Sportief en stoer, maar zacht voor je voeten. De sneaker is in Nederland de meest gedragen schoen. Als alledaagse stapper, maar ook als vederlichte, supersnelle hardloopschoen. De sneaker dankt zijn bestaan aan de reactie van zwavel met latex uit de rubberboom. Dat zorgde voor de komst van stevig, elastisch en bijna geruisloos rubber, ideaal voor een sportzool. Met gemiddeld 65 onderdelen en tien verschillende soorten vaak synthetische materialen vormen sneakers helaas ook een grote afvalhoop.
- ’Ik loop mijn schoenen altijd op’
- Geruisloze rubberzool
- Steeds sneller, lichter en complexer
- Marathonrecord dankzij koolstofvezelplaat
- Schoenenafvalberg
- Barefoot running
‘Ik loop mijn schoenen altijd op’
Mariska van Sprundel is wetenschapsjournalist én hardloper. Ze schreef de boeken Missie marathon en Alles wat je wilt weten over hardlopen. Wekelijks rent ze zo’n 75 kilometer, liep vier marathons en heeft zes paar hardloopschoenen.
Een uit de hand gelopen hobby, dat rennen?
‘Ik noem het zelf een leefstijl. Ik mis het echt als ik niet ren en stel mezelf steeds een nieuw doel. Ik ben wedstrijdatleet, maar niet professioneel. De cadans van het lopen is heel fijn, maar ook het sociale aspect. Ik train vaak met een groep atleten. Meestal ren ik net voor lunchtijd, dan ben ik daarna weer helemaal fris – fysiek en mentaal.’
Hoeveel paar hardloopschoenen heb je?
‘Ik wissel vier paar gewone hardloopschoenen af, heb spikes voor op de baan en trailschoenen voor in de bergen. In het dagelijks leven loop ik overigens altijd op All Stars, nog meer sneakers dus. Je zult mij niet op hakken zien. Dat verkort de kuitspieren en zorgt vaak voor lage rugklachten.’
Waar let je op als je nieuwe schoenen koopt?
‘Ze moeten goed passen, lekker aanvoelen én niet te zwaar zijn. Je kunt hele loopanalyses laten doen en je schoenen daarop uitkiezen. Maar er blijkt geen bewijs dat je zo beter presteert of minder blessures krijgt.’
Let je ook op de gebruikte materialen?
‘De kunststof EVA [het copolymeer ethyleenvinylacetaat, red.] dempt het beste, maar bijna alle schoenen hebben een middenzool van dit materiaal. Sinds een paar jaar zijn er hardloopschoenen met een carbon plate waarvan is bewezen dat je harder gaat. Mijn wedstrijdschoenen hebben dus zo’n plaat.’
Je pakt het hardlopen wetenschappelijk aan?
‘Nou, ik ben niet zo van het data verzamelen via allerlei apps, maar ik zoek wel uit of er bewijs is voor een bepaalde aanpak voordat ik eraan begin.’
De meeste sneakers en hardloopschoenen zijn ‘recyclerampen’. Let je op duurzaamheid?
‘Niet echt, maar ik doe wel zo lang mogelijk met een paar schoenen. Er is een soort vuistregel in het hardlopen dat je na 800-1000 kilometer nieuwe schoenen zou moeten kopen omdat de demping afneemt. Dat klopt, maar die afname is er ook als je de schoenen gewoon in de kast laat staan. Ook hiervoor is geen bewijs dat het je prestaties beïnvloedt. Die vuistregel lijkt eerder een verkooppraatje van fabrikanten. Ik loop mijn schoenen dus altijd “op”. Ik ren door tot het binnenwerk stuk is of mijn grote teen erdoorheen steekt.’
Geruisloze rubberzool
De sneaker is ontsproten uit een scheikundige vinding uit de negentiende eeuw: het maken van stevig, maar elastisch rubber door het toevoegen van zwavel aan natuurrubber. Het zogenoemde gevulkaniseerde rubber bleek bovendien waterproof en slijtvast: ideaal voor een schoenzool. De naam sneaker – Engels voor ‘sluiper’ – verwijst waarschijnlijk naar de manier waarmee je op die nieuwe rubberzolen kon lopen: soepel, zacht en geruisloos.
De eerste sneakers hadden zolen van natuurrubber, gemaakt van latex uit de rubberboom of rubberplant (zie ook kader). De inheemse bevolking van Brazilië maakte ballen van de latex door het materiaal te drogen en behandelen. De stuiterkracht ervan verbaasde Europeanen toen ze de Atlantische oceaan overstaken.
Het materiaal bestaat uit het polymeer polyisopreen, waarvan het monomeer dus isopreen is. In natuurrubber liggen de ketens een beetje kriskras door elkaar heen, maar rek je het materiaal op dan gaan de moleculen netjes naast elkaar liggen en kristalliseren (stress-kristallisatie) waardoor het materiaal harder wordt.
