Duurzaam Keramiek Foekje Fleur van Duin Onder begeleiding van Jeroen Baars Erik Dolné Norman Trapman Digitale versie Meer info op www.foekjefleur.com 1
Bijlagen 1. Duurzaamheid in concept 1.1 Exclusief 55 1.2 Geschiedenis schrijven 55 1.3 Een ontwerpen dat stuk moet 57 2. Alternatieve materialen 2. 1 Bone China 57 2.2 Dudson 59 2.3 Rivierklei 59 2.4 Glas 59 Inhoudsopgave Inleiding Verantwoordelijkheid 5 Keramiek 5 1. Klei en het keramisch proces 1.1 De basis van klei 7 1.2 De vorming van kleimineralen 7 1.3 Verschillende kleisoorten 9 1.4 Verwerkingstechnieken van klei 11 1.5 Van klei naar keramiek 13 1.6 Glazuur 17 1.7 Decoratietechnieken 19 2. Duurzaam 2.1 Iets wat altijd blijft 22 2.2 Wat is duurzaam? 23 2.3 Cradle to Cradle 25 3. De herkomst van klei 3.1 De oneindige bron 29 3.2 De bron van porselein 31 4. Een industrieel proces 4.1 De keramiek fabriek 35 3
4.2 De Cradle to Cradle fabriek 37 5. Keramiek hergebruiken 5.1 Een chemische verandering 45 5.2 C2C keramiek 47 5.3 Het hergebruiken van keramiek 47 Conclusie 51 Bronnen 60 Inleiding Verantwoordelijkheid Alle mensen worden als consument elke dag geconfronteerd met keuzes. De producten die men kiest hebben altijd een bepaalde invloed op de omgeving, dichtbij of ver weg. Van welk materiaal is het product gemaakt, hoe lang kun je het gebruiken en wat gebeurt er als je het weggooit? Ieder mens heeft als tijdelijke bewoner van de aarde de verantwoordelijkheid zo goed mogelijk voor de planeet te zorgen en zo min mogelijk schade aan te richten. Als ontwerper van nieuwe producten zijn deze verantwoordelijkheden nog groter. Door bewust keuzes te maken tijdens het ontwerpen kan aangestuurd worden tot anders consumeren. Zowel de keuze voor een materiaal, de manier van produceren als de levensduur van een voorwerp zouden goed overdacht moeten worden voor dat het product op de markt komt. Keramiek Het materiaal dat in deze scriptie verder onderzocht zal worden is keramiek. Sinds enige tijd werk ik zelf veel met klei en ook in de toekomst verwacht ik met keramiek te blijven werken. Het is daarbij noodzakelijk te weten welke gevolgen het gebruiken van dit materiaal met zich mee brengen. In de scriptie wordt onderzocht of keramiek op een duurzame manier ingezet kan worden; eigenschappen en mogelijkheden van zowel grof keramiek als fijn keramiek worden geanalyseerd met betrekking tot duurzaamheid. 4 5
1. Klei en het Keramisch Proces 1.1 De basis van klei Keramische klei die gebruikt wordt voor het maken van tegels en bakstenen tot en met serviezen is een mix van allerlei natuurlijke stoffen die in de bodem worden aangetroffen. Deze klei ontstaat door duizenden jaren invloed van klimaat op de aardkorst. De samenstelling van klei is complex en telkens anders, maar bestaat bijna altijd uit de een combinatie van de volgende componenten: Kaoliniet Illiet Montmorilloniet Kwarts Glimmer 1 Veldspaat Calciumhoudende mineralen Magnesiumhoudende mineralen IJzeroxides Titaanoxide Organische materialen De belangrijkste kleimineralen zijn kaoliniet, illiet en montmorilloniet. Deze geven de klei zijn typische eigenschap: plasticiteit. De deeltjes, vaak omschreven als kristallen in de vorm van platte plaatjes, zijn erg fijn. De grovere kleimineralen hebben een afmeting van 3μm, maar kunnen ook kleiner zijn dan 0,6 μm. Kleimineralen kleiner dan 2 μm hebben deze plastische kwaliteit. 2 1.2 De vorming van klei Klei ontstaat dus uit gesteente en is het meest voorkomende verweringsproduct dat op de aarde voorkomt. Deze verwering duurt duizenden jaren en kan op verschillende manieren voltrekken, vaak raakt het hierbij verwijderd van de bron (de steen), maar er kan ook een proces in het gesteente plaatsvinden. De directe verandering van gesteente, waarbij de vorm en het volume niet veranderen, in 6 1 Wanneer er in deze scriptie over glimmer wordt gesproken is dit een verwijzing naar de groep van Mica-achtige steensoorten. 2 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, pagina 2 7
kleimineralen kan op twee manieren gebeuren. In het eerste geval komt er van bovenaf een hoeveelheid vocht met daarin opgeloste zuren in de steen. Door een chemische reactie worden van binnen uit de gesteentes omgezet in kleimineralen. In het tweede geval is er een werking van onder uit het gesteente. Hete dampen van binnen uit de aarde dringen in het gesteente door. De hitte zorgt voor een reactie waarbij de omzetting plaatsvindt. In beide gevallen zullen meestal niet alle delen in het gesteente omgezet worden. Bovendien is er altijd kwarts aanwezig dat niet gevoelig is voor verandering in mineralen. Ook kunnen gesteentes van buitenaf verweren door de invloed van water, vorst en regen. In de loop van zeer lange periodes raken de basismineralen los van de gesteentes en kunnen worden omgezet in kleimineralen. Doordat de mineralen direct bij de bron omgezet worden is er geen menging met andere stoffen, deze zuivere klei wordt primaire klei genoemd. Wanneer wind, water of ijs de mineralen verder van de bron drijven ontstaat meer menging met andere soorten mineralen en stoffen. Deze klei wordt aangeduid als secundaire klei. Door de invloed van het klimaat splitsen vooral de kaoliniet kristallen verder op, waardoor de plasticiteit toeneemt. Ook kan een hoeveelheid kleikristallen weer bedekt raken onder een andere laag waardoor extra druk ontstaat. Deze druk kan de kristallen nog verder doen splijten. 3 Door verschillende invloeden op verschillende gesteentes ontstaan verschillende soorten kleimineralen. De gesteentes waaruit kleimineralen gevormd worden zijn granietachtige en bestaan uit veldspaat, kwarts en glimmer. Door de verwering van verschillende veldspaatsoorten (graniet) en glimmer beiden aluminiumsilicaten kunnen kleimineralen ontstaan. In afbeelding 1 is een schematische weergave te zien van de vorming van kaolniet, illiet en montmorilliet uit veldspaat en glimmer. Kwarts zal nooit veranderen in een plastische kleimineraal, maar komt in zijn oorspronkelijke vorm wel voor in klei, net als onaangetaste veldspaat en glimmer. 1.3 Verschillende kleisoorten Doordat de geologische omstandigheden telkens verschillend zijn ontstaan er telkens verschillende combinaties van stoffen die andere eigenschappen aan de klei geven. Klei kan bijna overal ter wereld gevonden worden en wordt ook op veel plaatsen gebruikt om keramiek mee te maken. In het project La vraie Limoges heb ik onderzoek gedaan naar verschillende kleisoorten in de stad Limoges, in Midden-Frankrijk. De streek staat bekend om zijn porseleintraditie, welke in eerste instantie gevoed werd door de vondst van kaolien in het nabijgelegen Saint Yrieix La Perche in 1768. 4 Toen begin vorige eeuw de groeves in Saint Yrieix la Perche uitgeput raakten, begon men met het importeren van klei uit andere delen van de wereld. Dat de porseleinklei niet meer voorradig is, betekent niet dat er helemaal geen bruikbare klei meer te vinden is. Bijna iedere kleisoort is wel te gebruiken als keramiek, hoewel de kwaliteitsverschillen groot zijn. In de buurt van Limoges schepte ik op 8 verschillende plekken aarde in een emmertje. Deze aarde zeefde ik waardoor alleen de fijne deeltjes 8 Afbeelding 1: De vorming van koaliniet, illiet en montmorilliet uit veldspaat en glimmer. Uit A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, afbeelding 1 3 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, pagina 3 4 www.wikipedia.com/limoges 9
