De autoband van de toekomst

Een betere autoband kan het brandstofverbruik aanzienlijk terugdringen. Prof. dr. ir. Jacques Noordermeer, die een prestigieuze internationale onderscheiding kreeg voor zijn werk, de George Whitby Award 2010 van de American Chemical Society, is met zijn vakgroep nauw betrokken bij de ontwikkeling van energiezuinige banden.

Banden spelen een belangrijke rol bij het verlagen van het brandstofverbruik en het terugdringen van de koolstofdioxide-uitstoot van voertuigen. Wereldwijd wordt tweederde van de totale olieconsumptie gebruikt als brandstof voor transportdoeleinden. Het doel van veel onderzoek op dit terrein is dan ook om de hoeveelheid brandstof die daarvoor nodig is te verminderen. De vakgroep van prof. dr. ir. Jacques Noordermeer, Elastomer Technology & Engineering (ETE), is daarom nauw betrokken bij de ontwikkeling van energiezuinige autobanden, zodat er minder brandstof wordt verbruikt. "In onze groep hebben we twee speerpunten, de eerste is de ontwikkeling van energiezuinige banden en de tweede is hoe we oude banden zo goed mogelijk kunnen recyclen," vertelt Noordermeer.

AUTOBANDEN

"Van de 30% die een auto effectief gebruikt van de energie aanwezig in de brandstof, verdwijnt een derde in de banden in de vorm van rolweerstand", vertelt Noordermeer."Hoe lager we de rolweerstand kunnen krijgen, hoe beter dat natuurlijk is." In juli 2012 gaat de nieuwe Europese wetgeving van kracht die vereist dat alle nieuwe autobanden worden voorzien van een energielabel, net als bij auto's en koelkasten. Daarbij wordt rekening gehouden met de rolweerstand, naast de slipweerstand en het lawaai gegenereerd door de band. "Het probleem is namelijk, dat als je de rolweerstand zo laag mogelijk probeert te maken, je een slechte slipweerstand krijgt en andersom. Het vinden van het optimaal haalbare is een grote uitdaging," vertelt Noordermeer.

BAND ÉN WEGDEK

Autobanden en het wegdek kunnen niet los van elkaar geoptimaliseerd worden. Het verlagen van bijvoorbeeld de rolweerstand (lagere koolstofdioxide-uitstoot) kan een afname betekenen van de tractie, met alle gevolgen van dien voor de veiligheid. Om deze redenen zijn een aantal groepen binnen de Universiteit Twente verenigd in het Tire-Road Consortium, die samen een integrale aanpak van deze problematiek voorstaan. Dit consortium van IMPACT-onderzoeksgroepen brengt de benodigde expertise samen op het gebied van bandgedrag, weggedrag en band-wegdek interactie. De groepen die hierin participeren zijn Elastomer Technology & Engineering (ETE), Construction Management & Engineering (CME), Surface Technology & Tribology (STT) en Structural Dynamics & Acoustics (SDA). Momenteel zijn 14 voltijds onderzoekers (AIO-ers) binnen het Tire-Road consortium actief.

VERVANGER VAN ROET

Autobanden bestaan uit meer dan alleen rubber. Om autobanden voldoende stevigheid te geven werd gewoonlijk 30 tot 40% roet toegevoegd. "Het nadeel van roet is alleen dat het de rolweerstand verhoogt door wrijvingsverliezen in de rubber op nanoschaal. Daarnaast is het een smerig goedje, ondanks de nuttige rol welke het nog altijd in rubber speelt!" aldus Noordermeer. Silica (glasbolletjes op nanoschaal) heeft zich bewezen als een goed alternatief, met als groot voordeel dat daarmee de rolweerstand van banden 30% kan verlagen zonder de slipweerstand negatief te beïnvloeden. Een probleem is echter dat silica veel lastiger bindt aan rubber dan roet. Noordermeer: "Daar zijn speciale bindingen voor nodig." In zijn groep werken twee promovendi aan dit onderwerp.

Nadeel van de silica-technologie is, dat deze tot nu toe alleen met synthetische rubber kan worden toegepast. Toch wordt op dit moment nog 45% van alle banden gemaakt van natuurrubber. "Natuurrubber is veel sterker dan synthetisch rubber en verder heeft het als voordeel dat rubberbomen zelf ook koolstofdioxidevangers zijn." De toepassing van silica-technologie met natuurrubber is het onderwerp van nog eens drie promovendi.

RUBBERRECYCLING

Wilma Dierkes werkt als universitair hoofddocent in de vakgroep van Noordermeer. Een van de belangrijkste projecten waar zij mee bezig is, is het recyclen van rubberbanden. "Een probleem van autobanden is dat ze niet verteren en zeer moeilijk afbreekbaar zijn in de natuur," begint Dierkes. "Om een band elastisch en vormvast te maken, wordt hij gevulkaniseerd met zwavel. De kortste weg om banden te recyclen zou zijn om het proces terug te draaien, dus devulkanisatie, maar dat is niet mogelijk. Het probleem zit in de gevormde zwavelbruggen," legt Dierkes uit.

Momenteel worden de banden voor de recycling daarom zo fijn mogelijk gemalen. Alle stoffen, zoals textiel en metaal, worden verwijderd, behalve de rubber. Hierna blijft een poeder over waarvan je bijvoorbeeld rubberen tegels maakt die je onder speeltoestellen aantreft. Dit poeder is echter moeilijk te verwerken voor andere toepassingen, omdat het heel stug en droog materiaal is. "De eigenschappen die het 'oude' rubber had, gaan ook verloren door het dit recycling proces. Slechts een heel kleine percentage kunnen we bijmengen bij nieuwe banden," vertelt de onderzoekster.

"Wij zijn nu een katalysator aan het ontwikkelen die de zwavelbruggen chemisch kan afbreken, maar verder alle eigenschappen in tact laat," vertelt Dierkes. "Het doel is dat we 50% gerecycled materiaal in de autobanden van de toekomst gaan gebruiken. Voor dakbedekking en vijverfolie hebben we dit al voor 100% bereikt, dus voor autobanden moet het ook gaan lukken!"

GEORGE WHITBY AWARD

In april 2010 heeft de Rubber Division van de American Chemical Society aan Jacques Noordermeer de George Whitby Award 2010 toegekend. Deze prestigieuze prijs wordt jaarlijks uitgereikt aan excellente docenten en onderzoekers in de rubbertechnologie. Er wordt hierbij zowel gekeken naar de kwaliteit van het onderzoek als het onderwijs. Voor Noordermeer was het een enorme erkenning voor het werk dat hij al ruim 10 jaar uitvoert op het gebied van energiezuinige bandentechnologie.