Menilai Kembali Material dan Proses Struktural yang Ada melalui Lensa Modern

Selama ribuan tahun, material bangunan seperti beton telah memungkinkan manusia menciptakan karya arsitektur yang abadi; lihat saja contoh dari Roma kuno.  Meskipun orang mungkin berpikir bahwa selama waktu tersebut kita telah mempelajari semua hal tentang material bangunan tersebut, menilai kembali mereka melalui lensa modern telah memungkinkan perusahaan yang menatap masa depan memberi mereka tujuan baru dan meningkatkan resep kuno.

Materials and Processes

Seperti disebutkan, Roma kuno adalah contoh sempurna dari apa yang dapat dicapai dengan penggunaan beton.  Sampai baru-baru ini, para ilmuwan kebingungan bagaimana struktur yang berusia lebih dari 2000 tahun masih berada dalam kondisi begitu baik.  Sekarang, kita tahu bahwa jawabannya telah berada di depan dan tengah sejak awal – kapur.

Kehadiran kapur dalam beton Romawi selalu dianggap sebagai hasil dari praktik pencampuran yang buruk.  Ternyata, fragmen kapur yang terbentuk memiliki tujuan penting yang, ketika disuntikkan ke dalam beton dengan cara tertentu, memungkinkan produk akhir menyembuhkan retakan secara mandiri; yang membawa kita pada pendekatan modern pertama terhadap material bangunan kuno – beton penyembuh diri.

Self-Healing Concrete

Beton pada dasarnya adalah campuran substrat halus dan kasar yang dicampur dan diikat oleh pengeras.  Resep pembuatan beton telah berubah seiring waktu, dan di seluruh dunia, untuk menyesuaikan dengan lingkungan yang berbeda.  Dengan pemikiran itu, para ilmuwan mulai meneliti dan menguji resep/pendekatan baru untuk menciptakan iterasi yang dibangun untuk masa depan. Salah satu contoh berasal dari University of Colorado, di mana ilmuwan telah mengembangkan pengganti beton potensial yang mereka sebut ‘Living Building Materials (LBMs)’ yang dibuat dengan memanfaatkan “mikroorganisme fotosintetik untuk biomineralisasi rangka pasir-gelatin tak aktif”.

Menjanjikan, LBMs ini telah menunjukkan kemampuan tidak hanya untuk mereplikasi diri dan menyembuhkan diri, tetapi juga dapat dibuat dari bahan limbah.  Sama pentingnya, adalah kemampuan mereka untuk menangkap karbon.  Di luar daya tahan dan umur panjang, ada satu alasan utama mengapa waktu dihabiskan untuk mengembangkan resep baru untuk beton futuristik – lingkungan.

Proses produksi beton menghasilkan sejumlah besar CO₂.  Sebagai produk kedua paling banyak digunakan di Bumi, hal ini menghasilkan emisi yang sangat besar (8% dari total CO₂).  Jika kita dapat menciptakan iterasi beton yang sebenarnya membantu lingkungan alih-alih merusaknya, maka itu adalah jalur yang layak dijelajahi.

Selain penelitian yang terus berlanjut di laboratorium, startup seperti Biomason sudah menawarkan produk yang dibangun dengan pendekatan serupa yang menggunakan biologi sebagai cara untuk meminimalkan jejak lingkungan industri semen.  Hingga saat ini, perusahaan ini telah mengumpulkan dana sekitar $95 juta melalui beberapa putaran dari investor seperti Novo Holdings, Celesta Capital, dan lainnya.

Hemp Rebar

Besi tulangan (rebar) adalah material yang sangat penting digunakan dalam pembangunan dengan beton.  Biasanya terbuat dari baja, rebar memberikan dukungan struktural pada bangunan beton dan meningkatkan umur panjang.  Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bekerja dengan beton biasanya berarti emisi CO₂ yang besar.  Bagaimana jika ada cara untuk membuat rebar yang membantu mengimbangi masalah ini tanpa mengorbankan keunggulan baja?  Perkenalkan rebar Hemp.

