Olemassa olevien rakennusmateriaalien ja prosessien uudelleenarviointi modernin näkökulman kautta

Tuhatvuosien ajan rakennusmateriaalit, kuten betoni, ovat mahdollistaneet ihmisten luominen kestäviä arkkitehtonisia mestariteoksia; katsokaa esimerkiksi muinaiseen Roomaan. Vaikka voisi ajatella, että tänä aikana olisimme oppineet kaiken tarpeellisen näistä rakennusmateriaaleista, niiden uudelleenarviointi modernin näkökulman kautta on mahdollistanut yrityksille tulevaisuuteen suuntautuvan uuden tarkoituksen antamisen ja parantamisen vanhoja reseptejä.

Materiaalit ja prosessit

Kuten mainittiin, muinainen Rooma on täydellinen esimerkki siitä, mitä voidaan saavuttaa betonin avulla. Kunnes viime aikoihin, tutkijat olivat hämmästyneitä siitä, miten yli 2000 vuotta vanhat rakennelmat olivat edelleen hyvissä olissa. Nyt tiedämme, että vastaus oli koko ajan näkyvissä – lipeä.

Lipeän läsnäolo roomalaisessa betonissa oli aina ajateltu olevan seurausta huonosta sekoittamisesta. Todellisuudessa lipeäkiviä on tärkeä tarkoitus, joka, kun sekoitetaan betoniin tietyn tavoin, mahdollistaa lopputuotteen itseparantamisen; mikä johtaa meidät ensimmäiseen moderniin tulkintaan muinaisesta rakennusmateriaalista – itseparantava betoni.

Itseparantava betoni

Beton on yksinkertaisesti seos hienoja ja karkeita aineita, jotka sekoitetaan ja pitävät yhdessä kovettimella. Betonin resepti on vaihdellut ajan saatossa ja eri puolilla maailmaa, sopeutuen erilaisiin ympäristöihin. Tästä syystä tutkijat ovat alkaneet tutkia ja kokeilla uusia reseptejä ja lähestymistapoja tulevaisuuden betonin luomiseksi. Yksi esimerkki tästä tulee Coloradon yliopistosta, jossa tutkijat ovat kehittäneet potentiaalisen betonin korvaajan, jota he kutsuvat “eläviksi rakennusmateriaaleiksi” (LBMs), jotka valmistetaan käyttämällä “valokemiallisia mikro-organismeja biomineralisoimaan inerttiä hiekkagelaattisäiliöitä”.

Lupauksenvuotuisesti, nämä LBMs ovat osoittaneet kykynsä itse lisääntyä ja itseparantua, ja ne voidaan valmistaa jätteistä. Yhtä tärkeää on myös niiden kyky sitoa hiilidioksidia. Betonin kestävyyden ja pitkäikäisyyden lisäksi on yksi tärkeä syy sille, että tutkitaan uusia reseptejä tulevaisuuden betonille – ympäristö.

Betonin valmistusprosessi aiheuttaa suuren määrän hiilidioksidia. Koska betoni on maailman toiseksi eniten käytetty tuote, tämä johtaa valtavaan määrään (8 % kaikista hiilidioksidipäästöistä) päästöihin. Jos voimme mahdollisesti luoda betonin versioita, jotka edesauttavat ympäristön sijaan vahingoittavat sitä, on se polku, jota kannattaa tutkia.

Tutkimuksen jatkuvan kehittymisen lisäksi, startup-yritykset kuten Biomason tarjoavat jo tuotteita, jotka perustuvat samankaltaisiin lähestymistapoihin, jotka käyttävät biologiaa vähentämään sementtiteollisuuden ympäristövaikutuksia. Tähän mennessä tämä yritys on kerännyt ~95 miljoonan dollarin rahoituksen useista eri kierroksista sijoittajilta kuten Novo Holdings, Celesta Capital ja monilta muilta.

Hamppurebar

Rebar on erittäin tärkeä materiaali, jota käytetään betonirakentamisessa. Yleensä teräksestä valmistettu rebar antaa betonirakennuksille rakenteellista tukea ja lisää kestävyyttä. Kuten mainittiin aiemmin, betonin kanssa työskenteleminen aiheuttaa yleensä suuria hiilidioksidipäästöjä. Mitä jos olisi keino luoda rebar, joka auttaa kompensoimaan tämän ongelman ilman teräksen hyviä puolia? Tässä asti hamppurebar.

