Koniec betonu. W przyszłości będziemy mieszkać w żywych budynkach

Beton to zło konieczne. Tak przynajmniej mogło wydawać się do niedawna. Nowe trendy w budownictwie dają nadzieję na podważenie dominacji tego materiału i radykalny zwrot w kierunku natury. Najbardziej futurystyczne koncepcje przewidują, że w przyszłości będziemy mieszkać w żywych budynkach – w dosłownym tego słowa znaczeniu.

Budownictwo to jeden z najbardziej szkodliwych dla środowiska sektorów gospodarki. Jak wyliczyła brytyjska organizacja pozarządowa Waste & Resources Action Programme (WRAP), branża budowlana generuje 33 proc. odpadów i wykorzystuje 60 proc. materiałów „konsumowanych” na Wyspach. Można przypuszczać, że w innych krajach Zachodu proporcje są zbliżone.

To problem, który ewidentnie wymaga rozwiązania. Bardziej restrykcyjne przepisy nie załatwią jednak sprawy. Potrzebna jest zmiana filozofii projektowania. Takie założenie leży u podstaw coraz liczniejszych inicjatyw skupionych wokół idei „żywych budynków” (ang. living buildings). W niektórych przypadkach to określenie odnosi się do bardziej ambitnych modeli budownictwa ekologicznego. W innych – rozumiane jest całkiem dosłownie.

Biotechnologia w służbie budownictwa, czyli jak ożywić martwe budynki

W 2019 r. naukowcy z uniwersytetów w Newcastle i Northumbria uruchomili centrum badawcze o nazwie Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE). To pierwsze tego typu przedsięwzięcie, mające na celu badanie możliwości zastosowania biotechnologii w budownictwie. Ambicją twórców HBBE jest projektowanie budynków w taki sposób, by uczynić je częścią natury. W ich zamierzeniu domy przyszłości mają nie tylko składać się z naturalnych materiałów. Mają też być żywe w dosłownym sensie tego słowa. Prof. Martyn Dade-Robertson, jeden z dyrektorów HBBE, wskazał pięć cech charakterystycznych dla żywych organizmów, którymi będą odznaczać się „living buildings”, wznoszone z zastosowaniem zdobyczy biotechnologii.

Żywe budynki będą rosły

Na razie rośnie przekrój materiałów wykorzystywanych we współczesnym budownictwie. Wiele z nich to wracające do łask surowce naturalne, jak drewno, słoma, glina czy paździerz konopny, podbijający rynek w formie materiału o wpadającej w ucho nazwie hempcrete. Jednak naukowcy pracują nad bardziej innowacyjnymi, a zarazem „bardziej żywymi” technologiami. W lipcu 2019 r. na łamach „Scientific American” ukazała się publikacja, w której jako materiał przyszłości zaprezentowana została… grzybnia. Jak wynika z artykułu, za pomocą regulacji temperatury powietrza, wilgotności czy stężenia dwutlenku węgla, ze strzępków plechy będzie można tworzyć materiały przeznaczone do produkcji opakowań. Rozwiązanie będzie też wykorzystane w przemyśle tekstylnym, a nawet budownictwie. Co więcej, tego typu budowle powstają już dziś. Przykładem Hy-Fi – 13-metrowa instalacja wzniesiona w Nowym Jorku, składająca się z „grzybowych” cegieł.

Znacznie bardziej ambitny wydaje się rozwijany przez NASA projekt z zakresu mikoarchitektury (gr. mycos = grzyb). Zakłada on możliwość tworzenia habitatów zdolnych do samodzielnej reprodukcji.

Żywe budynki będą miały zdolność „samoleczenia”

Budynki z betonu są wytrzymałe, ale nie nieskończenie wytrzymałe. A to dlatego, że z mieszanki cementu i kruszywa powstają materiały podatne na pęknięcia i kruszenie. Woda przenikająca przez tworzące się w ten sposób szczeliny powoduje korozję zbrojeń, co dodatkowo narusza stabilność i trwałość struktury. Proces wydaje się nieodwracalny, a przynajmniej wydawał się taki do niedawna. Z tego powodu od pewnego czasu naukowcy poszukują rozwiązań umożliwiających samodzielną rewitalizację betonowych konstrukcji. Jedna z metod została opracowana przez ekspertów z Uniwersytetu Technicznego w Delfcie – i opiera się na wykorzystaniu żywych organizmów. Naukowcy „przyprawili” składniki betonu endosporami bakterii (formy spoczynkowe pozwalające drobnoustrojom na przetrwanie w niesprzyjających warunkach). Gdy z powodu pęknięć woda zacznie przenikać przez szczeliny, mikroorganizmy przebudzą się do życia zaczną wytwarzać drobinki kalcytu – skałotwórczego materiału, który uszczelni konstrukcję i „uzdrowi” budynek.