Rebar Hemp tidak hanya berfungsi meningkatkan umur panjang beton, ia dapat lebih murah, lebih kuat, dan lebih ringan daripada baja sekaligus tetap bebas korosi; semua pertimbangan penting, karena runtuhnya banyak bangunan terkait dengan rebar baja yang berat dan terkorosi.  Ia juga dikenal sebagai biomaterial karbon-negatif, dengan lahan pertanian yang tumbuh menyerap sejumlah besar CO₂.  Ketika digunakan dalam aplikasi seperti dibuat menjadi rebar, produk ini selama siklus hidupnya dapat membantu menetralkan emisi CO₂ yang terkait dengan penggunaan beton.

Energy Storing Bricks

Beton bukan satu-satunya material bangunan yang mengalami pembaruan futuristik.  Proses mengubah bata biasa dan daur ulang menjadi superkapasitor kini sedang dikembangkan.  Ini berarti bahwa dalam waktu dekat, bata yang melapisi rumah Anda atau berfungsi sebagai jalur pejalan kaki dapat menjadi solusi penyimpanan energi.  Cukup hubungkan bata ke sumber energi (mis. panel surya), dan bata dapat diisi daya untuk menyediakan listrik selama jam malam.  Namun perlu dicatat, bahwa teknologi ini masih memiliki jarak jauh sebelum dapat diwujudkan.  Saat ini peneliti menunjukkan bahwa kapasitansi sekitar 50 bata akan cukup untuk penerangan darurat hanya hingga 5 jam.

Untuk mencapai prestasi ini, peneliti mempertimbangkan struktur bawaan bata, mencatat bahwa mereka cukup berpori.  Untuk mengubahnya menjadi superkapasitor, bata dilapisi/disuntik dengan PEDOT (polimer konduktif), yang pada dasarnya mengubah bata menjadi spons energi.

Inilah jenis solusi, yang ketika digabungkan dengan dorongan berkelanjutan dan terkoordinasi menuju energi berkelanjutan, akan memungkinkan manusia membalikkan kerusakan yang terjadi pada Bumi, dan memastikan masa depan yang lebih hijau.

Additive Manufacturing

Memandang masa depan konstruksi, ada lebih dari sekadar material yang digunakan.  Ada juga proses yang perlu dipertimbangkan.  Dengan pemikiran ini, salah satu lompatan paling menjanjikan dan berpotensi mengubah cara kita membangun adalah manufaktur aditif alias ‘pencetakan 3D’.

ICON adalah perusahaan yang sangat patut diperhatikan, karena produk/layanan mereka lebih dari sekadar ide berpotensi tinggi; mereka sudah diterapkan.  Sebagai contoh, komunitas 100 rumah yang terdiri dari rumah cetak 3D oleh ICON sudah sedang dibangun di Georgetown, Texas.  Dalam contoh lain, yang mungkin lebih menarik, ICON mendapatkan penghargaan $57,2 juta dari NASA untuk mengembangkan ‘sistem konstruksi permukaan bulan’.  Ya, ICON sedang mengembangkan sistem yang akan memungkinkan penghuni di Bulan dan lebih jauh lagi dalam struktur cetak 3D.

Janji di balik rumah cetak 3D begitu kuat sehingga perusahaan seperti ICON telah menarik pendanaan signifikan dari investor berpikiran maju.  Pada penggalangan modal terbarunya, ICON kini memiliki sekitar $451,5 juta dalam pendanaan.

ICON bukan satu-satunya perusahaan yang mencetak rumah 3D.  Lainnya seperti Alquist memanfaatkan proses tersebut untuk menciptakan perumahan terjangkau dalam upaya “mengangkat komunitas yang secara ekonomi tertekan dan kurang terlayani dengan menurunkan biaya pembangunan,”

Looking Forward

Tahun ini adalah 2033.  Jika semua berjalan sesuai rencana, akan ada orang yang keluar dari rumah cetak 3D mereka yang diperkuat dengan rebar hemp dan beton penyembuh diri, yang dipenuhi energi pada malam hari oleh jalur bata yang diisi daya sepanjang hari, dan menatap langit malam.  Di sana, mereka akan melihat titik-titik cahaya yang berasal dari susunan satelit yang luas, diluncurkan melalui penggunaan roket dapat digunakan kembali yang juga mengirimkan muatan material untuk struktur pertama yang dibangun di Bulan.