cement te maken, zijn temperaturen tot maar liefst 2000 °C nodig.2

Veel mensen realiseren zich niet dat maar liefst een derde van de wereldbevolking nog steeds in lemen huizen woont. Het is dan ook een groot probleem dat volgens ons echt opgelost dient te worden. Dit is zo makkelijk nog niet; enerzijds wil je deze mensen helpen, maar anderzijds is het ook essentieel om rekening te houden met het milieu. Het liefst hebben we huizen die qua stevigheid erg lang mee kunnen gaan, maar deze moeten natuurlijk wel biologisch afbreekbaar zijn. Daarom zoeken wij naar een alternatief dat de natuur niet zal beschadigen, maar de waterdichtheid wél verbetert. Bovendien moeten we er rekening mee houden dat de huizen betaalbaar blijven en dus geschikt zijn voor elke sociale klasse.

Wij richten ons in dit onderzoek op het land India, omdat hier nog een groot aantal mensen in lemen huizen woont en de vraag naar waterdichte lemen huizen door de grote regenval erg groot is. Wij onderzoeken dit onderwerp aan de hand van de volgende hoofd- en deelvragen:

Hoofdvraag: Welke chemische samenstelling van aarde is het beste voor de waterdichtheid, stevigheid en duurzaamheid?

Deelvragen:

1. Wat is de invloed van kalk en suiker op de waterdichtheid van aarde?
2. Op welke manier kunnen we de duurzaamheid van aarde verbeteren?
3. Hoe betaalbaar zijn de grondstoffen voor de Indiase bevolking?

Wij hebben voor deze hoofdvraag gekozen, omdat deze een breed antwoord geeft over het probleem en je er dus een duidelijke conclusie uit kunt halen. De deelvragen hebben wij bepaald aan de hand van drie factoren die wij wilden onderzoeken: waterdichtheid, duurzaamheid en betaalbaarheid. Wij hebben voor waterdichtheid gekozen, omdat dat het voornaamste probleem op het gebied van lemen huizen is en wij daar graag een oplossing voor willen vinden.

We onderzoeken welke invloed kalk en suiker op de waterdichtheid hebben. Wij hebben voor kalk als product gekozen, omdat we vooraf al wisten dat dit een goed middel is om aarde waterdicht te maken. Voor suiker geldt dat suikerkristallen van zichzelf al erg sterk zijn en wanneer je suiker smelt en vervolgens laat stollen neemt dit alleen maar toe.

Tijdens onze practica wilden we achterhalen hoeveel sterker en hoeveel beter tegen water bestendig de aarde na toevoegingen was in vergelijking met aarde zonder enige toevoegingen.

Tot slot hebben we ervoor gekozen om de betaalbaarheid van de huizen te onderzoeken, vooral omdat in India lang niet iedereen een duur huis kan betalen. We wilden daarom werken met grondstoffen die voor iedereen in India bereikbaar zijn, aangezien we ook niet zouden willen dat andere belangrijke factoren zoals voedselproductie met gebruik van suiker door ons concept verloren zouden gaan.

We hebben deze vragen onderzocht aan de hand van practica waarin we de sterkte en waterdichtheid testen. Dit hebben we gedaan door testblokjes van aarde met verschillende samenstellingen te maken en deze op drie verschillende manieren te testen: we hebben de blokjes in een drukmachine, een vochtige kamer en een bak water gezet. Deze practica hebben wij gebruikt om de eerste en tweede deelvraag te beantwoorden.

Daarnaast werden we geholpen door onze expert Yask Kulshreshtha die zelf ook nog steeds naar oplossingen zoekt op het gebied van waterdichte lemen huizen. Door middel van de vragen die wij aan hem hebben gesteld en bestanden over dit onderwerp die wij van hem hebben ontvangen, hadden wij al veel voorkennis over het onderwerp vergaard. We hebben daarnaast bronnen van internet gebruikt om informatie te verkrijgen over India en over andere zaken die in relatie staan tot dit onderwerp en van belang zijn om het verslag kloppend te maken.

Onze eerste verwachting voor het onderzoek is dat vooral kalk erg goed zal werken, omdat we hiervan al weten dat het voor waterdichtheid zorgt. Daarnaast zijn we benieuwd naar de hoeveelheid invloed die suiker zal hebben op de aarde. Wij denken namelijk dat suiker niet zoveel effect op de waterdichtheid zal hebben, maar daarentegen wel de sterkte van de aarde zal verbeteren. Dit geldt vooral voor de suiker die we van plan zijn te smelten en vervolgens te laten stollen, om zo een nog extremer effect te krijgen. We kwamen op dit idee, aangezien we van suiker weten dat als je het smelt en vervolgens weer laat stol len, het erg hard en waterafstotend wordt. Als dit teruggezien zal worden in de aarde, zouden dit dus twee vliegen in een klap zijn.

Ook zijn we erg benieuwd naar het effect van de combinatie van kalk en suiker, omdat we weliswaar van beide producten op zich positieve effecten verwachten, maar niet weten hoe het uit zal pakken in combinatie met elkaar. Echter denken we dat dit toch erg positief kan uitpakken en dat de testblokjes sterk en waterdicht zullen worden, maar de combinatie zou er ook voor kunnen zorgen dat de werking van kalk door suiker wordt opgeheven en het hierdoor minder effectief werkt.