overbleven. Zand, wortelen en steentjes gooide ik weg. De klei die overbleef bleek in de meeste gevallen zeer plastisch, waardoor deze geschikt was om mee te boetseren en gieten. Door te stoken op verschillende temperaturen moest de juiste temperatuur ontdekt worden om tot een volledige sintering te komen zonder dat het werk vervormd. Na het afkoelen was te zien hoe de verschillende samenstellingen resulteerde in verschillende kleuren. In de keramiekwereld worden kleisoorten onderverdeeld in 3 of 4 groepen, aan de hand van de temperatuur waarop ze gestookt moeten worden. Doordat er oneindig veel soorten klei bestaan is het lastig ze naar samenstelling te verdelen, de stooktemperatuur is hier echter meestal een afspiegeling van. Hoe meer stoffen anders dan kleimineralen in de klei aanwezig zijn, hoe lager deze gestookt moet worden. Over bij welke temperaturen de verdeling exact gemaakt dient te worden verschillen de meningen in de literatuur. De meest voorkomende kleisoort is aardewerk. Overal ter wereld komt deze kleisoort voor die gevormd wordt door afzettingen langs rivieren. Aardewerk wordt toegepast voor het maken van bakstenen, dakpannen en gebruiksvoorwerpen. In het geval van terracotta is aardewerk roodachtig van kleur, door de aanwezigheid van ijzeroxides. Wanneer deze echter ontbreken kan aardewerk ook lichter gekleurd zijn.door de aanwezigheid van kalk kan de scherf ook geelachtig kleuren, en ook de hoogte van de temperatuur is van invloed op de klei. Aardewerk wordt op een lage temperatuur (tot 1180 C) 5 gebakken waardoor de kleideeltjes nauwelijks met elkaar versmelten, hierdoor is het oppervlak niet waterbestendig. Om gebruiksvoorwerpen toch waterdicht te maken is een glazuur vereist. Steengoed wordt op een veel hogere temperatuur gebakken, namelijk vanaf 1150 C 6. Hierdoor smelten (sinteren) de kleideeltjes meer samen waardoor het product beter bestand is tegen vocht. Daarbij is het een stuk sterker. Steengoed komt in allerlei kleuren voor, van crème tot donkerbruin. Porselein, soms ook aangeduid als kaolien, wordt op een nog hogere temperatuur gestookt, namelijk tussen de 1240 C en 1460 C 7. Hierdoor versmelt de complete scherf waardoor een egaal, hard en lichtdoorlatend geheel ontstaat. Doordat er geen ijzeroxides in de klei zitten verkleurt deze ook amper en wordt de scherf wit en doorzichtig. Klei die gebruikt wordt door westerse keramisten en in de keramiekindustrie is vaak een mix van veel soorten klei om een zo gelijkmatig en betrouwbaar mogelijk product te krijgen dat steeds dezelfde eigenschappen heeft. Het komt zelden voor dat klei na het opgraven direct gebruikt wordt voor het maken van producten. Vaak komen de bestanddelen van over de hele wereld om een evenwichtig product te vormen. 1.4 Verwerkingstechnieken Klei kan op vele manieren gevormd worden tot een gebruiksvoorwerp of kunstwerk. Er zijn echter een paar basisregels waar altijd aan voldaan moet worden om het object veilig te kunnen bakken. Er mogen geen afgesloten holle ruimtes in het werk zijn. Het werk mag niet 10 Afbeelding 2: proeven van 8 verschillende klei soorten uit Limoges 5 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 41 6 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, afbeelding 1 7 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, pagina 14 11
te massief zijn, wanden mogen afhankelijk van de gebruikte kleisoort maar een bepaalde dikte hebben. Al deze regels hebben te maken met het verdampen van vocht tijdens het begin van de stook en de kans op verschillende temperaturen tijdens de kwartssprong 8. Hierdoor kunnen de spanningen binnen het verschillen waardoor scheuren kunnen ontstaan. Daarbij is het ook belangrijk rekening te houden met het dragend vermogen van een bepaalde kleisoort. Wanneer de temperatuur erg hoog wordt in de oven zal het keramiek zacht, tot zelfs stroperig worden. Vormen die zichzelf niet kunnen ondersteunen zakken dan in. De meest eenvoudige vorm om kunstwerken en gebruiksvoorwerpen te maken is die van het handvormen, ofwel boetseren. Een plastische kleimassa wordt met de hand of kleine gereedschappen gevormd. In Afrika wordt deze techniek nog steeds toegepast voor het maken van gebruiksvoorwerpen. Een andere techniek om met de hand tot een gebruiksvoorwerp te komen is het pottenbakken. Op een draaischijf, elektrisch of met de voet aangedreven, wordt uit een bol klei een vorm gedraaid. Het maken van voorwerpen op zo n draaischijf lijkt gemakkelijk, maar er gaat een lange training aan vooraf. Ook kan de plastische massa met behulp van machines geëxtrudeerd worden. Een andere manier om met klei te werken is door een mal te gebruiken. Mallen lenen zich er uitstekend voor om holle werkstukken te vervaardigen. Daarbij zijn mallen zeer geschikt om grotere oplages te maken van een zelfde object, bijvoorbeeld een gebruiksproduct. Mallen worden meestal gemaakt van gips, omdat gips de eigenschap heeft vocht op te nemen. Er komen ook mallen voor van rubber. Een gipsmal kan eenvoudig gemaakt worden van een model uit welk materiaal dan ook. Er kan op twee manieren met een gipsen mal gewerkt worden; door plastische klei in te drukken en door gietklei te gieten. Wanneer men plastische klei gebruikt ontstaat er meestal een redelijk dikke en stevige laag, die later bijgewerkt dient te worden om naden te verwijderen. Gietklei kan iedere soort klei zijn, maar bevat meer water waardoor de massa vloeibaar is. Vaak wordt een elektrolyt toegevoegd om de gietklei vloeibaarder te maken. Waterglas is hier een voorbeeld van en door het toe te voegen verandert de aantrekking van de kleimoleculen waardoor een vloeibaarder geheel ontstaat. Men giet de klei in de mal en na enkele minuten wordt deze geleegd. Er blijft een dunne, egale laag klei achter. Doordat het gips vocht onttrekt uit klei krimpt het object los van de mal. In de gebruiksgoedindustrie komen nog meer technieken voor om klei te vormen via mallen. Zo worden kommen en schalen bijvoorbeeld vaak gekalibreerd waarbij een positieve en negatieve mal in elkaar gedrukt worden zodat zowel de binnen- als buitenzijde tegelijk gevormd worden. Klei kan ook droog in poedervorm verwerkt worden. Onder hoge druk worden dan een positieve en negatieve patrijs in elkaar geschoven met kleipoeder er tussen. Vooral voor het maken van tegels wordt deze techniek veel toegepast, maar ook andere redelijk platte voorwerpen zoals borden kunnen op deze manier gemaakt worden. Een relatief nieuwe techniek is het 3D printen van klei waarbij ook vormen gemaakt kunnen worden die normaal nooit in klei uitgevoerd hadden kunnen worden. 