Az élő épületek új generációja ‘higromorf anyagok’ felhasználásával

Amikor az építőiparban a fenntarthatóságról beszélünk, megszoktuk a komplex technológiai megoldásokon, költséges anyagokon és újabban a mesterséges intelligencián alapuló megközelítést. De mi lenne, ha mindaz, amit keresünk (a fenntarthatóság szempontjából), maguktól az anyagoktól származhatna, kihasználva azok belső tulajdonságait, anélkül, hogy még csak elektromosságra is támaszkodnánk?

 A higromorf anyagok használata innovatív perspektívát kínál, és rávilágít a terület kevéssé feltárt lehetőségeire. Ezek az anyagok képesek alkalmazkodni a környezeti páratartalom változásaihoz, megváltoztatva alakjukat, méretüket vagy más fizikai tulajdonságaikat. A természetben megtalálható példák közé tartozik a fa, a higroszkópos fehérjék, például a kollagén, a poliszacharidok, például a cellulóz és a kitin, a higroszkópos ásványi anyagok, például bizonyos sók és a szilikagél, valamint a spórák és a pollenszemek; ezek mindegyike képes nedvességet felvenni vagy leadni a páratartalom változására reagálva. 

Az építészetben a kutatók olyan anyagok kifejlesztésére törekedtek, különösen a homlokzatokhoz, amelyek képesek önálló életet élni, és az épületeket természetes módon komfortosabbá teszik.

Az építőipar által okozott jelentős környezeti terheléssel szembesülve egyre sürgetőbbé válik az épületek hatékonyságának javítására és hatásainak csökkentésére irányuló módszerek keresése. Ebben a forgatókönyvben a homlokzatok alapvető szerepet játszanak az épületek belseje és külseje közötti védelem első vonalaként, és ígéretes kiindulópontként jelennek meg az építőipar fenntarthatóságát célzó kezdeményezésekben. 

A Newcastle-i Egyetem professzorával, Ben Bridgensszel, a Newcastle-i Egyetem és a Northumbria Egyetem úttörő kezdeményezésének, a The Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE) társigazgatójával készített interjúban egy innovatív elképzelést vizsgáltak: biotechnológiák kifejlesztése az élő épületek új generációjának megteremtése érdekében. 

Az elképzelés szerint olyan épületeket kell kifejleszteni, amelyek nemcsak a természetes környezetükre reagálnak és alkalmazkodnak ahhoz, hanem amelyeket mesterséges élő anyagok felhasználásával lehet termeszteni, hogy csökkentsék a nem hatékony ipari építési folyamatokat. Ez a megközelítés egy olyan jövő felé mutat, ahol a fenntartható építés nemcsak védi a környezetet, hanem harmonikusan integrálódik is vele, elősegítve az épített struktúrák regeneratív és rugalmas életciklusát.

Bridgens szerint a higromorf homlokzatok iránti érdeklődése akkor ébredt fel, amikor elolvasta az Architectural Design című szaklapban Achim Menges és Steffen Reichart “Material capacity – embedded responsiveness” című cikkét, amely olyan kétrétegű fa prototípusokat mutat be, amelyek reagálnak a páratartalom változásaira, és lehetővé teszik, hogy a homlokzat a környezeti változásokra reagálva kinyíljon és bezáródjon. 

Ugyanakkor Ben kezdett kiábrándulni a fenntartható építészet túlzottan technológiai megközelítéseiből. A hígromorf anyagok ezért feltűnően elegáns megoldásként jelentek meg, lehetővé téve az épületek alkalmazkodását és reagálását anélkül, hogy érzékelőkre, motorokra, processzorokra és energiára támaszkodnának.

A hígromorf anyagokban megvan a lehetőség, hogy alacsony költségű, kis környezeti hatású, kevés karbantartást igénylő, érzékeny homlokzatokat biztosítsanak, amelyek csökkentik az épületek energiafelhasználását. De ezek megvalósítása úgy, hogy ezt elérjék, valójában nagy kihívást jelent – és a kutatásunk éppen erre összpontosított.

A laboratórium kutatói jelenleg két elsődleges higromorfikus projektben vesznek részt. Az első, a Leverhulme Trust által finanszírozott RESPIRE (Passive, Responsive, Variable Porosity Building Skins, azaz passzív, reagáló, változó porozitású épülethéjak) a bioalapú hígromorf anyagok felhasználását vizsgálja alkalmazkodó és lélegző homlokzatok létrehozására. A másik projekt a baktériumspórák mint nagymértékben érzékeny hígromorf anyagok használatát vizsgálja. Ben szerint mindkettőnek hasonló kihívásokkal kell megküzdenie:

Az első a környezeti feltételek átfogó megértése: bár a hígromorfok reagálnak a páratartalomra, az érzékeny homlokzat fő célja a belső hőmérséklet szabályozása, ami nem mindig áll közvetlen összefüggésben ezzel. Például azokban az esetekben, amikor a déli homlokzatok (az északi féltekén) túlzottan felmelegednek, a cél az árnyékolás lezárása a napenergia-nyereség mérséklése érdekében. Különböző elemzések során megfigyelték, hogy az Egyesült Királyságban a relatív páratartalom és a hőmérséklet között nagyon korlátozott összefüggés van. Új-Delhiben viszont nyáron erős korreláció van a kettő között, ami hatalmas felhasználási potenciált jelenthet.