Persoonlijk verwachten we dat het practicum waarbij we de suiker smelten en vervolgens laten stollen uiteindelijk het beste uit de testen zullen komen.

Toch zullen we niet verbaasd zijn als er wat verassingen uit zullen komen en de resultaten anders zullen uitpakken dan gedacht.

Deelvraag 1: Wat is de invloed van kalk en suiker op de waterdichtheid van aarde?

In het eerste practicum hebben we monsters gemaakt. Tijdens dit practicum hebben we in het lab van de TU Delft 36 testblokjes van samengeperste aarde met zes verschillende samenstellingen gemaakt. Dit houdt in dat we zes verschillende chemische samenstellingen hebben bedacht en van elke een eigen groep van zes blokjes hebben gemaakt.

De eerste groep was samengesteld uit de reguliere bestanddelen van aarde; deze samenstelling hebben we als controlegroep gekozen om op deze manier te vergelijken met onze chemisch gemanipuleerde aarde. Deze monsters hebben we op dezelfde manieren als de blokjes met een andere samenstelling getest, om zo een goede en betrouwbare vergelijking te kunnen maken.

De tweede groep bestond uit aarde vermengd met kalk, de derde groep uit zowel kalk als suiker en de vierde groep uit aarde vermengd met onbewerkte suiker. Dit waren tevens ook min of meer controlegroepen, omdat we de uitkomst van de toevoeging van kalk en suiker afzonderlijk al ongeveer wisten, doordat onze expert dit al reeds had onderzocht. Wij wilden nu dus experimenteren met de derde groep die bestond uit de combinatie van kalk en suiker samen. We kwamen op dit idee, omdat we dachten dat suiker aan de stevigheid kon bijdragen en dit ook voor kalk op het gebied van waterbestendigheid gold.

De vijfde en zesde groep waren met gekarameliseerde suiker: oftewel een verhitte water/suikeroplossing. Voor de zesde groep werkten we met een hoger percentage suiker dan in de vijfde. Het idee was dat deze verhitte suiker door het proces van karamellisatie zó in samenstelling veranderde dat ervoor zou zorgen dat de aarde goed intact bleef. Deze samenstelling zou naar onze verwachting dan ook erg sterk en waterbestendig moeten zijn.

Practicum 1: de basis

Het practicum ging als volgt in zijn werking; we begonnen met het maken van de reguliere aarde, wat we als basis voor alle zes de groepen gebruikten, Hiervoor kregen we een recept van onze expert Yask. Dit recept bestond voor 25% uit klei, 18% uit silt/leem en voor de overige 57% uit vier verschillende soorten zand, waar onderscheid tussen gemaakt wordt op basis van de grootte van de zandkorrel. Dit alles mengden we in een emmer, waarna we er nog wat water aan toevoegden, om zo een mooi geheel met een kleistructuur te vormen. We maakten in totaal 5,4 kg van het aardemengsel om uiteindelijk 36 monsters te maken.

Per groep (bestaande uit zes monsters) gebruikten we 900g van het basismengsel van de aarde, om de groepen vervolgens verschillende samenstellingen te geven. (Bijlage samenstellingen) We hadden gekozen voor specifieke hoeveelheden van suiker en kalk, omdat er al eerdere onderzoeken naar zijn geweest, waaronder die van onze expert Yask. Uit deze onderzoeken bleek dat 8% kalk het beste effect op de waterdichtheid heeft ten opzichte van de hoeveelheid van het basismengsel. Hier hebben we ook de percentages toegevoegde kalk en suiker voor de andere monsters op gebaseerd. Voor onze laatste twee groepen was het wel echt even experimenteren. Aangezien we echt zelf met het idee van gekarameliseerde suiker kwamen, moesten we zelf inschatten welk percentage suiker we nodig dachten te hebben. Alle specifieke hoeveelheden suiker en kalk die in de aarde vermengd zijn, zijn in een apart Excel bestand te vinden. (Bijlage Excel tabel: alle metingen)

Nadat we alle samenstellingen gemaakt hadden, deden we deze in een soort mal, ontworpen door Yask zelf. (Bijlage maken monsters) In de mal pasten negen blokjes, dus we hebben de mal vier keer moeten gebruiken om alle 36 blokjes te krijgen. We vulden elk individueel vakje steeds door 3 lagen van de aarde op elkaar te persen, net als bij echte lemen huizen wordt gedaan. Dit wordt gedaan om te voorkomen dat er lucht tussen de aarde komt en het dus niet goed aan elkaar hecht.

Aan de voorkant zat een schroef waarmee je de mal kon aandraaien, om zo alles bij samen te persen en testblokjes te vormen. (Bijlage maken monsters) Nadat de monsters voldoende uitgehard waren, draaiden we de schroef weer los, waarna we de ijzeren schotjes uit elkaar haalden. Vervolgens hebben we alle

monsters op een plaat neergezet, per samenstelling genummerd en één week volledig laten drogen. Na deze week waren de monsters klaar om in de volgende practica te testen.