1.5 Van klei naar keramiek Klei wordt keramiek als al het water, in vrije of chemisch gebonden vorm, door de hitte 12 Afbeelding 3: Het vormen van borden uit kleipoeder in La fabrique 8 Zie ook hoofdstuk 1.5 Van klei naar keramiek 13
verdampt is. Dit gebeurd op een moment tussen de 450 C en 750 C. Voor het bakken spreken we van klei, na het bakken van keramiek. 9 Het proces om van klei keramiek te maken is zeer ingewikkeld en het stoken is niet alleen een kwestie van het opvoeren van de temperatuur. Ook het stookschema is van groot belang, de duur van het opvoeren van de temperatuur wordt per fase verschillend geregeld. Om van klei keramiek te maken moet het dus verhit worden. Dit gebeurt meestal in een speciale elektrische of gasgestookte oven, maar kan ook veel eenvoudiger, zoals in een houtvuur. Het voordeel van een gasoven is dat deze de warmte goed door de oven circuleert, hierdoor is deze zeer geschikt voor grotere werken. Een elektrische oven verwarmt vanuit elementen waardoor het minder circulatie is, deze is wel nauwkeuriger te bedienen. 10 Voordat een voorwerp gebakken kan worden moet het eerst goed droog zijn. Een teveel aan vocht kan zorgen dat een object stuk gaat doordat stoom in het object uit zal zetten tijdens het verhitten. Om diezelfde reden mogen ook geen gesloten luchtruimtes zoals bellen in het object zitten en mag het object niet massief zijn. Tijdens de eerste periode wordt de oven langzaam opgestookt om al het vocht dat zich los in de klei bevindt (het zogenaamde poriënwater) te laten verdampen zonder te veel druk op het stuk te zetten. Vanaf 100 C verdampt het water en bij 250 C is al het poriënwater verdampt. De oven wordt langzaam opgevoerd tot de uiteindelijke temperatuur. Tussen de 450 C en 750 C vindt de verandering in keramiek plaats. Al het vocht dat chemisch aan de kleimineralen gebonden zit komt los en verdampt ook. De structuur veranderd zo, dat de plastische klei niet plastisch meer is. De kleideeltjes die vroeger tot elkaar aangetrokken werden door het water dat aan hen gebonden was, worden nu een zanderige massa. Deze verandering is onomkeerbaar. Bij een temperatuur van ongeveer 573 C vindt de kwartssprong plaats, door de temperatuur verandert de structuur van de kwarts tijdelijk van alfakwarts in betakwarts waar. Tijdens het afkoelen wordt bij de zelfde temperatuur deze verandering weer ongedaan gemaakt. Doordat tijdens deze reorganisatie in de structuur het kwarts uitzet, ontstaat soms veel spanning in het keramiek waardoor het breekt. Om dit te voorkomen wordt tijdens het smelttraject van kwarts tussen de 500 C en 700 C de temperatuur van de oven meestal langzamer opgevoerd. Ook organische resten worden op deze temperatuur uitgestookt. Vervolgens wordt de oven opgevoerd naar een temperatuur waarbij de klei zal gaan sinteren. Bij sinteren zullen de verschillende kleimineralen nog net niet samensmelten maar wel aan elkaar hechten waardoor de zogenaamde contactpunten groeien. Op deze manier wordt de scherf een geheel. Bij welke temperatuur en hoeveel de kleimineralen samensmelten is afhankelijk van de ingrediënten. Wanneer er veel illiet, montmorriliet, veldspaat, ijzeroxide en mangaanoxide in de klei aanwezig zijn, zal de smelttemperatuur veel lager liggen, dan wanneer pure kaolien gebakken wordt. Om deze reden wordt porselein dan ook veel hoger gebakken dan aardewerk. Hoe langer de sintertemperatuur aangehouden wordt, hoe 14 Afbeelding 4: Abstractie van het sinteren van klei op moleculair niveau 9 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 153 10 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 143/144 15
meer de deeltjes met elkaar zullen versmelten. Doordat tijdens het sinterproces de hele kleimassa een beetje vloeibaar wordt, is er ook kans dat het keramiek transformeert. 11 Het geraamte van keramiek en met name porselein bestaat uit mulliet dat een veel hogere smelttemperatuur heeft en het geheel bij elkaar houdt. Wanneer de vorm zichzelf niet goed kan ondersteunen, is er kans dat vormen inzakken of buigen. Wanneer de sintertemperatuur overschreden wordt verschijnen er op de huid van het werk soms blazen en pokken, dit verschijnsel heet koken. Ook kan door overstoken het werk extra deformeren of zelfs helemaal uitzakken. Tijdens het stoken zal de scherf vaak krimp vertonen. Afhankelijk van de klei, de temperatuur en de duur van de sintering zal een keramisch object krimpen. Kleisoorten die meer sinteren, bijvoorbeeld met een hoge hoeveelheid kaolien, zullen ook meer krimpen. 12 In het westen bestaat er de gewoonte om keramiek twee keer te bakken. Een eerste keer om het object biscuit te bakken bij een relatief lage temperatuur, een tweede op een hoge temperatuur waarbij een glazuur aangebracht is. Deze techniek is veiliger en bovendien is het gemakkelijker een glazuur aan te brengen op een biscuit gebakken stuk keramiek. Het is echter niet noodzakelijk; in bijvoorbeeld China worden bijna alle porseleinen voorwerpen in een keer gestookt, waarbij het glazuur direct op de klei aangebracht is. Deze methode is voordeliger en sneller er hoeft minder gestookt te worden maar de uitval is doorgaans groter. 