Het was de Amerikaanse wetenschapper Charles Goodyear (naar wie de bekende autobandenfabriek is vernoemd) die ontdekte dat zwavel zorgt voor ‘bruggen’ tussen de ketenmoleculen. Het verknoopt als het ware de slierten. Zo ontstaat een moleculair driedimensionaal netwerk, dat terugveert in de oorspronkelijke vorm wanneer je het uitrekt. De mate van vulkanisatie beïnvloedt de eigenschappen. Zo is een schoenzool minder gevulkaniseerd dan bijvoorbeeld de ijshockeypuck die je ook van natuurrubber maakt.
De zwavelbruggen ontstaan doordat elke isopreeneenheid een reactieve dubbele koolstofbinding bevat (zie ook figuur). Die reactiviteit is overigens niet altijd een voordeel. Rubber degradeert erdoor onder invloed van uv-licht en ozon. Het is vergelijkbaar met oude elastiekjes die bros worden en tenslotte verkruimelen.
Tegenwoordig is de zool van sneaker of sportschoen net iets vaker (circa 60%) van synthetisch rubber dan van het oorspronkelijke natuurrubber. Het natuurrubber in een schoenzool is meestal afkomstig uit Azië, vooral uit Thailand en Indonesië. Daarbij kiezen schoenmerken steeds vaker voor natuurrubber met een milieukeurmerk zoals FSC. Het rubber komt dan van plantages/bossen waar geen pesticiden en kunstmest wordt gebruikt en de arbeidsomstandigheden worden gecontroleerd.
Synthetische rubber wordt zoals vrijwel alle kunststoffen gemaakt van aardolie en is dus een fossiel product. Synthetisch rubber is geen exacte kopie van natuurrubber. Naast isopreen worden bijvoorbeeld ook styreen en butadieen als monomeer gebruikt. En niet alleen is er variatie in gebruik van monomeren, maar ook in gebruik van vulstoffen of de mate van vulkaniseren. Het aanbod aan kunstrubbers is dus divers. Een schoenenfabrikant kiest op basis van eigenschappen en marktprijzen.
Vaak zijn de buitenranden van de zool van een moderne sportschoen van een stevig, slijtvast, maar zwaarder type rubbersoort dan het middendeel. Midden onder de voorvoet of hak heeft het materiaal wat minder te verduren en voldoet een lichter soort rubber. Dat kan bijvoorbeeld ‘geblazen rubber’ zijn: rubber dat meer lucht bevat . Of de kunststof EVA (ook bekend als PEVA), een afkorting voor ethyleenvinylacetaat. Dit rubber is een copolymeer, een polymeer bestaande uit ketens met delen polyethyleen en polyvinylacetaat. Bij een hoog gehalte vinylacetaat (>60%) is dit lichte materiaal elastisch en rubberachtig. Het wordt bijvoorbeeld ook gebruikt voor teenslippers (flipflops).
Steeds sneller, lichter en complexer
Voor de echte hardlopers is het belangrijk dat er geen grammetje nutteloos materiaal aan een schoen zit. Want elke honderd gram extra aan materiaal kost 1% aan energie-efficiency, blijkt uit onderzoek. Met schoenen van 150 in plaats van 250 gram wint een topmarathonloper een minuut, de recreatieve loper circa twee minuten.
De uitdaging voor materiaalwetenschappers was en is dus om nieuwe kunststoffen te ontdekken die nog lichter en sterker zijn, maar ook demping en vering bieden. Demping is nodig omdat spieren, pezen, maar ook kraakbeen grote krachten te verduren krijgen bij het lopen. Wanneer een voet landt, wil je de klap verzachten. Een schoen hoort dus energie te absorberen.
Maar wanneer een schoen alleen dempt, voelt dat als lopen in een bak mul zand. Een deel van de energie wil je terugkrijgen bij de afzet: vering. Hoe dikker de zool, des te meer energie je kunt opvangen en teruggeven. Daarom heeft elke sportschoen een middenzool van dempend en verend materiaal. Het meest gebruikt is het eerder genoemde EVA dat vaak ook met andere kunststoffen wordt vermengd, en ook in schuimvorm wordt gebruikt, vermengd dus met lucht. Een dikke, goed verende zool betekent echter meer gewicht en vraagt meer stabilisatie van de enkel door de atleet. Te hoge schoenen wil je dus ook niet om blessures te voorkomen.
Verder is de zool zo samengesteld dat de schoen op het juiste punt buigt bij de afzet en je tenen optimaal kunnen ‘afrollen’ bij de afzet en je een duwtje mee geven. Schoenen ontwerpen en verbeteren is overigens nog steeds deels een trial-en-errorkwestie. En een punt waarop de bekende sportmerken elkaar beconcurreren. De voet en enkel zijn complexe gewrichten omringd door pezen, banden en spieren die van persoon tot persoon wat variëren. De biomechanica van hardlopen is daardoor nog niet tot in elk detail te modelleren en begrepen.