Hierbij hebben we de gemaakte monsters op twee eigenschappen getest: stevigheid en waterbestendigheid. Dit hebben wij op drie verschillende manieren gedaan. Ten eerste door middel van een speciale machine die de druk op een testblokje elke seconde verhoogt. Vervolgens door middel van een klimaatkamer, waar de vochtigheid van de lucht aan te passen was en tot slot door de monsters voor een dag in een bak water te zetten en te observeren wat ermee gebeurt.

Practicum 2a: de drukmachine

Deze machine werkt door twee ijzeren platen die een druk op de monsters leveren, die uitgedrukt is in megapascal. Door middel van de drukmachine hebben we de grootste druk die een monster aankan getest. Om een betrouwbaar beeld van het onderzoek te krijgen, hebben we drie van de zes monsters per groep voor dit practicum gebruikt. We hebben de maximale druk die een monstergroep aankan berekend door het gemiddelde van alle drie de monsters te nemen. (Bijlage Excel grafiek sterkte blokjes) Ook hebben we naar de manier van breken van elk monster gekeken. (Bijlage resultaten drukmachine) Alle specifieke cijfers staan in een het Excel bestand (Bijlage Excel tabel: alle metingen)

Practicum 2b: de klimaatkamer

De klimaatkamer is een speciaal gebouwde ruimte waar de temperatuur en vochtigheid van de lucht te regelen is. Hier hebben we getest hoe goed de verschillende samengestelde groepen water opnemen en wat hiervan het effect op de sterkte is. Op een vrijdagmiddag hebben we de monsters in de klimaatkamer gezet en op maandag ochtend is er gekeken wat het effect hiervan was. Voor dit practicum hebben we met twee van de zes monsters per groep gewerkt. De vochtigheid van de lucht in deze ruimte was extreem hoog, waardoor het proces van wateropname versneld werd. We hadden vooraf en na het practicum de monsters gewogen, om zo het gewichtsverschil te achterhalen. Van elke groep hebben we één van de twee monsters doormidden gesneden om de sterkte te bepalen. (Bijlage resultaten klimaatkamer)

Practicum 2c: de waterbak

Op school hebben we de testblokjes in een bak met water gelegd, om te testen hoe snel de monsters na in contact met water te komen, uit elkaar vallen. Deze proef verschilt van de proef met de klimaatkamer, omdat het daar alleen om luchtvochtigheid ging en in dit geval de monsters echt helemaal onder water stonden. Bij deze proef gold natuurlijk hoe sneller het monster uit elkaar viel, hoe minder waterbestendig het was. Dit practicum hebben we met één van de zes monsters per groep uitgevoerd. We hebben hierbij alle zes verschillend samengestelde monsters in een grote bak met water gezet en vervolgens vijf uur lang, elk uur naar het effect hierop gekeken. Ook hebben we 24 uur na het begin van het practicum. Van tevoren en achteraf hebben we het gewicht van de monsters gewogen om een beeld te krijgen van de hoeveelheid water die ze hadden opgenomen. (Bijlage bak water)

We kunnen uit dit onderzoek concluderen dat, zoals we al van tevoren wisten, kalk een erg goed middel is om aarde die gebruikt wordt voor lemen huizen watervast te maken. Suiker helpt ook, maar werkt een stuk minder goed voor de waterbestendigheid dan kalk. Het is hoe dan ook wel beter dan wanneer er helemaal niks is aan de chemische samenstelling is veranderd. We zagen ook dat het voor de waterdichtheid helpt als de water/suikeroplossing eerst is verhit, voordat je het door de aarde mengt. De combinatie van kalk en suiker gaf dan ook een verrassende uitkomst. Ondanks dat de hoeveelheid kalk die in deze groep zit gehalveerd is, blijft deze groep ongeveer even waterdicht als de groep waar twee keer zoveel kalk in zit. Deze groep bevat ook nog suiker, die ook voor een betere waterdichtheid zal hebben gezorgd, maar de kalk zal waarschijnlijk toch het meeste hiervoor hebben gedaan. Dit betekent dat de combinatie van wat minder kalk en wat suiker ongeveer hetzelfde effect geeft als de groep waar alleen maar kalk in zit.

Al met al kunnen we stellen dat er meerdere opties zijn die voor een betere waterdichtheid van de lemen huizen zorgen. Hoogstwaarschijnlijk zal er alleen maar suiker gebruikt worden, in het geval dat er geen kalk ter beschikking is, omdat suiker op zichzelf aanzienlijk slechter werkt, zeker als de mogelijkheid om het te verhitten er niet is. De combinatie van kalk en suiker is de beste optie om lemen huizen waterdicht te maken.

Deelvraag 2: Op welke manier kunnen we de duurzaamheid van aarde verbeteren?

Het begrip duurzaamheid is op twee manieren te interpreteren. Duurzaamheid is de stevigheid van iets, en dit houdt in hoe lang dit onder verschillende omstandigheden mee zou kunnen gaan. De andere manier om duurzaamheid te interpreteren is door te kijken naar de preservatie van het milieu. Dit is overigens ook vaak het eerste waar men aan denkt bij het begrip duurzaamheid. Dit heeft betrekking op o.a. CO₂-uitstoot, energieverbruik, voedseltekort en biologische afbreekbaarheid. Wij hebben ervoor gekozen om ons bij deze deelvraag voornamelijk op de tweede interpretatie te focussen. We vragen ons in deze deelvraag dus af of de gekozen materialen duurzaam zijn en of zij daarbij het gewenste effect geven waar wij naar streven.

Mud plaster

Aan het begin hadden wij het idee om een dunne laag rondom de buitenkant van een lemen huis te creëren, wat soortgelijk was aan de “mud plaster” dit betekent eigenlijk een dunne laag met aarde aan de buitenkant. Echter wilde wij dit niet met aarde, maar met een laag van bijvoorbeeld gerecycled plastic doen; dit zou een mogelijkheid zijn om de plastic soep te hergebruiken. Een ander idee was om hier was voor te gebruiken, de reden hiervoor was dat was zowel kneedbaar als hydrofoob is en een hoog kookpunt heeft. Ons plan was om deze materialen te smelten en vervolgens om te vormen zodat we ze als een laag over de aarde van de huizen konden aanbrengen. Hiervoor zouden we de meest gebruikte vorm voor het bouwen van lemen huizen gebruiken: de zogenaamde “cob constructie”.15 Dit is een techniek waarbij verschillende lagen van rond de 25-35 cm opgestapeld worden, totdat de muur steeds groter wordt. Op deze lagen wilden we dan een dunne laag van de was of het gerecyclede plastic als een “mud plaste” smeren.

Deze methode leek ons ideaal, aangezien we op deze manier aarde voor ons binnenste gedeelte van de constructie konden behouden. Zo blijft het duurzaam, terwijl het door de beschermende laag niet kan worden aangetast door regenval en dergelijke.

Echter was dit idee niet zo succesvol als het op het eerste oog leek. Het probleem zat hem in het “ademhalen” van de huizen, hiermee bedoelen we dat een huis een stabiel en comfortabel binnenklimaat moeten houden. We weten dat aarde isolerend werkt, wat ervoor zorgt dat er een stabiel en aangenaam klimaat in de huizen ontstaat, zowel in kouder als warmer weer.14 Echter, op het moment dat je de buitenkant van de huizen dus met een niet-isolerende laag bedekt – wat met onze materialen het geval is – verdwijnt de goede klimaatbalans binnen het huis. Als dit het geval is, neemt de binnenkant te veel vocht op, omdat het vocht er niet uit kan en zo ontstaan er schimmels op de muren. Achteraf gezien was het een hele betaalbare oplossing met voordelen voor de duurzaam- en waterbestendigheid van het huis, maar helaas niet echt efficiënt.

Plantenresten van suikerbieten

Vervolgens hadden we ook een idee om plantenresten van suikerbieten te gebruiken. Deze zouden de stevigheid van de aarde met een groot percentage kunnen versterken, doordat deze voor extra koolhydraten zorgen, die als een soort suiker alles bij elkaar houden. De werkzame stof is hier een koolhydraat en zoals we weten is suiker een soort koolhydraat. Dit idee draagt ook aan de duurzaamheid bij, aangezien deze resten anders weer verbrand zouden worden en de CO₂-uitstoot in ons geval dus voor een groot deel verkleint. Ook het feit dat we op deze manier wél de eigenschappen van suiker konden benutten, maar hierbij geen suiker als eindproduct gebruiken, leek ons ideaal. Zo zouden we kunnen voorkomen dat enorme hoeveelheden suiker, die voor voeding gebruikt kon worden, aan onze lemen huizen verspild werden. Daarentegen hebben wij dit idee uiteindelijk niet getest, omdat we dachten dat deze plantenresten niets op het gebied van waterbestendigheid zouden toevoegen, Ondanks het goede aspect van duurzaamheid was het voor het doel van ons project toch niet een geschikte oplossing.

Gekarameliseerde suiker

Ons laatste idee was om suiker op een andere manier te gebruiken. We kwamen op het idee om suiker in water te verhitten tot een suikersiroop en het enigszins te laten karamelliseren. Suiker wordt namelijk erg sterk op het moment dat het afkoelt, dus dit zou de stevigheid van de muren moeten verbeteren. Om wel bij het duurzame aspect te blijven, zouden we ook in dit geval geen suiker die nog voor voeding gebruikt kon worden willen gebruiken. Opnieuw dachten we aan de plantenresten van suikerriet. Deze bevatten uiteraard nog suikers, die wanneer we deze in water zouden verhitten, ook tot een suikersiroop zouden vormen.

Het enige probleem was dat er in het lab geen plantenresten van suikerriet beschikbaar waren en we hier zelf ook geen toegang tot hadden. We besloten dus om met gewone suiker te werken in het practicum. Deze zou vergelijkbare resultaten moeten opleveren, dus dit was geen probleem.

Resultaten

Tijdens  het  1e  practicum  hebben  we  dus  uiteindelijk  zes  groepen  met  verschillende  samenstellingen gemaakt waarvan er vier een vorm van suiker bevatte. De groepen waar suiker in de samenstelling zat, waren als volgt samengesteld. De eerste bevatte een combinatie van kalk en onverhitte suiker, de tweede 8% onverhitte suiker, de derde 8% suiker verhit in water en de vierde 12% suiker verhit in water.