1.6 Glazuur 13 Bij het glazuren van keramiek wordt een dunne laag van een andere, meestal glasachtige, materie op de scherf aangebracht. Deze laag kan aangebracht worden om het keramiek te beschermen, in het geval van gebruiksvoorwerpen, waardoor het object waterbestendig en sterker wordt. Een glazuur kan ook enkel om esthetische redenen aangebracht worden. Er wordt binnen het glazuur een scheiding gemaakt tussen glazuur, engobe, sinterengobe en terra sigilliata, welke anders samengesteld zijn en verschillende resultaten geven. De verschillende glazuursoorten bevatten allemaal klei. Terra sigilliata (ook wel slib) bestaat zelfs alleen uit klei. Een engobe bevat naast klei ook andere stoffen om de sintering te bevorderen. Engobes zijn erg mat van uitstraling en worden vaak onder een glazuur gebruikt. Sinterengobes bevatten ook nog stoffen die de versmelting bevorderen en glazuur bevat een grote hoeveelheid van zulke stoffen om een complete versmelting te bereiken. Sinterengobes en galzuur versmelten meer en geven een meer uitgesproken glanzend effect. Glazuren en (sinter)engobes bestaan in de basis uit een glasvormer, een binder en een smeltmiddel. Kwarts is de belangrijkste glasvormer en komt vooral in grotere hoeveelheden voor in sinterengobes en glazuren.klei is de belangrijkste binder. Naast dat het silicaten bevat zoals kwarts, is het ook een bron van aluminium oxide welke het oppervlak sterker maakt en de spanning in het glazuur vermindert Kaolin is de puurste kleivorm en daarom het meest geschikt, hoewel andere kleisoorten ook gebruikt kunnen worden. 16 Afbeelding 5: Het samenstellen van glazuren bij het EKWC in Den Bosch 11 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, pagina 10 12 A. Reijnders, Technisch infoblad: De kleimassa, pagina 10 13 A. Reijnders, The Ceramic process, 195 t/m 215 17
18 Afbeelding 6: Een Delfst bord uit de 18e eeuw. Van: www.chinese-porcelain-art.com Omdat het smeltpunt van kwarts zeer hoog ligt (1700 C) moeten andere stoffen toegevoegd worden om de smelttemperatuur te verlagen. Wanneer stoffen met een verschillend smeltpunt samengevoegd worden ontstaat er een nieuw smeltpunt, dat vaak lager is dan het gemiddelde van deze stoffen. Smelters die toegevoegd kunnen worden om de smelttemperatuur lager te maken zijn bijvoorbeeld lood en calcium. Deze stoffen worden vaak gebruikt in de vorm van een fritte, een mengsel dat door een fabriek samengesteld is om als vloeimiddel te gebruiken. Het voordeel van een fritte is dat grondstoffen al met elkaar versmolten zijn geweest en metalen zoals lood en cadmium aan kwarts zijn gebonden. Hierdoor is de verwerking minder gevaarlijk. Lood was voorheen een veelgebruikt smeltmiddel omdat het de smelttemperatuur sterk omlaag haalt. Lood is echter giftig en wordt daarom niet meer gebruikt voor servies. Loodglazuren kunnen onder invloed van zuren uitlogen waardoor kleine hoeveelheden lood in het eten terecht komen. Aan deze mix van glasvormers, binders en smelters kunnen ook kleuren toegevoegd worden. Dit kan in de vorm van oxides of keramische pigmenten. Voorbeelden van oxides die toegevoegd worden om kleur te geven zijn koper, kobalt, ijzer, chroom, magnesium en nikkel. Ze veranderen sterk van kleur naarmate de samenstelling van het recept anders is. Keramische pigmenten zijn door een fabriek samengestelde mixen van gekleurde oxides. Deze zijn al eerder verhit waarbij ze gesinterd zijn, waarna ze na het afkoelen vermalen zijn tot een zeer fijn poeder. Het voordeel is dat de kleuren reeds bepaald zijn en weinig afwijken. Glazuur en (sinter)engobes kunnen dus zowel op klei als op het biscuit gebakken keramiek aangebracht worden. Dit kan door middel van kwasten, dompelen of spuiten. Vooral bij het aanbrengen op rauwe klei verdient spuiten de voorkeur, omdat de klei en het glazuur zo minimaal mengen. Dompelen is ook een optie, maar door veel vocht kan een ongebakken object erg poreus worden. Tijdens het bakken sinteren de verschillende stoffen eerst samen. Hierbij hecht het ook aan de scherf van keramiek. Eerst klitten alleen de kleinste deeltjes samen, maar wanneer de temperatuur hoger wordt sinteren ook de grovere delen. Een engobe wordt tot deze temperatuur gestookt er ontstaat een mat oppervlak welke later eventueel nog geglazuurd kan worden om glans en intensere kleuren te geven. Een sinterengobe wordt op een hogere temperatuur gebakken, waarbij het glazuur begint te smelten. Omdat het glazuur nog niet zo dun is dat ook het gas dat hierin gevangen zit kan ontsnappen, geven minuscule luchtbelletjes een licht matte gloed aan het sinterengobe. Glazuur wordt nog hoger gebakken, waarbij het glazuur zo vloeibaar wordt dat dit gas wel kan onsnappen en oneffenheden bedekt worden. Het resultaat is een glasachtige laag. Een andere manier om een keramieken scherf te voorzien van een interessante huid, is door gebruik te maken een slib, ook wel terra sigillata. Hierbij wordt een deel klei gemengd met een deel water, waarna deze goed gemixt worden. Door het mengsel enige tijd te laten bezinken zakken de grovere delen naar de bodem. Alleen de fijne kleimineralen blijven in het water rond zeven. Dit water kan gebruikt worden om een object te bestrijken. Na het bakken geeft dit een zacht en glanzend effect, maar het maakt het object niet waterdicht. 19
14 1.7 Decoratie technieken Het decoreren van keramiek kan door middel van glazuur, maar ook vele andere technieken kunnen gebruikt worden. Een in Nederland van oudsher veel voorkomende techniek is die van de majolica. Een witte laag glazuur wordt beschilderd met pigmenten die tijdens het bakken samen smelten. Het bekende Delftse blauw werd op deze manier gemaakt, dat zijn naam dankt aan de beschildering met cobaltblauw. Voorheen werd hiervoor een glazuur met lood als smeltmiddel gebruikt, maar inmiddels zijn er loodvrije alternatieven beschikbaar die veilig zijn om te verwerken in gebruiksgoed. Een typisch kenmerk van majolica is de zachte uitloop van de kleuren in het witte glazuur die ontstaan tijdens het bakken. Tegenwoordig wordt het Delftse blauw volgens de techniek van het onderglazuren gemaakt. Een oxides of keramische pigment wordt toegevoegd aan een engoberecept welke gebruikt wordt om een biscuit gebakken object te versieren. Daar overheen wordt een laag doorzichtig glazuur aangebracht. 15 Ook wanneer een object al geglazuurd is kunnen er nog decoraties toegevoegd worden. De meest voorkomende techniek is die van het opglazuren. Een pigment vermengd met glazuur wordt aangebracht over een reeds gebakken laag glazuur. Bij een lage temperatuur van 780 C 850 C smelt deze laag vast aan het glazuur. 16 Een zelfde soort techniek is die van de transfer. Hierbij worden de pigmenten niet op het glazuur geschilderd, maar als print aangebracht. Het printen kan op twee manieren gebeuren, via zeefdruk of digitale print. De pigmenten worden hierbij aangebracht op een gumachtige laag die op papier geplakt zit. Door dit papier af te weken kan de gumachtige laag inclusief pigmenten op het keramiek aangebracht worden. In de oven brandt de gumachtige laag weg en smelt pigment aan het glazuur vast. Goud, zilver, platina, koper en parelmoer worden als laatst toegevoegd als luster. Een kant en klaar mengsel van (edele) metalen en hulpstoffen wordt in een zeer dunne laag met een kwast aangebracht. Bij een temperatuur van 700 C tot 750 C hechten de metalen aan het glazuur. 17 20 Afbeelding 7: Transferprints die aangebracht kunnen worden op keramiek. 14 A. Reijnders, The Ceramic process, 229 15 www.delftsaardewerk.nl 16 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 222 17 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 224 21
