Onderzoek David Hernando

Abstract

De traditionele lineaire economie heeft ertoe geleid dat enorme hoeveelheden afval op stortplaatsen en in verbrandingsovens terecht zijn gekomen, met als gevolg een verlies aan potentiële secundaire grondstoffen. Geschat wordt dat de bouwsector ongeveer 50% van al het gewonnen materiaal verbruikt en verantwoordelijk is voor meer dan 35% van de totale afvalproductie in de Europese Unie. Daarom is het bevorderen van recycling in de bouwsector, met inbegrip van de wegenbouw, van het grootste belang om de Europese doelstellingen van afvalvermindering en de principes van circulariteit te bereiken. De wegenbouw heeft bewezen een levensvatbare optie te zijn om afvalbronnen van de weg en van externe industrieën te recyclen. Recycling in de wegenbouw wordt echter nog steeds geconfronteerd met drie grote uitdagingen: (1) Teruggewonnen asfaltverharding (RAP), het afvalmateriaal dat wordt verkregen bij het verwijderen van asfaltlagen tijdens wegrenovatie, mag om prestatieredenen niet worden gerecycled in oppervlaktelagen. (2) In een volwassen wegennet ligt de bovengrens voor RAP recycling op 70%-80%; er zijn dus alternatieve toepassingen nodig. En (3) de overvloed aan afvalbronnen met recyclingpotentieel vraagt om een model om recycling in de wegenbouw te optimaliseren. Gebaseerd op het overkoepelende doel om duurzaamheid in de wegenbouw te bevorderen, heeft het onderzoeksplan de volgende hoofddoelstellingen: a) Het doel van circulariteit bereiken door: het leveren van wetenschappelijk bewijs dat RAP succesvol kan worden gerecycled in wegdeklagen; en het vinden van een duurzame toepassing voor de 20-30% overmaat aan fijn RAP die ontstaat als gevolg van wegreparatie. b) Het verminderen van de totale koolstofvoetafdruk van asfaltverhardingen. c) Het ontwikkelen van een model om recycling in de wegenbouw te optimaliseren volgens principes van minimale kosten en milieueffecten. Om deze doelstellingen te bereiken, ligt de focus op het ontwikkelen van een model om recycling in de wegenbouw te optimaliseren en dit wordt ondersteund door drie satellietonderzoeksgebieden: materialen, ontwerp en constructie. Dit model zal belanghebbenden een krachtig hulpmiddel bieden om hulpbronnen te beheren en recycling op grote schaal of in een geografische context te optimaliseren op basis van principes van economische en milieueffecten. Daarnaast kan het model worden gebruikt als evaluatie-instrument om de potentiële impact van investeringen, veranderingen in productiemethoden of technologische vooruitgang op circulariteit en recycling te beoordelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Hernando David
• Mandaathouder: Hernando David