In de tabel met alle resultaten van dit practicum zie je dat de combinatie van kalk en suiker tot onze verbazing erg goede resultaten in zijn algemeenheid vertoonde. (Bijlage Excel tabel: alle metingen)

De laatste groep met 12% suiker verhit in water vertoonde goede resultaten bij de druktest (practicum 2a), Dit hadden we wel al een beetje voorzien, omdat de gekarameliseerde suiker erg stug en sterk is. Op basis van onze ondervindingen tijdens de practica kwamen we erachter dat als je de combinatie met suiker en kalk nog een keer zou uitvoeren, maar dan met een hoger percentage suiker en hierbij de suiker ook nog eens verhit, dan zou dit hoogstwaarschijnlijk het beste resultaat opleveren. Dit zou dus wel eens de oplossing voor de waterdichte lemen huizen kunnen zijn. Al met al is deze methode met het karamelliseren van suiker een zeer duurzame methode, zeker wanneer je hiervoor plantenresten gebruikt, want je maakt zo gebruik van suikers die niet of nauwelijks voor voedsel gebruikt kunnen worden. Vaak zijn het namelijk overige suikers die anders weg zouden worden gedaan en juist dat maakt het zowel duurzaam als nuttig. Daarentegen kan het feit dat suiker pas bij 170 graden Celsius karamelliseert, wel nog een nadeel zijn. Dit kost namelijk wel aardig wat energie. Desondanks is dit de meest duurzame manier die we hebben gevonden en geeft het, het best gewenste effect van alle drie de bedachte methoden.

Deelvraag 3: Hoe betaalbaar zijn de grondstoffen voor de Indiase bevolking?

Het is erg belangrijk dat de grondstoffen in ons onderzoek betaalbaar blijven, omdat we ons in ons onderzoek op India focussen. Een groot deel van de mensen, namelijk 27,5% van de gehele bevolking, leeft hier onder de armoedegrens.6 De meeste mensen die onder de armoedegrens leven, wonen tevens in een lemen huis. Dit betekent dat de grondstoffen die er voor de bouw van lemen huizen gebruikt worden, uit de omgeving moeten komen of niet te duur zouden moeten zijn om te transporteren.

Wij hebben dit onderzocht door gebruik te maken van de atlas, waarin we kaarten over de economische situatie en ondervoeding opzochten.17,18,19 We hebben ook gebruik gemaakt van internetbronnen, waarbij we de toegankelijkheid van kalk voor de burgers hebben bekeken. Ook hebben we gecheckt of het rendabel is of er suiker verbouwd kan worden, puur voor het vermengen met de aarde waarmee lemen huizen gemaakt worden.

Voor de aarde hoeven we niet echt naar de betaalbaarheid te kijken, aangezien mensen in India hier aarde uit de grond voor gebruiken. Voor suiker en kalk spelen wel meerdere factoren een rol bij de betaalbaarheid en of het wel of niet ten koste van andere factoren gaat die de mensen heel hard nodig hebben. Zijn er mijnen voor kalkwinning in de omgeving, is er genoeg infrastructuur om de grondstoffen te vervoeren als ze niet in de buurt te vinden of te produceren zijn en wat is hiervan de invloed op de prijs? Ook speelt ondervoeding er een rol, want er is landbouwgrond nodig om suiker te verbouwen, waar in India momenteel al een tekort aan is. Hoe ver zou de prijs daardoor kunnen oplopen en is het dan nog wel betaalbaar voor de armere bevolking van India?

Mijnen

Er is een flink aantal mijnen in India waar kalk uit gewonnen wordt. Dit betekent dat er veel in de grond zit en dit wordt er nu al in grote hoeveelheden uitgehaald.4 Dit betekent ook dat er in India zelf genoeg aanwezig is om alle huizen, indien nodig, met kalk te versterken. Ook omdat er zoveel mijnen door het hele land goed verspreid zijn, is er in elk gebied wel een mijn in de nabije omgeving te vinden, waar de bewoners direct kalk vandaan zouden kunnen halen. Hierdoor zal de prijs ook lager zijn dan wanneer men het uit het buitenland of van plekken aan de andere kant van het land zou moeten halen.

Transport

De infrastructuur is zeer goed in India, omdat de infrastructuur zich sinds de economische liberalisering in de jaren ‘90 sterk heeft ontwikkeld.20 Hierdoor is er een uitgebreid spoornetwerk wat door heel het land loopt en zelfs het grootste ter wereld is. Daarnaast heeft India meerdere grote vliegvelden en heeft het een uitgebreid wegennet. De kosten voor het verkrijgen van kalk en suiker zullen dus niet heel erg oplopen door vervoerskosten, omdat de prijzen voor vervoer door de vele mogelijkheden relatief laag zullen liggen.