2. Duurzaam 2.1 Iets wat altijd blijft De meeste resten die mensen tijdens hun leven achterlaten vergaan vroeg of laat; organische resten, hout en zelfs plastic en onedele metalen verdwijnen in de loop van de tijd. Edele metalen, glas en keramiek blijven echter veel langer bestaan. Ze reageren amper met andere stoffen in de bodem, waardoor ze, eenmaal bedekt met aarde, goed geconserveerd de toekomst in gaan. Wanneer keramiek gebakken wordt verandert de structuur in een harde, samengesmolten materie die lijkt op steen. Andere stoffen hebben nauwelijks meer invloed op het materiaal. Behalve slijtage door beweging kan alleen het klimaat, met name de combinatie van water en vorst, het keramiek verder afbreken. Wanneer de klei op een hogere temperatuur gestookt wordt zal de scherf meer sinteren waardoor deze minder poreus is. 18 Hoe minder poreus de scherf is, hoe groter de weerbaarheid tegen beschadiging en de invloed van water. Wanneer een object geglazuurd wordt zal die weerstand nog meer toenemen doordat de glazuurlaag het object nog harder en waterdichter maakt. 19 Doordat keramiek relatief eenvoudig te maken is zelfs onder primitieve omstandigheden wordt keramiek al heel lang en in vrij grote hoeveelheden vervaardigd. Keramische voorwerpen worden dan ook regelmatig in de bodem teruggevonden. Ze vertellen vaak veel over de tijd waarin ze gemaakt zijn en zijn soms van grote historische waarde. Alledaagse objecten sleten en braken gedurende hun functionele gebruik, waarna ze tenslotte afgedankt werden. Tezamen met het overige dagelijks afval belandde het overbodig geworden huisraad in een achter het huis gelegen beerput of op een vuilstortplaats. Hoewel geen van onze voorouders zich ervan bewust zal zijn geweest, creëerden ze op deze wijze een andere bron voor de studie van een materiele cultuur en dan met name het voor het dagelijks gebruik bestemde deel daarvan. Tijdens opgravingen verzamelen archeologen een deel van dit afval, aan de hand waarvan ze trachten een beeld te scheppen van het dagelijks leven in het verleden. 20 Als we keramiek op deze manier bekijken, is het dus een zeer duurzaam materiaal. Wanneer we keramiek maken kost dit wel veel energie, maar daarna blijft het duizenden Afbeelding 8: De Venus uit Dolni Vestonice (Tjechie) is het oudste keramische object ooit gevonden. De vrouwsfiguur is naar schatting tussen de 31000 en 27000 jaar oud. Van: www.donsmaps.com/dolnivenus 22 18 Zie ook hoofdstuk 1.5 Van klei naar keramiek 19 Zie ook hoofdstuk 1.6 Glazuur 20 Delfts Aardewerk; geschiedenis van een nationaal product, pagina 15-16 23
jaren onbeschadigd, mits we het niet zelf breken. 2.2 Wat is duurzaam? Het begrip duurzaam kan echter op meerdere manieren gedefinieerd worden. In het woordenboek vindt men onder duurzaam weinig aan slijtage of bederf onderhevig. Duurzaam verwijst ernaar dat de feitelijke duur van een materiaal of product op de Aarde heel lang is. Keramiek is een typisch voorbeeld van een materiaal dat in deze context als duurzaam omschreven kan worden. De tijd dat keramiek zal blijven bestaan is (relatief) heel lang, doordat het weinig aan slijtage of bederf onderhevig is. We spreken dus van een duurzaam materiaal. Duurzaam kan ook gebruikt worden om te verwijzen naar een duurzaam proces of duurzame ontwikkeling. Deze manier van definiëren werd voor het eerst in het rapport Our Common Future van de VN-commisie in 1987 gebruikt. Centraal staat de omgang met schaarse natuurlijke hulpbronnen waarmee welvaart wordt gebracht. Duurzame ontwikkeling is ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden zonder het vermogen van toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen. 21 Als we keramiek op deze manier bekijken zal het misschien iets minder duurzaam beschouwd worden. Kan keramiek geconsumeerd worden op een manier waarbij toekomstige generaties ook nog in hun keramische behoefte kunnen voorzien? Dit zou onderzocht moeten worden. Een nieuwe definitie van duurzaam is bedacht door Michael Braungart en William McDonough met hun Cradle to Cradle-filosofie. 22 In de Cradle to Cradle-filosofie wordt alles zo ontworpen dat alle stoffen die geconsumeerd worden altijd hergebruikt kunnen worden. Afval = Voedsel staat daarbij centraal, waardoor de wereld oneindig in haar behoeftes kan voor zien en dus werkelijk duurzaam kan zijn. De wereld duurt lang voort en is aan weinig bederf of slijtage onderhevig. 2.3 Cradle to Cradle Cradle to Cradle betekent letterlijk van wieg tot wieg. Producten zouden vormgegeven moeten worden zoals in de natuurlijke kringloop: elk afval is juist waardevol voor een volgend deel van de keten. Alle voedingsstoffen keren telkens terug in de vorm van een nieuw product of worden teruggegeven aan de aarde. Dit in tegenstelling tot de manier waarop de meeste producten op dit moment worden gemaakt; we kopen ze, gebruiken ze en gooien ze weg. Wanneer ze weggegooid worden gebeuren er twee dingen: of ze gelden als afval of ze worden gerecycled. Nu klinkt recyclen niet zo negatief, maar bij recyclen verliest materiaal altijd een deel van zijn kwaliteiten, het product word minder waard. Volgens de Cradle to Cradle-methode wordt vooraf bedacht hoe materialen hetzelfde of meer waard kunnen worden nadat ze afgedankt zijn. Ze worden ge-upcycled. 24 Afbeelding 9; Graf op kerkhof in Limoges, porceleinen naamplaaten vereeuwigen de doden. 21 G. H. Brundtland, Our common future, hoofdstuk 2: Towards sustainable development 22 Michael Braungart, William McDonough, Cradle to Cradle 25
Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee kringlopen: de natuurlijke en de technische kringloop van materialen. De natuurlijke kringloop, ook wel het biologisch metabolisme, bestaat uit alle natuurlijke materialen die als compost kunnen dienen. Deze materialen mogen absoluut geen giftige stoffen bevatten, omdat deze anders ook in het natuurlijke systeem terecht komen. De materialen uit de technische kringloop worden na gebruik ingezameld om verwerkt te worden in nieuwe producten. Als verschillende materialen samen in een product worden gebruikt, dient dit product zo vormgegeven te zijn dat de verschillende materialen makkelijk te scheiden zijn. Ditzelfde geldt voor producten die combinaties bevatten van natuurlijke materialen en technische materialen, hoewel deze combinatie zeer ongewenst is. Bedrijven die producten bedenken en maken die binnen deze filosofie passen kunnen in aanmerking komen voor een Cradle to Cradle-certificering; een keurmerk voor Cradle to Cradle. Er bestaan vier soorten certificeringen, Cradle to Cradle basic, silver, gold en platinum, afhankelijk voor de mate waarin de fabrikant duurzaam kan fabriceren. 26 27
3. de herkomst van klei De grondstoffen die nodig zijn voor het maken van klei komen uit de aarde en worden gewonnen op verschillende manieren. Aardewerkklei kan in Nederland bijvoorbeeld langs de rivieroevers gevonden worden, terwijl de grondstoffen van porselein hier niet voorkomen. 3.1 De oneindige bron Wanneer gesteentes langzaam van buitenaf verweren 23 voert regen de kleideeltjes geleidelijk mee naar rivieren. In de rivier mengen de deeltjes zich met andere stoffen, op de bodem en langs de rivier hopen de deeltjes zich langzaam op. Wanneer de rivier zich langzaam verplaats een proces dat zonder dijken eeuwig door zou gaan blijft het sediment achter. De klei die in en langs (vroegere) rivieren wordt gewonnen heet rivierklei. Van dit product worden meestal bakstenen, dakpannen of andere aardewerken voorwerpen gemaakt. Doordat de klei gemengd is met allerlei andere stoffen ontstaat er meestal een poreuze scherf die allerlei kleuren kan hebben maar vaak roodachtig is. Voor het winnen van klei op deze manier worden kleilagen afgegraven langs en in de rivieren, een techniek die soms bekritiseerd wordt. De winning van klei en zand zou van grote invloed zijn op flora en fauna, door het maken van te grote en te diepe afgravingen ontstaat een zuurstoftekort op de bodem van de achtergebleven plassen. 24 Door de stroming van de Maas en de Waal door ons land, is Nederland een echt bakstenenland. Langs deze en enkele kleinere rivieren, wordt al heel lang veel klei afgezet die gebruikt kan worden voor het maken van bakstenen en dakpannen. Door het bouwen van de Deltawerken en controleren van de rivieren met behulp van dijken is het natuurlijke rivierlandschap echter verdwenen. De rivier kan zich niet meer verplaatsen en wanneer ze buiten haar oever treedt gebeurt dit altijd binnen de gereserveerde ruimtes van de zomer- en winterdijken. De klei- en zandsedimenten zijn van grote invloed op het rivierlandschap. Het sediment blijkt zeer snel aan te zetten. In het rapport Sediment management and the renewability of floodplain clay for structural ceramics uit juni 2009 wordt beschreven hoe de klei zichzelf op korte en langere termijn afzet langs de Nederlandse wateren. Een laag van gemiddeld +/ 1 cm per jaar blijft in het rivierlandschap achter. Wanneer we deze cijfers vergeleken worden met die van de winning van klei blijkt dat er meer klei afgezet wordt dan gewonnen, ten minste in de laatste 150 jaar. Hieruit kan geconcludeerd worden dan 28 Afbeelding 10: Kaart van Maas, Rijn en Waal uit de 17e eeuw. 23 Zie ook hoofdstuk 1.2 de vorming van klei 24 www.deltawerken.com/het-rivierkleilandschap/37.html 29
klei een hernieuwbare bron is. 25 Voorwaarde is wel dat de winning volgens enkele principes gedaan wordt. Het is bijvoorbeeld beter voor de flora en fauna rondom de rivier om een ondiepe laag van een groter oppervlakte te verwijderen, dan het graven van diepe putten. Daarnaast is het zelfs goed om de met zware metalen vervuilde klei af te graven, die zich tussen 1850 en 1980 heeft afgezet langs de oevers na de opkomst van de industrialisatie. 26 Er bestaan ook zeer oude rivierkleien die zich bevinden op plekken waar al heel lang geen rivier meer stroomt. Deze kleien kunnen aantrekkelijk zijn door hun samenstelling en doordat ze doorgaans weinig organische resten bevatten waardoor ze gemakkelijker te bakken zijn. Een voorbeeld van een veelgebruikt kleitype in Nederland is westerwald, uit het Westerwald gebied in Duitsland. Deze kleisoorten zijn in tegenstelling tot nieuw rivierslib niet hernieuwbaar. 3.2 De bron van porselein De basis van steengoed en porselein wordt echter niet gevormd door rivierklei, maar door kleisoorten die dichter bij de bron blijven, waarvan kaolien het belangrijkst is. Zoals in hoofdstuk 1.2 (De vorming van klei) beschreven, wordt kaolien gevormd door verwering van granietachtige gesteentes. Wanneer de steen verweert van binnenuit door hete dampen of organische zuren zal deze meestal ter plaatste blijven en zich niet met andere stoffen mengen. Deze pure vorm van kleimineralen is hooggewaardeerd door zijn verfijndheid. Kaolien wordt niet alleen gebruikt voor het maken van porselein of andere keramische producten. Ook in papier, rubber, verf, cosmetica en medicijnen zit vaak kaolien verwerkt. Kaolien dankt zijn naam aan het Gao Lin gebergte in de Chinese provincie Jianxi, waar men voor het eerst keramiek maakte van de kleisoort die op deze berg gevonden werd. Toen het Chinese porselein in de 16 e eeuw ook in Europa populair werd door de handel met China ging men op zoek naar materialen om dit na te maken. Nabij het Duitse Meissen, het Franse Limoges en het Engelse Wedgewood bleken ook kaolien voorraden te liggen. Inmiddels zijn echter al deze voorraden uitgeput en is in Europa nauwelijks meer kaolien te vinden. Om toch te kunnen blijven produceren, importeren fabrikanten uit deze landen nu kaolien uit andere landen, waaronder Brazilië, Bulgarije, Iran, India, Australië, China en de Verenigde Staten. De gesteentes waaruit kaolien gevormd kan worden komen op allerlei plekken in de wereld voor, maar alleen onder de juiste invloeden van vocht en warmte. De vorming van Kaolien uit gesteente duurt miljoenen jaren. Omdat het vormen van kaolien zo lang duurt, spreken we van een niet hernieuwbare of eindige grondstof. De winning van kaolien is vele malen groter dan de vorming hiervan. 30 Afbeelding 11: Moderne afgraving van kaolien met graafmachines. Afbeelding 12: handmatige afgraving begin 20e eeuw. 25 M.J. van der Meulen A.P. Wiesma, M. Van der Perk, H. Middelkoop, N. Hobo, Sediment management and the renewability of floodplain clay for structural ceramics. 26 M.J. van der Meulen A.P. Wiesma, M. Van der Perk, H. Middelkoop, N. Hobo, Sediment management and the renewability of floodplain clay for structural ceramics, 5.3 Quality versus quantity. 31
