Пять способов, которыми здания будущего будут использовать биотехнологии, чтобы стать живыми организмами
Что, если бы наши дома были живыми? Речь не об умных домах с голосом Алексы, а о настоящей жизни — росте, дыхании и даже размножении. В условиях климатического кризиса нам нужны радикальные идеи о том, как мы живём и строим.
Биология способна на невероятные инженерные подвиги. Следующий рубеж в строительных технологиях — сделать здания частью природы. Мы с коллегами из университетов Ньюкасла и Нортумбрии создали новый исследовательский центр для изучения этой возможности. Вот пять способов, которыми здания будущего могут стать живыми, дышащими организмами.
1. Здания, которые растут
Мы уже используем природные материалы, такие как известняк и древесина. Но этот набор можно радикально расширить. Например, Scientific American недавно представил мицелий (грибницу) как материал будущего. Мицелий может расти на древесной стружке и кофейной гуще за короткое время, создавая материалы со значительными структурными свойствами.
Инсталляция Hy-Fi в Нью-Йорке — башня высотой 13 метров — была построена из кирпичей мицелия. Главная задача — спроектировать конструкцию, в которой мицелий остаётся частично живым, способным расти и адаптироваться. Проект myco-architecture под руководством Линн Ротшильд из NASA исследовал эту возможность, представляя себе среды обитания, которые могут воспроизводиться — хотя бы для колоний на других планетах.
2. Здания, которые лечатся
Трещины в бетоне обычно знаменуют начало конца. Вода просачивается и в итоге ржавит металлическую арматуру. Но исследователи экспериментируют с самовосстанавливающимся бетоном. Один многообещающий метод, разрабатываемый группой Хенка Йонкерса в Делфтском техническом университете, — внедрение бактериальных спор в бетонную смесь.
Когда вода проникает через микротрещины, бактерии «оживают». Материал буквально становится живым и запускает химический процесс, вызывающий рост новых кристаллов кальцита и «заживление» бетона. Эта техника может продлить жизнь бетонного здания на десятилетия.
3. Здания, которые дышат
Многие здания, особенно стеклянные офисные башни в крупных городах, находятся на постоянной искусственной вентиляции. Но что, если бы сами стены могли дышать?
Группа Хиронси Исии в MIT разработала материалы, меняющие форму в ответ на воду. Они состоят из слоёв бактериальных спор (аналогичных тем, что в самовосстанавливающемся бетоне) и латекса. При высыхании материал сжимается и меняет форму.
С помощью этого метода они создали одежду, реагирующую на человеческий пот. Моя группа делает первые шаги, чтобы расширить этот метод для создания целых строительных мембран, которые могли бы «потеть» при повышении влажности в помещении. Используя латексные мембраны, покрытые бактериальными спорами, материал будет изгибаться и открывать поры — подобно потовым железам, — позволяя воздуху проходить через стены, например, когда пар поднимается от душа или чайника.
4. Здания с иммунной системой
Нас окружают триллионы микроорганизмов. Хотя мы тратим миллионы на антимикробные чистящие средства, уничтожающие эту сложную экосистему, известно, что жители фермерских хозяйств могут меньше страдать от аллергий, чем горожане. Похоже, воздействие «хороших» бактерий помогает формировать иммунную систему у детей.
В интересном пилотном проекте исследователи University College London начали изучать, как сделать поверхности (например, на кухне) био-рецептивными — фактически способствующими росту бактерий, которые, как известно, обеспечивают устойчивость к болезнетворным микробам. Скоро мы сможем есть пробиотические йогурты в пробиотических кухнях.
5. Здания с желудками
Большинство зданий постоянно поглощают материалы и энергию, возвращая отходы, которые нужно вывозить и перерабатывать в промышленных масштабах. Но новые исследования показывают, что эти отходы могут стать источником энергии для здания. Команда исследователей проекта ЕС «Living Architecture» работает над созданием нового типа микробного топливного элемента, который перерабатывает бытовые отходы и генерирует небольшое количество энергии.
Топливные элементы интегрированы в кирпичи, которые становятся частью структурной ткани здания и одновременно его «желудком». Кирпичи принимают сточные воды, а бактерии преобразуют химическую энергию (при разложении отходов) в электрическую. В таком сценарии ваш туалет мог бы заряжать мобильный телефон.
Как бы это ни было захватывающе, у живых зданий есть обратная сторона: они неизбежно умрут. Но у зданий уже есть жизненный цикл. Когда они достигают конца своего срока службы, их снос дорог и загрязняет окружающую среду. Представьте себе город зданий, которые мягко умирают и возвращаются в землю, становясь пищей для роста, изменения и адаптации следующих. Это определённо увлекательнее, чем умный дом с холодильником, который автоматически заказывает брокколи.