Ondervoeding

In India is een deel van de bevolking echter helaas ondervoed. Er is hier gemiddeld 9500-11000 KJ voedsel per inwoner per dag beschikbaar.16 Voor een volwassen man wordt gemiddelde echter 11100 KJ voedsel per dag aanbevolen.8 Er is dus al te weinig voedsel beschikbaar in India en daar komt bij dat het voedsel waarschijnlijk nooit helemaal eerlijk over het land zal zijn verdeeld, waardoor het zeker het armere deel van de bevolking op dit gebied ernstig zal benadelen. Voor de meeste mensen die niet genoeg voedsel binnenkrijgen geldt dat ze tot de arme bevolkingsgroep toebehoren en hoogstwaarschijnlijk in lemen huizen wonen. Je wilt dan die landbouwgrond niet gaan gebruiken voor suiker voor de bouw van hun huizen in plaats van voedsel. Er is gelukkig wel een dalende lijn op het gebied van ondervoeding te zien, maar het is nog steeds in India aanwezig en dit zal in de aankomende jaren waarschijnlijk zo blijven.9   Daarom blijft het wel een lastige keuze en zal er een groot maatschappelijk vraagstuk ontstaan over waar de prioriteit ligt, voedsel of onderdak?

BBP

Het BBP (bruto binnenlands product) was in India in het jaar 2017 ongeveer €6.300 per hoofd ($7,200) waar het in Nederland € 51.785 per hoofd was.6,12 Dit laat zien dat mensen in India veel minder te besteden hebben dan mensen in Nederland, waardoor zeker de allerarmsten in India niet veel geld aan andere dingen dan eten uit kunnen geven. Dit betekent dat ook voor hun huis bijna niks overblijft en dat de producten die nodig zijn om hun huizen waterdicht te maken dus echt niet te duur mogen zijn.

Prijs suiker

De prijs voor een kilo suiker in India is 41,00 Indiase Rupees. Dit staat ongeveer gelijk aan €0,50.10,11 Dit betekent dat dit een erg goedkoop product is, en er is een kans dat deze ook goedkoper wordt, omdat je suiker ook lokaal kan produceren.

Prijs kalk

De prijs van een kilo kalk in India is 15,00 Indiase Rupees. Dit staat ongeveer gelijk aan €0,01.12, 15  Dit bedrag is een stuk lager dan dat van suiker, Dit is ook waarom het in eerste instantie al zo’n goede optie was. Het is erg goedkoop en makkelijk te verkrijgen. In combinatie met suiker zou dit voor een erg goede oplossing zorgen.

Beide producten zijn een vrij betaalbare optie voor een gemiddelde inwoner uit India die €6.300 per jaar verdient. Zelfs voor de allerarmsten in India zijn onze lemen huizen een optie. Daarbij blijft het huis door deze investering ook langer staan, waardoor het veel voordeliger is dan om de zoveel tijd het huis weer opnieuw op te bouwen. Er zijn dus grote voordelen, maar ook nadelen aan het gebruik van beide producten.

Een nadeel van kalk is dat het een duur materiaal is om te produceren, ondanks dat het niet van heel ver hoeft te komen. Daarbij geldt dat er voor de meeste mensen nog steeds geen mijn om de hoek zal zijn. Desondanks, door de betere waterdichtheid van de aarde zullen de huizen veel langer blijven staan voor er weer renovaties nodig zijn, waardoor de prijs uiteindelijk weer mee zal vallen, maar dat is wel pas een voordeel op lange termijn.

Suiker heeft juist als nadelen dat het veel minder waterdicht is waardoor je de huizen veel vaker zal moeten repareren dan je bij kalk zou moeten doen, en suiker is wel goedkoop, maar veel duurder dan kalk. Het gebruik van suiker zorgt er ook voor dat er kostbare landbouwgrond, die beter gebruikt had kunnen worden voor de productie van voedsel, in beslag wordt genomen. Je kunt suiker wel weer op gewone landbouwgrond verbouwen, het zal dus lokaal gemaakt kunnen worden en hoeft niet ergens uit een mijn te komen. Je spaart dan ook transportkosten uit.

De combinatie van kalk en suiker is ook nog een optie. Het is wat duurder, maar in dit geval heb je dus verbetering op het gebied van zowel waterdichtheid als stevigheid en je kunt de suiker lokaal overal produceren. Het lijkt er dus op dat een combinatie tussen beide producten de beste optie is, als het gaat over de prijs van de chemische samenstelling.

Discussie

Verschil verwachting en onderzoekresultaten

Zoals verwacht, zijn er andere resultaten uit gekomen dan verwacht, maar de samenstelling waarvan wij dachten dat deze de proeven het beste zouden doorstaan vielen toch enigszins tegen. Wij dachten namelijk dat de laatste groep met 12% suiker verhit in water het, het beste zou doen, maar de beste combinatie bleek die van kalk en suiker uit de derde groep te zijn. Dit was anders dan verwacht, omdat we verwachtten dat deze combinatie niet enorm veel aan de stevigheid of waterdichtheid zou toevoegen.

Hoe draagt dit onderzoek bij aan het duurzaamheidvraagstuk?