Hamppurebar toimii lisäämään betonin kestävyyttä, ja se on halvempaa, vahvempaa ja kevyempää kuin teräs, ja se on myös korroosionkestävää; kaikki tärkeät seikat, koska useiden rakennusten romahdus on liittynyt raskaisiin ja korroosioon alttiisiin teräsrebariin. Se on myös tunnettu hiilidioksidin negatiivisena biomateriaalina, joka sitoo suuria määriä hiilidioksidia kasvamisen aikana. Kun sitä käytetään sovelluksissa, kuten rebarin valmistuksessa, tuote voi kompenoida hiilidioksidipäästöjä, jotka liittyvät betonin käyttöön.

Energiaa varastoivat tiilet

Betonin lisäksi myös prosessit, joilla tiilet muutetaan superkapasitooreiksi, ovat kehittymässä. Tämä tarkoittaa, että lähitulevaisuudessa tiilet, jotka reunustavat kotiasi tai toimivat kävelytiellä, voivat toimia energiaa varastoivina ratkaisuina. Yksinkertaisesti kytkemällä tiilet energia-lähteeseen (esim. aurinkopaneeleihin), tiilet voidaan ladata antamaan virtaa yöaikaan. On kuitenkin huomattava, että tämä teknologia on vielä kehittymässä, ja tutkijat ovat todenneet, että noin 50 tiilen kapasitanssi riittäisi vain hätävalojen käyttöön viisi tuntia.

Tämän saavuttamiseksi tutkijat huomioivat tiilten luontaisen rakenteen, huomaten, että ne ovat hyvin huokosia. Muuttaakseen tiilet superkapasitooreiksi, tiilet pinnoitettiin/injektoitiin PEDOT:lla (johtavalla polymeerillä), joka käytännössä muuttaa tiilen energia-imeliksi.

Nämä ovat ratkaisuja, jotka yhdistettynä jatkuvaan ja yhtenäiseen pyrkimykseen kestävien energianlähteiden kehittämiseen, mahdollistavat ihmisten kääntää ympäristövahinkojen aiheuttamia vahinkoja ja taata vihreämmän tulevaisuuden.

Lisäysvalmistus

Tulevaisuuden rakentamisessa on enemmän kuin vain käytettävät materiaalit. On myös prosessit, jotka on otettava huomioon. Tästä syystä yksi lupaavimmista ja potentiaalisesti pelimuuttavista askelista, joka muuttaa rakentamisen tapaa, on lisäysvalmistus eli “3D-tulostus”.

ICON on erityisen merkittävä yritys, jonka tuotteet ja palvelut ovat enemmän kuin vain lupaava idea; ne ovat jo käytössä. Yhdessä esimerkissä ICON on rakentamassa 100 talon yhteisöä, joka koostuu 3D-tulostetuista taloista Georgetownissa, Texasissa. Toisessa, ja ehkä jännittävämmässä esimerkissä, ICON sai 57,2 miljoonan dollarin palkinnon NASA:lta kehittääkseen “kuun pinnan rakennusjärjestelmän”. Kyllä, ICON kehittää järjestelmiä, jotka mahdollistavat asumisen kuussa ja sen ulkopuolella 3D-tulostetuissa rakennuksissa.

3D-tulostettujen talojen lupaavuus on sellainen, että yritykset kuten ICON ovat jo houkutelleet merkittävän rahoituksen eteen näkevistä sijoittajista. Viimeisimmän pääomarahoituksen jälkeen ICON on nyt saavuttanut ~451,5 miljoonan dollarin rahoituksen.

ICON ei ole ainoa yritys, joka tulostaa taloja 3D-tulostuksella. Muut, kuten Alquist, hyödyntävät prosessia luodakseen edullista asumista pyrkien “nostamaan taloudellisesti heikkoja ja palvelunsaajia alhaisen rakennuskustannuksen kautta”,

Katse tulevaisuuteen

Vuosi on 2033. Jos kaikki on sujunut suunnitelmien mukaan, on niitä, jotka astuvat itseparantavasta, hamppurebarin vahvistamasta, 3D-tulostetusta kodistaan, joka on yöllä käyttövoimansa saanut tiilisten kävelytieltä, joka on latautunut päivällä, ja katsovat ylös yötaivaalle. Siellä he näkevät valopisteitä, jotka tulevat laajoista satelliittien joukoista, jotka on laskettu uudelleenkäytettävien rakettien avulla, jotka toimittavat myös lasteja ensimmäisen kuussa rakennettavan rakennuksen materiaaleja.