Genvurdering af eksisterende strukturelle materialer og processer gennem et moderne perspektiv

For årtusinder har byggematerialer som beton gjort det muligt for mennesker at skabe varige arkitektoniske mesterværker; se blot til det antikke Rom for eksempler.  Selvom man kunne tro, at vi i løbet af denne tid ville have lært alt, der er at vide om sådanne byggematerialer, har en genvurdering gennem et moderne perspektiv gjort det muligt for virksomheder, der ser mod fremtiden, at give dem nyt formål og forbedre de gamle opskrifter.

Materialer og Processer

Som nævnt er det antikke Rom det perfekte eksempel på, hvad der kan opnås ved brug af beton.  Indtil for nylig var forskere dog forvirrede over, hvordan strukturer, der er mere end 2000 år gamle, stadig var i så god stand.  Nu ved vi, at svaret har stået i forgrunden hele tiden – kalk.
Tilstedeværelsen af kalk i romersk beton blev altid antaget at være resultatet af dårlige blandingsmetoder.  Det viser sig, at de resulterende kalkklumper har en vigtig funktion, som, når de indføres i betonen på en specifik måde, gør det muligt for slutproduktet at selvhelbrede revner; hvilket fører os til vores første moderne fortolkning af et gammelt byggemateriale – selvlægende beton.

Selvlægende Beton

Beton er simpelthen en blanding af fine og grove underlag, som blandes og holdes sammen af en hærdningsmiddel.  Opskriften på beton har varieret gennem tiden og rundt om i verden for at tilpasse sig forskellige miljøer.  Med dette i tankerne er forskere begyndt at undersøge og afprøve nye opskrifter/tilgange til at skabe en version, der er bygget til fremtiden. Et eksempel på dette kommer fra University of Colorado, hvor forskere har udviklet en potentiel betonerstatning, som de kalder ‘Levende Byggematerialer (LBM\’er)’, der skabes ved at udnytte “fotosyntetiske mikroorganismer til at biomineralisere inerte sand-gelatin strukturer”.

Lovende har disse LBM’er vist evnen til ikke kun at selvreplikere og selvhelbrede, men også at kunne fremstilles af affaldsmaterialer.  Lige så vigtigt er deres evne til at fange kulstof.  Ud over holdbarhed og levetid er der én hovedårsag til den tid, der bruges på at udvikle nye opskrifter for futuristisk beton – miljøet.

Produktionsprocessen for beton udleder en stor mængde CO₂.  Som det næstmest anvendte produkt på Jorden resulterer dette i en enorm mængde (8 % af den samlede CO₂)-udledning.  Hvis vi potentielt kan skabe versioner af beton, der faktisk hjælper miljøet i stedet for at skade det, er det en vej, der er værd at udforske.

Udover den igangværende forskning i laboratorier tilbyder startups som Biomason allerede produkter baseret på en lignende tilgang, der bruger biologi som et middel til at minimere cementindustriens miljømæssige fodaftryk.  Indtil nu har dette firma allerede genereret omkring $95 millioner i finansiering gennem flere runder fra investorer som Novo Holdings, Celesta Capital og flere.

Hamp Armeringsstang

Armeringsstål er et yderst vigtigt materiale, der anvendes ved bygning med beton.  Typisk fremstillet af stål, giver armeringsstål strukturel støtte til betonghuse og øger deres levetid.  Som tidligere nævnt betyder arbejde med beton dog store CO₂-udledninger.  Hvad hvis der var en måde at skabe armeringsstål, der hjælper med at udligne dette problem uden at gå på kompromis med stålets fordele?  Indfør hamp armeringsstål.
Hamp armeringsstål fungerer ikke kun som en forlænger af betons levetid, det kan også være billigere, stærkere og lettere end stål, samtidig med at det forbliver korrosionsfrit; alle vigtige overvejelser, da kollapsen af mange bygninger er forbundet med tungt og korroderet stål armeringsstål.  Det er også kendt som et kulstofnegativt biomateriale, hvor voksende marker absorberer enorme mængder CO₂.  Når det anvendes i applikationer som armeringsstål, kan produktet over sin livscyklus bidrage til at modvirke CO₂-udledninger forbundet med brug af beton.

Energilagrende Mursten

Beton er ikke det eneste byggemateriale, der gennemgår en futuristisk fornyelse.  Processer til at omdanne almindelige og genbrugte mursten til superkondensatorer er nu under udvikling.  Det betyder, at i den nærmeste fremtid kan murstenene, der beklæder dit hjem eller fungerer som en gangsti, tjene som en energilagringsløsning.  Tilslut blot murstenene til en energikilde (f.eks. solpaneler), så kan murstenene oplades for at levere strøm i nattimerne.  Det skal dog bemærkes, at teknologien stadig har en lang vej, før dette er muligt.  På nuværende tidspunkt indikerer forskere, at kapacitansen af cirka 50 mursten kun vil give nok strøm til nødlys i op til 5 timer.

For at opnå dette resultat har forskere overvejet den iboende struktur af mursten, idet de bemærker, at de er ret porøse.  For at omdanne dem til superkondensatorer blev murstenene belagt/injekteret med PEDOT (en ledende polymer), som i bund og grund gør murstenen til en energisvamp.

Dette er den slags løsninger, som når de kombineres med en vedvarende og målrettet indsats mod bæredygtig energi, vil gøre det muligt for mennesker at vende den skade, der påføres Jorden, og sikre en grønnere fremtid.

Additiv Fremstilling

Ser man frem mod bygningens fremtid, er der mere end blot de anvendte materialer.  Der er også processerne, der skal overvejes.  Med dette i tankerne er et af de mest lovende og potentielt banebrydende skridt fremad, som vil ændre måden, vi bygger på, additiv fremstilling, også kendt som ‘3D-printning’.

ICON er et særligt bemærkelsesværdigt firma at holde øje med, da deres produkter/tjenester er mere end blot en højpotentialidé; de er allerede i gang med at blive implementeret.  I et eksempel er et 100-hus samfund bestående af 3D-printede huse fra ICON allerede under opførelse i Georgetown, Texas.  I et andet, og måske mere spændende eksempel, blev ICON tildelt en $57,2 millioner pris fra NASA for at udvikle et ‘måneoverflade-bygningssystem’.  Ja, ICON udvikler de systemer, der vil muliggøre beboelse på Månen og videre i 3D-printede strukturer.

Løftet bag 3D-printede huse er så stort, at virksomheder som ICON allerede har tiltrukket betydelig finansiering fra fremsynede investorer.  Efter deres seneste kapitalrejsning kan ICON nu prale af omkring $451,5 millioner i finansiering.

ICON er dog ikke den eneste virksomhed, der 3D-printer huse.  Andre som Alquist udnytter processen til at skabe overkommelige boliger i et forsøg på at “løfte økonomisk belastede og underforsynede samfund ved at sænke byggeomkostningerne”

Fremtiden

Året er 2033.  Hvis alt er gået som planlagt, vil der være dem, der træder ud af deres selvlægende, med hamp armeringsstang forstærkede, 3D-printede hjem, som om natten får strøm fra en murstensgang, der er opladet i løbet af dagen, og ser op mod nattehimlen.  Der vil de se lysende prikker fra enorme satellitarrayer, udsendt ved brug af genanvendelige raketter, som også leverer materialepayloads til den første struktur, der bygges på Månen.