Dit onderwerp draagt niet aan het duurzaamheidvraagstuk bij door iets te veranderen, maar door iets te verhelpen. Het zorgt er namelijk voor dat mensen die zich op financieel gebied ontwikkelen, niet meer in bakstenen of betonnen huizen gaan wonen. Dit komt omdat de huizen die ze van aarde kunnen bouwen van aarde en, door een toevoeging van kalk en suiker al goed genoeg en bovendien goedkoper zijn. Doordat ze niet meer in huizen van beton of baksteen gaan wonen, scheelt dat erg voor de CO₂ uitstoot die vrijkomt bij de productie van beton en bakstenen. Ook scheelt het in het vervoer van producten, omdat de huizen van aarde met kalk en suiker kunnen worden, wat lokale producten zijn die niet of nauwelijks vervoerd hoeven te worden.

Beperkingen van het onderzoek

1. Niet alle blokjes hadden een gelijke vorm en bij de drukproef konden er uitschieters tussen zitten Doordat de blokjes niet allemaal dezelfde vorm hadden, kunnen er bij de drukproef foute metingen zitten. Een scheef blokje of een scheef oppervlakte van een blokje kan namelijk heel anders reageren als er kracht op wordt uitgeoefend. Ondanks dit is de algemene vorm van de blokjes wel hetzelfde en zal het dus niet hele drastische gevolgen hebben Het feit dat we met drie van de zes monsters per groep hebben gewerkt, draagt ook aan de betrouwbaarheid bij.
2. De blokjes waren niet allemaal gelijk en reageren dus anders op water

De blokjes zullen niet allemaal even hard aangedrukt en even glad aan de buitenkant zijn, waardoor de één sneller water op zal hebben genomen dan de ander en de resultaten dus niet helemaal zullen kloppen.

3. Toegevoegde waterhoeveelheden per monster verschilde

We hebben niet bij elke groep een exact identieke hoeveelheid water toegevoegd, omdat onbewerkte aarde, en de aarde met suiker toevoegingen allemaal een andere hoeveelheid water nodig hebben om de optimale samenstelling eruit te halen. Hierdoor zal het ene monster dichter bij het optimum zitten dan de ander.

4. De hoeveelheid verdampt water uit de monsters verschilde

Water verdampt niet bij elke groep even snel als bij de andere. (Bijlage Excel tabel: alle metingen) Hierdoor was de ene groep na een week al droog en dus op maximale stevigheid, terwijl een andere groep dat nog niet was, omdat er nog water in zat. Hierdoor zouden de monsters die nog niet volledig droog waren, beter bij de drukproef hebben gepresteerd in het geval dat ze dat wel waren.

Aanbeveling vervolgonderzoek

Voor een vervolgonderzoek willen wij adviseren om het practicum nog uitgebreider uit te voeren en met meer verschillende chemische samenstellingen en een groter aantal monsters per groep te werken. Wij kwamen er achteraf namelijk achter dat we toch nog meer hadden willen onderzoeken. Een voorbeeld is de combinatie van verhit suikerwater en kalk; we hadden graag meer willen experimenteren met verschillende percentages van de toevoegingen om een nog beter beeld van de invloed per percentage te krijgen. We bevelen meer monsters per groep aan, omdat die van ons niet altijd even recht gevormd waren, waardoor er bij de drukproef afwijkingen zijn kunnen ontstaan. Dit los je op door met meer monsters te werken, want zo krijg je een veel realistischer beeld van de werkelijkheid. Ongeveer hetzelfde geldt voor de proefjes met de waterdichtheid. Daar krijg je ook een veel beter beeld van het practicum, wanneer je een groter aantal monsters test. Zo krijg je dus ook minder uitschieters in het onderzoek die het opeens veel beter of slechter doen.

Conclusie

Om antwoord te geven op de hoofdvraag: Welke chemische samenstelling van aarde is het beste voor de waterdichtheid, stevigheid en duurzaamheid? Trekken we eerst een conclusie uit de verschillende deelvragen.

Wat is de invloed van kalk en suiker op de waterdichtheid van aarde?

We kunnen uit dit onderzoek concluderen dat kalk, zoals eerder vernoemd, een erg goed middel is om aarde, die gebruikt wordt voor lemen huizen, waterdicht te maken. Suiker helpt ook, maar werkt dus een stuk minder goed dan kalk. De combinatie van beide werkte beter dan de individuele toevoegingen, maar de beste oplossing voor een verbeterende waterdichtheid is de verhitte water/suikeroplossing.

Wij denken dat de combinatie van de verhitte suiker met kalk nog betere resultaten zal geven, maar dit hebben wij helaas niet kunnen testen.

Op welke manier kunnen we de duurzaamheid van aarde verbeteren?

Uit ons onderzoek hebben we kunnen opmaken dat ons idee van het karamelliseren van suiker het beste uit de test kwam. De 12% verhitte suiker gaf de beste resultaten bij de druktest (practicum 2a) en ook in het algemeen gaf de suiker goede resultaten bij de test. Ook bij de combinatie van kalk en suiker was dit het geval, echter hebben wij hierbij de suiker niet gekarameliseerd.

Weer kwamen er dus achter dat als je de combinatie met suiker en kalk nog een keer zou uitvoeren, maar dan met een hoger percentage suiker en hierbij de suiker ook nog eens verhit, dit hoogstwaarschijnlijk het beste resultaat oplevert.

