مصالح ساختمانی زنده (Living Building Materials): تحولی در معماری پایدار
به دنبال روش های ساخت و ساز پایدار و دوستدار محیط زیست، مصالح ساختمانی زنده به عنوان یک راهکار نوآورانه و چشمگیر پدیدار شده اند. این مواد می توانند رشد کنند، خود را ترمیم کنند و با شرایط محیطی تطبیق یابند و گامی بزرگ در تلاش های صنعت ساخت و ساز برای کاهش انتشار کربن و افزایش دوام ساختمان ها محسوب می شود. این مقاله به بررسی پتانسیل و چالش های مواد ساختمانی زنده، کاربرد های آن ها و آینده شان در معماری پایدار می پردازد.
درک مصالح ساختمانی زنده
مصالح ساختمانی زنده (LBMs) مواد مهندسی شده ای هستند که اجزای بیولوژیکی، از جمله میکروارگانیسم ها و یا ترکیبات آلی را برای ایجاد مصالح ساخت و ساز دینامیک و تطبیقی به کار می گیرند. برخلاف مواد ساختمانی سنتی که ثابت و بی جان هستند، LBMs توانایی تعامل با محیط خود را به نحوی دارند که عملکرد و پایداری آن ها را بهبود می بخشد.
ویژگی‌های کلیدی LBMs
خود ترمیمی (Self-Healing) : یکی از ویژگی‌های برجسته LBMs توانایی خود ترمیمی است. هنگامی که ترک ها یا آسیب ها رخ می دهند، اجزای بیولوژیکی درون این مواد، مانند باکتری ها، می توانند موجب رسوب مواد معدنی مانند کربنات کلسیم شوند تا شکاف ها را پر کرده و یکپارچگی ساختاری را مجددا احیا کنند.
رشد و بازسازی (Growth and Regeneration): LBMs می توانند با گذشت زمان رشد کرده و بازسازی شوند. به عنوان مثال، مواد مبتنی بر میسیلیوم، که از ساختار ریشه قارچ ها به دست می‌آیند، می‌توانند گسترش یافته و سازه هایی ایجاد کنند که سبک، قوی و زیست تخریب پذیر (Biodegradable) هستند.
پاسخ به محیط زیست (Environmental Responsiveness): این مواد می توانند به تغییرات محیطی مانند نوسانات رطوبت و دما پاسخ دهند تا عملکرد ساختمان را بهینه کنند. برخی از آنها می‌توانند CO2 را جذب و ذخیره کنند و به طور فعال به جداسازی کربن (Carbon Sequestration) کمک کنند.
کارایی منابع (Resource Efficiency): با بهره‌گیری از فرآیندهای طبیعی، LBMs اغلب به مواد اولیه کمتر و انرژی کمتری برای فرایند تولید نسبت به مواد سنتی نیاز دارند، که این امر آن ها را از نظر منابع کارآمدتر و پایدارتر می کند.
کاربردها در ساخت و ساز
کاربردهای بالقوه مواد ساختمانی زنده در ساخت و ساز گسترده است و شامل عناصر سازه ای و غیر سازه ای می شوند.
اجزای ساختاری (Structural Components)
آجرها و بلوک ها: آجرهای ساخته شده از باکتری و ماسه می توانند جایگزینی پایدار برای آجرهای سفالی باشند. این آجرها در دماهای پایین تری تولید می‌شوند و مصرف انرژی و انتشار کربن را کاهش می دهند.
بتن: بتن های خودترمیم شونده که در آن باکتری وجود دارد، می‌تواند ترک های خود را، ترمیم کند و عمر المان های بتنی را به طور قابل توجهی افزایش داده و هزینه های نگهداری را کاهش دهد.
عایق‌ها و پوشش ها (Insulation and Coatings)
عایق میسیلیوم (Mycelium Insulation): مواد عایق مبتنی بر میسیلیوم، نه تنها عایق های عالی محسوب می شوند، بلکه دارای قابلیت زیست تخریب پذیری و کمپوست شونده هستند و یک جایگزین عالی به عنوان دوستدار محیط زیست برای محصولات عایق مصنوعی می باشد.
رنگ ها و پوشش ها: این پوشش ها می‌توانند شامل میکروارگانیسم هایی باشند که به طور فعال آلاینده‌ها را از هوا جذب می‌کنند و کیفیت هوای داخلی را بهبود می‌بخشند و به محیط های زندگی سالم‌تر کمک می‌کنند.
نماها و سقف‌ها (Facades and Roofs)
دیوارهای زنده: نماهای سبز که شامل گیاهان و میکروارگانیسم‌ها هستند می‌توانند عملکرد حرارتی ساختمان را بهبود بخشیده، کیفیت هوا را افزایش داده و تنوع زیستی را ارتقاء دهند.
بتن زیست پذیر (Bioreceptive Concrete): این نوع از بتن، از رشد خزه و سایر گیاهان حمایت می‌کند و موجب شکل گیری سطوح زنده ای می شود که معماری را با طبیعت تلفیق می کند.