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De huidige aanpak om de kwaliteit van wegen te monitoren is gebaseerd op handmatige inspecties en is arbeidsintensief en relatief duur. Hybrid AI for Predictive Road Maintenance (HAIRoad) wil gebruik maken van (hybride) AI de conditie van het wegennet in kaart brengen en aanbevelingen doen voor wegonderhoud. Een efficiënte en robuuste datapijplijn zal worden ontwikkeld met behulp van MLOps tools, die het mogelijk maken om gemakkelijk te schakelen tussen de ontwikkeling van modellen en de implementatie/productie ervan. Drie demonstratoren zullen de haalbaarheid van de aanpak illustreren: één met de Haven van Antwerpen Bruges en twee op gemeentelijk niveau. De demonstratoren zullen toelaten om zowel de meer technische aspecten als het marktpotentieel te valideren. HAIRoad zal verschillende innovaties opleveren zoals geautomatiseerde detectie van de conditiestaat van een weg, nieuwe indicatoren voor wegbeheer, sensorfusie door informatie van meerdere sensoren te combineren, en de toepassing van hybrid-AI waarbij we fysieke modellen van wegdegradatie zullen opnemen in data-driven machine learning modellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Mercelis Siegfried
• Co-promotor: Anwar Ali
• Co-promotor: Daems Walter
• Co-promotor: Hasheminejad Navid
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Steckel Jan
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Asfaltmengsels voor toplagen bevatten een polymeergemodificeerd bitumen (PMB), een additief dat de prestaties verbetert. Dit materiaal wordt heden gedowncycled, echter bij een meer effectieve recycling zou dit additief opnieuw en duurzaam ingezet kunnen worden. De belangrijkste werkpunten zijn tweeërlei: de mogelijkheid van het verouderde polymeer om samen met het nieuwe toegevoegde PMB de verwachte prestaties nog te kunnen verwezenlijken en de vorming van clusters van aggregaatdeeltjes met oud PMB, in de nieuwe mengsels. Deze niet-uniforme verdeling van componenten leidt tot lokale gebieden met bros bitumen en een slechte hechting rond clusters, resulterend in een gebrekkig materiaal. De voorgestelde methodologie omvat een diepgaand onderzoek naar het effect van veroudering op het langetermijngedrag van PMB-mengsels, met een innovatieve studie van samengestelde mengsels op verschillende dimensies. Hiermee verwerven we een fundamenteel inzicht in het effect van de deeltjesclusters. De gegevens zullen met behulp van machine learning leiden tot nieuwe inzichten en correlaties tussen de componenten met verschillende dimensies. Dit project combineert de expertise van drie Europese topinstellingen, UAntwerpen, EMPA, en de TU Wenen, tot unieke synergiën om de gestelde onderzoeksvragen aan te pakken. Uiteindelijk leidt deze nieuwe kennis tot het verder optimaliseren en verhogen van het hergebruik van PMB asfaltlagen voor nieuwe duurzame high-performance verhardingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Voorraden in de gebouwde omgeving—bouw- en transportinfrastructuur—bieden essentiële diensten om te voorzien in elementaire menselijke behoeften, zoals onderdak, werkplek, mobiliteit en communicatie. Wegeninfrastructuur vormt een integraal onderdeel van de voorraden bebouwde omgeving. Het verbindt en vormt menselijke nederzettingen en zorgt voor dagelijkse mobiliteit van mensen, toegang tot banen en distributie van goederen. Materialen die gedurende hun lange levensduur zijn verzameld in wegeninfrastructuur en andere voorraden in de gebouwde omgeving, kunnen mogelijk dienen als toekomstige leveranciers van hulpbronnen, die antropogene materiaalvoorraden worden genoemd. Materiaalvoorraden en -stromen in trottoirs zijn tot dusverre minder gekarakteriseerd en slecht begrepen, waardoor een alomvattende monitoring en een beter gebruik van de in trottoirs verzamelde hulpbronnen worden belemmerd. Wat nog belangrijker is, is dat de operationele winning van hulpbronnen op trottoirs afhangt van een grondige beoordeling van het voorkomen en de configuratie van hulpbronnen, evenals van de technische en sociaaleconomische drijfveren en belemmeringen die erbij betrokken zijn. Daarom zal dit project worden georganiseerd in drie synergetische onderzoekspunten: (A) Creëren van een hulpbronnenkadaster voor trottoirs; (B) In kaart brengen van de beschikbaarheid en ontmijnbaarheid van secundaire hulpbronnen in bestrating; en (C) Computationele ontwerpoptimalisatie voor circulaire en duurzame verhardingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cao Zhi
• Promotor: Hernando David
• Mandaathouder: Wang Zhaoxing

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De provincie Utrecht (Nederland) overweegt grootschalige toepassing van asfaltcollectoren bij de reconstructie van de N233 Rondweg-Oost te Veenendaal. De door het asfalt op te wekken duurzame warmte kan worden gebruikt om woningen te verwarmen in aangrenzende woonwijken. Er is reeds een verkennende studie uitgevoerd naar de technisch-economische haalbaarheid van het concept. Op basis van de uitkomsten van deze studie ziet de Provincie kansen, maar heeft eveneens nu behoefte aan een verdiepingsslag. Aan TNO (Nederland) en UAntwerpen is gevraagd om deze verdiepende studie uit te werken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Hernando David
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject