Природа устойчива.
Мир природы обладает способностью к самообновлению, самовосстановлению и сохранению функций, несмотря на нарушения.
Биомиметические конструкции извлекают абстрактные уроки из природы и используют их как источник вдохновения в различных системах.
Это основа исследований доцента Университета М на факультете архитектуры Мерседес Гарсия-Ольгера.
«Мы пытаемся учиться у природы», — сказала она.
Гарсия-Ольгера начал экспериментировать с использованием биоматериалов во время пандемии COVID-19, сосредоточившись на двух конкретных биологических источниках — мицелии, сети грибковых волокон и бактериальной целлюлозе, биоматериале, синтезируемом бактериями — при разработке материалов для архитектурных проектов в строительстве.
Она сказала, что цель исследования — уменьшить воздействие зданий на окружающую среду, пояснив, что в отношении окружающей среды «здания несут ответственность за огромное количество наших проблем».
«Мы, как дизайнеры, должны взять на себя ответственность за это», — сказала она.
Существенной проблемой, потенциальным решением которой могли бы стать биоматериалы, является высокая стоимость и недоступность строительных материалов в отдаленных северных населенных пунктах.
Одна из вещей, на которых Гарсия-Ольгера сосредотачивается в своих тестах, заключается в том, можно ли выращивать биоматериалы в неспециализированных и менее контролируемых условиях вне лаборатории. Это потенциально могло бы решить жилищный кризис, с которым столкнулись отдаленные общины.
«Если мы сможем выращивать эти материалы в таких условиях, более разумно думать, что мы сможем выращивать их в этих отдаленных сообществах, и люди в этих сообществах смогут сами выращивать эти материалы», — сказала она.
Например, материалы на основе мицелия выращивают в стандартном неконтролируемом пространстве в кампусе Форт-Гарри.
Используя двухэтапный процесс выращивания, Гарсия-Ольгера и ее команда инокулируют сельскохозяйственные или промышленные отходы, такие как опилки и солома, мицелием. Этой инокулированной смеси дают расти в мешке с регулируемой влажностью до тех пор, пока она полностью не заселится мицелием.
Затем субстрат переносят в форму, где он выращивается в течение нескольких недель, прежде чем он будет высушен в печи, чтобы стать готовым к использованию.
В отличие от мицелия, бактериальные целлюлозные материалы имеют другой процесс роста, который Гарсия-Ольгера описал как напоминающий процесс ферментации чайного гриба.
По словам Гарсии-Ольгеры, материалы из мицелия и бактериальной целлюлозы обладают значительным потенциалом для улучшения экологических характеристик по сравнению с традиционными материалами, используемыми в современном строительстве.
Материалы на основе мицелия объединяют промышленные отходы, такие как опилки, а также сельскохозяйственные отходы, такие как пенька или солома, которых в провинции много.
Это не только перерабатывает отходы, но и эти новые материалы являются биоразлагаемыми и менее вредными для окружающей среды при разложении. Они также требуют гораздо меньше энергии в производстве, чем такие материалы, как сталь или бетон.
Прошлые исследования показывают, что эти продукты обладают изолирующим потенциалом и хорошей прочностью на сжатие, что делает их жизнеспособной заменой традиционных строительных материалов, таких как кирпичи.
С другой стороны, Гарсия-Ольгера считает, что материал из бактериальной целлюлозы обладает большим потенциалом в качестве растяжимого элемента и может быть использован для замены таких материалов, как тросы и веревки.
Несмотря на то, что было проведено минимальное исследование архитектурных применений материала из бактериальной целлюлозы, Гарсия-Ольгера и ее команда проверяют, как эти материалы ведут себя в погодных условиях как Виннипега, так и Черчилля, штат Мэн.
«Тогда, когда мы выпускали образцы, мы ожидали, что они будут уничтожены или сломаны очень быстро, но это не то, что мы видим», — пояснила она.
«Они сохраняют свою целостность. Они способны договариваться с окружающей средой, например, с влажностью и изменениями температуры».
В настоящее время команда разрабатывает трехметровый купол с использованием более крупных панелей, полученных из бактериальной целлюлозы.
«Условия и воздействие погоды будут гораздо более суровыми, и мы сможем увидеть, будут ли эти материалы в более крупном масштабе по-прежнему вести себя хорошо», — сказал Гарсия-Ольгера.
Важным аспектом исследования Гарсии-Ольгеры является изменение общественного мнения о том, что здания — это постоянные строения, предназначенные для того, чтобы прослужить как можно дольше. Скорее, используя биоматериалы при проектировании зданий, определенные строительные элементы можно поддерживать на регулярной основе.
Для Гарсии-Ольгеры эта концепция больше соответствует природным циклам и сезонному обновлению экосистем.
Гарсия-Ольгера сказала, что следующим шагом в исследованиях ее команды будет увеличение масштабов биоматериалов, используемых в их проектах.
Команда планирует создать прототип убежища в течение следующего года, чтобы проверить устойчивость к атмосферным воздействиям, а также гипотермические и механические свойства биоматериалов в климате Манитобы.
Гарсия-Ольгера подчеркнула важность участия и сотрудничества студентов в своих исследованиях.
«Работу, которую мы делаем, невозможно сделать без студентов», — сказала она. «Студенты играют ключевую роль».
«Вам нужна команда, и вам нужна команда, которая увлечена».