Ahhoz, hogy funkcionális és érzékeny homlokzatokat hozhassunk létre a higromorfok használatával, képesnek kell lennünk arra is, hogy “programozzuk” az anyagokat, hogy azok meghatározott körülmények között működjenek. 

Ben rámutat, hogy “szükségünk lehet egy olyan anyagra, amely 40%-os relatív páratartalom mellett ívelt, 70%-os relatív páratartalom mellett pedig lapos. Mind a fafurnér, mind a bakteriális spórákból készült hígromorf anyagok esetében olyan gyártási módszereket fejlesztettünk ki, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy a gyártási feltételek szabályozásával meghatározzuk ezt a viselkedést”.

Keresse a "Kp Sales House Kft" ügyfélreferenseit az alábbi elérhetőségeken:

A telefonszámok csak hétköznap 8-17 óráig, szombaton 9-13 óráig érhetőek el

 

Egy másik kritikus korlát a válaszadás gyorsasága. Vagyis egyes anyagok reakcióideje percek, másoké hónapok. 

“A baktériumspórák rendelkeznek a leggyorsabb válaszidővel, és néhány perc alatt reagálnak, a fa alapú higromorfok pedig percektől órákig és hetekig terjedő válaszidővel tervezhetők, a fa vastagságától és a kétrétegű anyag felépítésétől függően.” 

A baktériumspóráknak van a leggyorsabb válaszidejük. Ez lehetővé teszi olyan épülethomlokzatok kifejlesztését, amelyek különböző ingerekre reagálnak, beleértve a rövid távú időjárási eseményeket, a napi ciklusokat és a szezonális változásokat. 

Végül ott van a tartóssági tényező. Minden építőanyagnak évekig vagy akár évtizedekig kell kitartania karbantartás vagy teljesítményromlás nélkül.

“Több mint 2 évig teszteltük a fafurnéros hígromorfokat külsőleg, és nagyon jó tartósságot találtunk; ezt a különböző anyagkombinációk, ragasztók és gyártási módszerek széles körű tesztelése után értük el. És elgondolkodhatunk azon is, hogy a hígromorfot hogyan szereljük be az épületbe – a robusztus fa alapú hígromorfokat kívülről is be lehetne szerelni, de a törékenyebb, nagyon vékony fafurnért vagy baktériumspórákat használó rendszereket be lehetne szerelni egy kettős héjú homlokzatba, így védve vannak a széltől és az esőtől.”

Ben szerint az új anyagok és technikák kutatása kulcsszerepet játszik a fenntarthatósági célok globális szintű előmozdításában. A higromorf anyagok kutatása ígéretes lehetőségeket tárt fel az épületek hatékonyságának javítására és az energiafogyasztás csökkentésére, különösen az olyan szélsőséges éghajlatú régiókban, mint Újdelhi. 

Az ilyen helyszínek sajátos környezeti feltételeihez igazodó higromorf árnyékoló és szellőztető rendszerek kifejlesztésével jelentősen csökkenthető az energiaigényes légkondicionálástól való függőség. 

“Kifejlesztettünk egy szövött fafurnérból készült higromorf árnyékolót, amely éjszaka passzívan kinyílik, hogy éjszakai szellőzést biztosítson, és nappal bezáródik. Ez utólagosan felszerelhető lenne meglévő épületekre, és helyi faanyag és helyi készségek felhasználásával készülhetne. Ez a globális fenntarthatóság előmozdításának kulcsa: a kutatás felhasználása egyszerű, helyi megoldások kifejlesztésére, amelyek az adott éghajlati viszonyokhoz, épülettípusokhoz és kultúrákhoz igazodnak.”

A hygromorf anyagok beépítése az adaptív építészeti homlokzatokba jelentős mérföldkő lehet a fenntartható tervezési gyakorlatok fejlődésében, mivel a természetes viselkedésből merít inspirációt, és azt az építésre alkalmazza. További kutatással és innovációval ezek az anyagok képesek lehetnek átalakítani az építőipar világát, utat kínálva egy fenntarthatóbb, a természet saját mechanizmusaira épülő jövő felé. Ez a biotechnológiák fejlesztését és kiterjesztését jelenti, hogy az “élő épületek” új generációja jöjjön létre, amely felelős és reagál a természetes környezetére.

Forrás: www.archdaily.com