Daarnaast denken we dat het gebruik van plantenresten de optimale oplossing is op het gebied van duurzaamheid. Zo maak je gebruik van suikers die niet of nauwelijks voor voedsel gebruikt kunnen worden.

Hoe betaalbaar zijn de grondstoffen voor de Indiase bevolking?

Hieruit is gebleken dat een combinatie van suiker en kalk de beste optie is om het voor de Indiase bevolking betaalbaar te houden. Dit komt doordat kalk goedkoop is en er vele kalkmijnen in India zijn, dus de transportkosten zullen gering zijn. Suiker is een stuk duurder, maar de transportkosten zijn nog lager, omdat er lokaal in India suiker verbouwd kan worden.

De combinatie van de twee is de beste optie, omdat de kosten laag zullen blijven, het huis steviger wordt en minder vaak hoeft te worden gerepareerd en er niet veel land bouwgrond in gebruik zal worden genomen voor de productie van suiker, omdat er ook kalk wordt gebruikt.

Ten slotte kijken we nu naar de hoofdvraag:

Welke chemische samenstelling van aarde is het beste voor de waterdichtheid, stevigheid en duurzaamheid?

Al met al is de beste oplossing voor de chemische samenstelling die wij hebben gevonden, de combinatie van kalk en suiker.

De combinatie van zowel kalk als suiker had goede resultaten voor de waterdichtheid en duurzaamheid. Daarbij komt nog dat de inwoners van India met het gebruik van deze samenstelling, een goede balans zullen hebben van kosten, stevigheid en verstandig gebruik van landbouwgrond.

Referenties

Internetbronnen

1. 1. Wikipedia-bijdragers. (2019, 1 februari). Klimaat in India – Wikipedia. Geraadpleegd op 28 januari 2019, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Klimaat_in_India
   2. Heidelbergcement (2017). Cement en beton: hoe kunnen we nog duurzamer? Geraadpleegd op 28 januari 2019, van https://www.enci.nl/sites/default/files/assets/document/answers_41.pdf
   3. Wikipedia-bijdragers. (2018,  3  december).  Klimaat  van  Nederland  –  Wikipedia.  Geraadpleegd  28 januari 2019, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Klimaat_van_Nederland
   4. Lime Stone Mines in India, Lime Stone Mine Location (z.d.). Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://www.mapsofindia.com/maps/minerals/lime-stone-mines-map.html
   5. Wahnbaeck, (2017). Global Hunger index. Geraadpleegd op 28 januari 2019, van https://www.globalhungerindex.org/pdf/en/2017.pdf
   6. Wikipedia-bijdragers. (2019, 25 januari). Economie van India – Wikipedia. Geraadpleegd op 30 januari 2018, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Economie_van_India
   7. Wikipedia-bijdragers. (2018, 15 juni). Vervoer in India – Wikipedia. Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Vervoer_in_India
   8. AANBEVOLEN HOEVEELHEDEN ENERGIE EN VOEDINGSSTOFFEN. (z.d.). Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://static.oefen.be/tmp/files/162165/voeding_09.htm
   9. Boom, (2015, 6 juli). Minder ondervoeding? Dat houdt India liever geheim. Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://www.nrc.nl/nieuws/2015/07/06/minder-ondervoeding-dat-houdt-india- liever-geheim-1512754-a1175011
   10. Amazon Brand – Vedaka Popular Sugar (Small Crystals), 1 kg: Amazon.in. (z.d.). Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://www.amazon.in/gp/product/B07DDGHY45/ref=s9_acsd_top_hd_bw_b5J27V1_c_x_w?pf_r d_m=A1K21FY43GMZF8
   11. Wisselkoers India rupees (INR) – India rupees (z.d.). Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://www.wisselkoers.nl/india_rupees
   12. Wikipedia-bijdragers. (2018, 23 december). Economie van Nederland – Wikipedia. Geraadpleegd op 30 januari 2019, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Economie_van_Nederland

Expert

1. 13. Kulshreshtha, (2018). How to make mud houses water-resistant. Geraadpleegd van file:///C:/Users/User/AppData/Local/Packages/microsoft.windowscommunicationsapps_8wekyb3d8b bwe/LocalState/Files/S0/2841/How%20to%20make%20mud%20houses%20water- resistant.docx[3019].pdf
   14. Kulshreshtha, (2018). Introduction to Earthen construction: from pre-history to the present. Geraadpleegd van

file:///C:/Users/User/AppData/Local/Packages/microsoft.windowscommunicationsapps_8wekyb3d8b bwe/LocalState/Files/S0/2841/Introduction%20to%20Earthen%20construction_%20from%20pre- history%20to%20the%20present[3020].pdf

1. 15. Informatie prijs kalk in India, aangegeven als een van de verbeterpunten na het versturen voor controle.

De Grote Bosatlas

De grote Bosatlas 54e editie, (2012), Noordhoff atlasproducties, Groningen:

1. 16. Kaart 242B (Voedselvoorziening)
   17. Kaart 240G (Extreme armoede)
   18. Kaart 245A (BNP per inwoner)
   19. Kaart 245E (Groei BBP)
   20. Kaart 151B (Infrastructuur India)