Vooral in de jaren zeventig was er een explosie aan vindingen en nieuwe creaties in sneakers en sportschoenen. In 1977 kwam Frank Rudy, een ingenieur van NASA, op het idee zakjes lucht in de zool te verwerken: luchtkussentjes. De Air Jordan van Nike is de meest bekende. De schoen werd in 1984 geïntroduceerd door de legendarische Amerikaanse basketballer Michael Jordan en is een echte sneakerklassieker geworden.
Marathonrecord dankzij koolstofvezelplaat
De allernieuwste vinding in hardloopschoen is een stijve plaat in de middenzool over de hele lengte van de schoen. Die plaat is gemaakt van vederlichte koolstofvezels en krult wat op bij de tenen. Bewegingswetenschappers, waaronder de Nederlander Wouter Hoogkamer, hebben gemeten dat atleten er tot 4% energie-efficiënter op lopen. Dat bepaalden ze door het zuurstofverbruik van getrainde renners te meten terwijl ze op een loopband op verschillende schoenen renden.
De koolstofvezelplaat is ingebed in de kunststof PEBA, een blokcopolymeer bestaande uit ketens met afwisselend delen polyethyleen (PE) en polyamide (nylon). Deze kunststof veert iets meer dan EVA. Er gaat minder energie verloren doordat de tenen dankzij de plaat minder buigen in de laatste fase van de afzet. Ook lijkt de plaat de krachten beter te verspreiden over de middenzool. In 2019 liep de Keniaanse langeafstandsloper Eliud Kipchonge een recordtijd op marathon met de schoenen. Hij finishte als eerste mens ooit binnen de twee uur. De internationale atletiekunie heeft inmiddels voorwaarden gesteld aan de dikte en lengte van de koolstofvezelplaat.
Schoenenafvalberg
Het Amerikaanse onderzoeksinstituut MIT becijferde in 2013 dat een gemiddeld paar sneakers zorgt voor een CO2-uitstoot van 14 kg, vergelijkbaar met 60 kilometer autorijden of drie uur lang douchen. Was de sneakerindustrie een land dan zou het op plek 17 staan van grootste uitstoters ter wereld. De meeste CO2 komt vrij tijdens de productie. Een gemiddelde sneaker bestaat namelijk uit 65 onderdelen die in meer dan 360 stappen aan elkaar worden gezet door spuitgieten, naaien, lijmen, opschuimen of verhitten. Dat kost veel energie.
Hoe langer je doet met een paar sneakers, hoe beter voor het klimaat en het milieu. Maar hardlopers verslijten al snel ieder jaar een paar. De demping vermindert en het profiel slijt. Naar schatting laat elk paar sneakers jaarlijks twee gram rubber achter op straat of in het bos.
De schoenenbranche begint het milieuprobleem in te zien. Adidas en Allbirds kwamen in 2022 met een schoen die minder dan drie kg CO2 vraagt, dankzij het gebruik van biobased en gerecyclede materialen én minder onderdelen. Het Zwitserse sportmerk On lanceerde de Cloudprime: ‘gemaakt van broeikasgas’. De grondstof voor het gebruikte EVA komt uit een bioreactor waarin bacteriën worden gevoed met CO2 afkomstig uit verbrandingsovens. Met gebruik van duurzame stroom in het productieproces is de schoen zo ‘groen’.
Afgedankte sneakers en sportschoenen belanden in Nederland meestal in de verbrandingsoven. Sinds 2017 is er een eerste sneakerrecyclemachine, de FastFeetGrinded, die oude sportschoenen verwerkt. Eigenlijk is het een reeks van apparaten die eerst de schoen grondig verpulveren en vervolgens de korrels sorteert op type materiaal. De gesorteerde stromen kunnen dan (deels) weer opnieuw worden gebruikt.
Barefoot running
Rond 2005 ontstond barefoot running als een soort tegenhanger van de moderne high-tech sportschoen. Om de voeten zit alleen een soort verstevigde geteende sok die beschermt tegen scherpe steentjes en oneffenheden. De ‘sokken’ zijn van kunststof: rubber voor de onderkant en polyester voor de bovenzijde. Het ‘blootvoets’ lopen zou tot minder blessures leiden omdat de loper zo natuurlijker loopt. Uit onderzoek blijkt het niet zozeer minder blessures te geven, maar andere blessures. De achillespees en middenvoet krijgen meer te verduren, terwijl scheen- en knieklachten juist afnemen. Sowieso moet een loper rustig overschakelen van schoen naar ‘blote voet’ omdat spieren, pezen en gewrichten anders worden belast. Je landt ‘blootvoets’ meer op de voorvoet.
Nog geen opmerkingen