Ook het Chinese Goa Lin gebergte, dat zich naast de porseleinstad Jingdezhen bevindt, bevat al sinds enkele eeuwen geen kaolien meer. De kaolienklei is hier met de hand weggeschept voor lokale productie, wat een interessant landschap heeft achtergelaten. Kuilen en geulen afgewisseld met restanten uitgewassen zand maken een bijzonder geheel. De berg is nu een beschermd natuurgebied waar allerlei dieren en planten leven. 27 Het afgraven van kaolien gebeurt tegenwoordig met graafmachines welke een maanachtig landschap creëren. Wanneer een gebied is uitgeput wordt deze meestal weer aan de natuur overgelaten. Wanneer de klei afgegraven is wordt het meestal eerst nog bewerkt om onzuiverheden zoals kwarts en gekleurde oxides die zich ook in het gesteente bevonden te verwijderen. Hierdoor wordt de klei nog puurder en witter. 32 Afbeelding 14: Verschillende kaolienafgravingen in de buurt van Limoges. 27 Naar aanleiding van bezoek aan Gao Ling berg in november 2010. 33
4. Een industrieel proces Verschillende soorten keramiek, op verschillende plekken, in verschillende fabrieken, hebben telkens verschillende productieprocessen. Een aantal stappen zijn hierin echter telkens hetzelfde. Hoofdstuk 4.1 De keramiekfabriek gaat uit van een West Europese fabriek die op een industriële manier keramiek vervaardigd. Zowel de productie van bouwmaterialen zoals bakstenen, als die van porseleinen kopjes worden hierin behandeld. In hoofdstuk 4.2 De Cradle to Cradle-fabriek worden alternatieve methodes behandeld die ontworpen zijn met het oog op een Cradle to Cradle-productie. 4.1 De keramiekfabriek Nadat de klei afgegraven is zal deze per schip of vrachtwagen vervoerd worden naar een bedrijf die het ruwe materiaal verder bewerkt. Fabrieken die van rivierklei aardewerken voorwerpen maken liggen vaak dicht bij de delfplaats van de klei. Omdat in Nederland veel kleiafzet is zijn er hier dan ook veel steenfabrieken langs de Rijn en de Maas waar grofkeramische voorwerpen gemaakt worden. De fabrieken bevinden zich vaak in de uiterwaarden, tussen de zomer- en winterdijk in, op terpen. De klei wordt afgegraven en direct naar de fabriek vervoerd waar deze enige tijd te rusten wordt gelegd om organische resten te laten verrotten. 34 Afbeelding 15; Plaatsing van steenfabrieken in uiterwaarden. Uit: M.J. van der Meulen A.P. Wiesma, M. Van der Perk, H. Middelkoop, N. Hobo, Sediment manage and the renewability of floodplain clay for structural ceramics. Fabrieken die gebruik maken van steengoed of porselein zijn vaak veel verder van hun bron verwijderd. Zij kopen grondstoffen of kant en klare mixen in bij andere bedrijven die de stoffen hebben gewonnen en voorbewerkt. Veel van deze stoffen worden gezuiverd of fijn vermalen voor ze doorverkocht worden. In de fabriek is de eerste stap de kleimassa voor te bereiden. Door malen, mengen en zeven ontstaat een homogene samenstelling. Deze voorbereiding kan zowel nat- in kleivormals droog - in poedervorm- gedaan worden. Soms worden er toevoegingen gedaan om de kleimassa beter geschikt te maken voor het vormen en/of bakken. Voorbeelden van hulpstoffen zijn kwarts (zand), krijt en vloeimiddelen zoals veldspaat om de scherf beter te laten sinteren. Veel grondstoffen zijn in poedervorm zeer schadelijk voor de gezondheid, omdat ze bij verstuiving in de longen terecht kunnen komen. Het dragen van goede bescherming is dan ook verplicht. Het vormen van de producten kan op vele manier gebeuren. 28 Een aantal vormprocessen 28 Zie ook hoofdstuk 1.4 Verwerkingstechnieken 35
die veel in de keramische industrie toegepast worden zijn persen onder hoge druk voor onder andere tegels, het vormen met matrijzen, en het gebruik van gipsmallen. Deze technieken kunnen allemaal geheel machinaal uitgevoerd worden, waarbij mensen alleen controleren. Sommige producten worden (gedeeltelijk) met de hand gemaakt, vooral in de gebruiksporseleinindustrie komt dit veel voor. De afwerking van verfijnde producten zoals bijvoorbeeld kopjes wordt met de hand verricht. Nadat de klei is gevormd zal deze moeten drogen om vervolgens gebakken te kunnen worden. Om het proces constant te houden gebeurt dit meestal kunstmatig in droogkamers of tunneldrogers die gevoed worden door restwarmte van de ovens. Het drogen van grove keramische voorwerpen zoals bouwmaterialen kan snel en met hoge temperaturen gebeuren. Het drogen van porseleinen voorwerpen gaat veel langzamer en nauwkeuriger om scheuren te voorkomen. Wanneer objecten tijdens het maken of drogen kapot gaan kan het materiaal gemakkelijk hergebruikt worden door het weer te mengen met de kleimassa. Het keramiek wordt vervolgens gebakken. Dit kan afhankelijk van het product in een of twee stoken gebeuren. Sommige objecten worden in een keer op hoge temperatuur gebakken, dit kan zowel met of zonder glazuur. Andere objecten worden een keer laag gebakken (biscuit) en vervolgens voorzien van hun glazuur, waarna ze nog eens hoog gebakken worden. 29 Het stoken in de fabriek gebeurt in verschillende soorten ovens, welke onderverdeeld worden in twee types; de continue tunnelovens en periodieke ovens. 30 In een tunneloven beweegt een met keramiek beladen ovenwagen zich langzaam door alle stadia van het stookproces heen, waarbij de objecten langzaam verwarmd en uiteindelijk afgekoeld worden. Een periodieke oven bestaat uit een afgesloten ruimte die langzaam in zijn geheel verhit wordt en afkoelt. Continue ovens worden bijna altijd op gas gestookt, waarbij de branders de hitte direct in de oven brengen. Periodieke ovens worden soms ook op gas gestookt, maar kunnen ook met elektrische elementen verwarmd worden. Een nieuwe techniek die gebruikt kan worden voor het maken van keramiek is een speciale magnetron, hoewel het systeem nog niet grootschalig ingezet wordt zou het in de toekomst wel interessant zijn, omdat dit type ovens op stroom werkt. Tijdens het bakken van keramiek veranderen er veel chemische structuren, hierbij komen naast CO 2 (koolstofdioxide), zwavel en water verschillende soorten gassen vrij waaronder het giftige fluoridegas. Deze gassen dienen zo veel mogelijk uitgefilterd te worden. Na het bakken worden de objecten gecontroleerd en verpakt. 4.2 De Cradle to Cradle-fabriek De keramiekfabriek is relatief gemakkelijk Cradle to Cradle in te richten; in het proces komen 36 Afbeelding 16: Handmatig aanplakken van oren aan kopjes in La Fabique. 29 Zie ook hoofdstuk 1.5 Van klei naar keramiek 30 vko-keramiek.nl, productie van aardwerk 37