Żywe budynki będą oddychać

Współczesne budynki mieszkalne są z reguły dobrze izolowane i uszczelniane na szereg sposobów w trosce o energooszczędność oraz komfort cieplny mieszkańców. Przepływ powietrza zapewniają w nich systemy wentylacyjne i okna. Co jednak, gdyby „wymianę gazów” mogły zapewniać również ściany? Nie z powodu nieszczelności, ale za sprawą wykorzystania do tego celu odpowiednich technologii. Grupa inżynierów z MIT pod kierownictwem prof. Hiroshi Ishii stworzyła materiały zdolne zmieniać swój kształt pod wpływem kontaktu z wodą.

Rozwiązanie oparte jest na lateksie, ale zawiera również przetrwalniki bakterii (podobnie jak „bakteryjny” beton). Wynalazek powstał z myślą o rynku tekstylnym – tworzone w ten sposób tkaniny mogą zmieniać rozmiar pod wpływem kontaktu z ludzkim potem. Jednak zespół prof. Martyna Dade-Robertsona podejmuje próbę przeniesienia tej metody na grunt budownictwa. Naukowcy chcą stworzyć membrany, które pozwoliłyby budynkom odparowywać nadmierną wilgoć. Rozwiązanie miałoby zapewne większy sens w krajach tropikalnych, ale również w naszej strefie klimatycznej mogłoby zdać egzamin w cieplejszych porach roku.

Żywe budynki będą mieć własny układ odpornościowy

Przestrzeń wokół nas roi się od mikroorganizmów: bakterii, wirusów, grzybów. Drobnoustroje zamieszkują również powierzchnie i zakamarki naszych mieszkań. Nawet tych, których lokatorzy nadużywają detergentów w pogoni za mylnie pojętą czystością, przypłacając to niekiedy rozwojem alergii. (W kwestii szkodliwości domowej „chemii” odsyłamy do tekstu o lotnych związkach organicznych). A przecież sami w dużym stopniu składamy się z mikroorganizmów. Musimy więc nauczyć się z nimi żyć w symbiozie, dbając o odporność i właściwy skład mikroflory swojego ciała. Okazuje się jednak, że dobre relacje z bakteriami można przenieść również na grunt mieszkaniowy. Badacze z kilku brytyjskich instytucji, m.in. Bartlett School of Architecture i University College London, pracują nad bioreceptywnymi materiałami, które mogą sprzyjać namnażaniu się korzystnej dla ludzkiego zdrowia flory bakteryjnej, a zarazem ograniczać rozprzestrzenianie się szkodliwych patogenów. W przyszłości tego typu powierzchnie mogą znaleźć zastosowanie m.in. w naszych kuchniach czy łazienkach. Być może znajdą się także w szpitalach, hamując rozwój tzw. superbakterii.

Żywe budynki będą miały układ pokarmowy

„Klasyczne” budynki pochłaniają mnóstwo energii i generują – za sprawą ich mieszkańców – mnóstwo odpadów. Nad rozwiązaniem problemu pracuje wielu naukowców i projektantów. Jedna z koncepcji, rozwijana w ramach projektu „Living Architecture”, przewiduje stworzenie mikrobiologicznych ogniw paliwowych (opartych na mikroorganizmach), które będą przetwarzały domowe odpady i ścieki na energię elektryczną w stworzonym do tego celu bioreaktorze. W wariancie jeszcze bardziej ambitnym ogniwa mają być wbudowane w ściany, stając się żywym elementem konstrukcji budowlanej. Ścieki byłyby wchłaniane przez „biocegły” lub „biopustaki” i rozkładane przez żyjące w nich bakterie. Podczas tego procesu dochodziłoby do konwersji energii chemicznej na elektryczną, która zasilałaby budynek.

Część opisanych pomysłów może brzmieć aż nadto futurystycznie, ale tak zazwyczaj bywa z rewolucyjnymi koncepcjami. Kto wie, być może za kilkanaście lat wielu z nas będzie mieszkać w oddychających domach z grzyba, współtworzonych przez pożyteczne bakterie, które nie tylko zadbają o nasze zdrowie, ale dodatkowo wyprodukują nam prąd.

Zdjęcie: Shutterstock/jgolby