چند نمونه از پروژه های برجسته ای که از مواد ساختمانی زنده استفاده می‌کنند:
1. پروژه MycoTree
مکان: کره جنوبی
MycoTree یک نمونه پروژه است که توسط مؤسسه فناوری (KIT) و گروه تحقیقاتی (BRG) در ETH زوریخ توسعه یافته است. این ساختار کاملاً از میسیلیوم، ساختار ریشه ای قارچ ها، ساخته شده است که با پسماندهای کشاورزی ترکیب می‌شود تا بلوک های ساختمانی سبک و قوی ایجاد کند.
نکات برجسته:
- نشان دادن قابلیت های ساختاری مواد مبتنی بر میسیلیوم.
- میسیلیوم، زیست تخریب پذیر (Biodegradable) است و آن را به یک جایگزین خوب و دوستدار محیط زیست برای مواد ساختمانی قدیمی تبدیل می‌کند.
- پتانسیل برای شیوه های ساخت و ساز پایدار در محیط های شهری را به نمایش می گذارد.
2. Photo.Synthetica از EcoLogicStudio
مکان: بخش های مختلف اروپا
EcoLogicStudio، به عنوان یک شرکت نوآوری در زمینه معماری و طراحی، پروژه Photo.Synthetica را توسعه داده است و مجموعه ای از پروژه های زیست-دیجیتال (bio-digital) می باشد که جلبک های زنده را در نمای ساختمان ها استفاده می کنند. این نماها نه تنها جذابیت و زیبایی ساختمان ها را افزایش می‌دهند، بلکه به پایداری محیط زیست نیز کمک می کنند.
نکات برجسته:
- پنل های جلبک، CO2 را جذب و اکسیژن تولید می کنند و در نتیجه کیفیت هوای شهری را بهبود می بخشند.
- پنل ها می توانند دیوارهای زنده‌ای ایجاد کنند که ظاهر آن ها بر اساس رشد جلبک ها تغییر می‌کند.
- ادغام در پروژه های زیرساخت شهری برای ترویج شهرهای سبز.
3. خانه BIQ
مکان: هامبورگ، آلمان
خانه BIQ مخفف Bio-Intelligent Quotient به معنای ضریب هوشی زیستی اولین ساختمان جهان با نمای بیوراکتور است که توسط معماران Splitterwerk اتریش با همکاری ARUP و Colt International توسعه یافته است. این ساختمان دارای پنل های میکروجلبک است که انرژی تولید می‌کنند و موجب شکل گیری سایه می شوند.
نکات برجسته:
- میکروجلبک‌ها در پنل ها نور خورشید را جذب می‌کنند و زیست توده (Biomass) تولید می‌کنند که از آن می توان برای تولید انرژی استفاده کرد.
- نمای دینامیک با شرایط نور متغیر تطبیق می یابد و کارایی انرژی را افزایش می دهد.
- پروژه به عنوان مدلی برای ادغام فناوری بیوراکتور در معماری شهری عمل می کند.
چالش ها و جهت گیری های آینده
با اینکه محاسن مصالح ساختمانی زنده بسیار زیاد است، اما برای دستیابی به پتانسیل کامل آن ها باید چندین چالش مورد توجه قرار گیرد.
استاندارد سازی (Standardization): توسعه استانداردها برای تولید و استفاده از LBMs به منظور پذیرش گسترده آن ها حیاتی است که این امر، شامل اطمینان از کیفیت، عملکرد و استاندارد های ایمنی می شود.
مقیاس پذیری (Scalability): افزایش مقیاس فرآیندهای تولید، برای برآورده کردن نیازهای پروژه های ساخت و ساز در اشل بزرگ همچنان یک مانع بزرگ است. تحقیقات و توسعه برای بهینه سازی این فرآیندها برای کاربرد صنعتی ادامه دارد.
دوام و طول عمر (Durability and Longevity): اطمینان از اینکه LBMs می‌توانند شرایط محیطی متنوع را تحمل کرده و خواص خود را در دوره‌های طولانی حفظ کنند، جهت بکارگیری گسترده آن ها در ساخت و ساز باید این امر را در نظر گرفت.
تاییدات و ضوابط بکارگیری (Regulatory and Acceptance Issues): به دست آوردن تاییدات برای مواد جدید و نوآورانه می‌تواند فرآیندی طولانی و پیچیده باشد. راهنمایی ها و چارچوب های واضح می تواند برای تسهیل این فرآیند ایجاد شود.
پذیرش بازار (Market Acceptance): آموزش معماران، سازندگان و مصرف‌کنندگان درباره مزایا و پتانسیل LBMs برای پذیرش و یکپارچه سازی آن ها در شیوه های ساخت و ساز، اصلی مهم می باشد.
نتیجه گیری
مصالح ساختمانی زنده نمایانگر رویکردی تحول آفرین جهت برقراری معماری پایدار است و راه حل هایی را ارائه می‌دهد که با اصول طبیعت در مورد رشد، خودترمیمی و بهره وری در مصرف انرژی همسو هستند. با پیشرفت تحقیقات و توسعه در این زمینه، LBMs پتانسیل تحول در صنعت ساخت و ساز را دارد و راه را برای ساختمان های دوستدار محیط زیست و مقاوم، هموار می‌کند. پذیرش این مواد نوآورانه می‌تواند گامی اساسی به سوی معماری پایدارتر و هماهنگ تر باشد.