weinig giftige stoffen voor doordat het basismateriaal, de klei, zo n natuurlijke grondstof is. Toch moet er heel veel veranderen voordat een productieproces daadwerkelijk Cradle to Cradle is. In Nederland zijn inmiddels twee keramiekfabrieken die producten maken met een Cradle to Cradle zilver certificering. Het bedrijf Euroceramic dat gresbuizen maakt en het tegelbedrijf Koninklijke Mosa hebben ervaring met het duurzaam produceren van keramiek. Een van de minst duurzame eigenschappen uit het keramische proces is het grote energieverbruik. Zowel gas als elektriciteit worden in grote hoeveelheden gebruikt om producten te kunnen malen, mengen, vormen, drogen en met name stoken. Het gebruik van reguliere stroom en aardgas veroorzaakt veel uitstoot van CO 2. Daarnaast is aardgas een fossiele brandstof welke uitgeput wordt. Een meer duurzaam alternatief zou het gebruik van biogas zijn. Biogas kan gewonnen worden bij de vergisting van organische resten zoals dierlijke mest, rioolslip en huishoudelijk afval. Doordat deze stromen oneindig zijn is het een zeer duurzame bron. Daarnaast vermindert de verbranding van biogas het vrijkomen van methaan, welke een grote invloed heeft op het broeikaseffect. 31 In Nederland is het gebruik van biogas nog niet erg rendabel in economische zin, in sommige ontwikkelingslanden is dit echter wel het geval. Het keramiek dat in Indonesië voor het fairtrade merk Wisnu gemaakt wordt, is bijvoorbeeld gemaakt in een oven op biogas. 32 Een andere manier om CO 2 uitstoot terug te dringen is door groene stroom te gebruiken. Energie uit oneindige bronnen, zoals wind, water en zon is zeer duurzaam en vervuilt amper. Groene stroom kan ook gewonnen worden uit de verbranding van biogas. Periodieke ovens werken vaak op elektriciteit, welke dus uit duurzame bronnen valt te winnen. Hoewel het enorme hoeveelheden stroom kost om een oven te stoken, zou het in theorie mogelijk zijn om een keramiek te bakken op zonne-energie. De restwarmte die ontstaat bij het stoken van de ovens kan ingezet worden om het droogproces te versnellen en stabieler te maken zonder dat daar extra energie voor gebruikt hoeft te worden. Ook zijn er voorbeelden van fabrieken die restwarmte inzetten om warm water of verwarming voor het personeel te verzorgen of dichtbijgelegen andere bedrijven van warmte te voorzien. Een Cradle to Cradle-fabriek kent geen of minimale reststromen, alle restmaterialen die tijdens het productieproces vrijkomen worden een stap eerder in het productieproces teruggeplaatst of hebben een ander doel. In een keramisch proces betekent dit dat alle kleiresten die bij het vormen en drogen ontstaan alsnog verwerkt worden in een product. Voor het maken van grof keramiek zoals bouwmaterialen is dit zelfs zeer gemakkelijk. Resten kunnen verzameld worden, bijvoorbeeld uit breuk of bij waterfiltering en met de andere kleimassa gemengd worden aan het begin van het proces. Voor fijner keramiek zoals servies van porselein is dit veel moeilijker. Wanneer de klei uit het reguliere productieproces komt is er kans op menging met andere stoffen in de fabriek. Klei die 38 Afbeelding 17; illustratie van zonnepaneel dat oven voorziet, en oven die verwarming voorziet. 31 www.wikipedia.org/biogas 32 www.wisnu.nl/ 39
achterblijft in een waterzuiveringsinstallatie zal bijvoorbeeld ook oxides en glazuurresten bevatten. Wanneer deze resten hergebruikt worden zullen de oxides en glazuurrestanten een oneffen scherf met gekleurde stipjes veroorzaken (zie afbeelding 18). Deze huid is zeer interessant maar niet altijd gewenst. Men kan er ook voor kiezen de vervuilde klei in te zetten op een plek die niet gezien wordt, als onderlaag in bijvoorbeeld een tegel. Wanneer de klei echter gebakken wordt en verandert in keramiek, wordt het terugplaatsen in het productieproces veel lastiger. Keramiek heeft niet meer de eigenschappen van klei, het is niet meer plastisch maar hard en vormvast. Zelf wanneer het keramiek tot deeltjes zo fijn als kleimineralen vermalen en gemengd met water wordt, mist het nog de plasticiteit die zo kenmerkend is voor klei. 33 Het is dus niet meer geschikt om direct nieuwe producten uit te vormen, maar kan wel als vulmiddel ingezet worden. Door een klein percentage keramiek poeder (ook wel chamotte) te mengen met verse klei ontstaat een kleimassa die zich wel goed laat vormen. De toevoeging van chamotte werd ook al gedaan voordat men zich bezig hield met duurzaamheid, chamotte maakt de klei sterker 34 en beter bestand tegen krimp en deformatie tijdens het bakken. 35 Scherven met een glazuurlaag die als chamotte toegevoegd worden aan een nieuwe kleimassa hebben bovendien de eigenschap dat ze door de verhoogde hoeveelheid kwarts tot meer sintering zullen leiden. Daarbij zullen gekleurde glazuren een extra effect aan de scherf geven. In een duurzaam proces passen geen vervuilende stoffen. Voor iedere stof die mogelijk schadelijk is moet een alternatief gevonden worden. In de keramische industrie komen in de basisgrondstof, klei, niet veel vervuilende stoffen voor. In het glazuur komen echter wel vaak giftige stoffen voor, vooral in het verleden was het gebruik van loodhoudende glazuren en giftige oxides heel normaal. Tegenwoordig zijn er echter steeds meer alternatieven beschikbaar. Ook voor het inkleuren van glazuren kan het best gekozen worden voor onschadelijke pigmenten. Een voorbeeld van een veilig pigment is cobaltblauw dat ook de kleur in Delfts blauw geeft. Voor zowel de basis van het glazuur als de keramische pigmenten en oxides geldt dat, ook wanneer deze niet giftig zijn, zij door hun fijne vorm schadelijk voor de gezondheid zijn. Het prepareren van glazuren kan dan ook het best onder afzuiging en met stofmasker gebeuren om verspreiding en inademen te voorkomen. Ook glazuurresten zouden opgevangen moeten worden om hergebruikt te worden. Een glazuur in een Cradle to Cradle-fabriek kan vervangen worden door een engobe 36. Door het toepassen van een engobe worden sinterende stoffen uit het product gehouden, wat ten goede zal komen bij het hergebruiken van het materiaal als het product afgedankt wordt. In een duurzame fabriek is (bijna) geen afvaluitvoer, in de Cradle to Cradle-terminologie 40 Afbeelding 18; Lamp gemaakt van restporselein uit waterzuiveringsinstallatie, Limoges 2010. 33 Zie ook hoofdstuk 5 Van keramiek naar klei 34 www.wikipedia.org/chamotte 35 A. Reijnders, The Ceramic process, pagina 37 36 Zie ook hoofdstuk 1.6 Glazuur 41