現代的な視点から見た既存の構造材料とプロセスの再評価

数千年間にわたり、コンクリートのような建材は、人間が永続的な建築の傑作を作ることを可能にしました。古代ローマを見てみれば、その例が見られます。コンクリートのような建材について、数千年という長い時間をかけてすべてを知っているはずだと思われるかもしれませんが、現代的な視点から見直すことで、未来を見つめる企業がそれらに新しい目的を与え、古代のレシピを改良することができます。

材料とプロセス

先ほど述べたように、古代ローマはコンクリートの使用によって何ができるかを示す完璧な例です。ただし、最近まで、科学者たちは2000年以上前に建てられた構造物がまだ良い状態で残っている理由を理解できませんでした。現在、答えははじめから明らかでした – 石灰です。

ローマンコンクリートの中にある石灰の存在は、いつも貧弱な混合慣行の結果であると考えられていました。実際、結果として得られる石灰クラストには、コンクリートに特定の方法で注入することで、最終製品に自己修復能力を与える重要な目的があります。これにより、私たちが古代の建材に現代的なアプローチで取り組む最初の例となります – 自己修復コンクリート。

自己修復コンクリート

コンクリートは、単に細かい基材と粗い基材を混ぜ合わせて硬化剤で固めたものです。コンクリートを作るレシピは、時間の経過とともに、世界中で異なる環境に合わせて変化してきました。したがって、科学者たちは、将来を築くために新しいレシピやアプローチを研究し、試験を行っています。コロラド大学の例では、科学者たちは「生きた建造物材料 (LBMs)」と呼ばれる潜在的なコンクリートの代替品を開発しました。これは、光合成微生物を使用して不活性な砂-ゼラチンサポートを生物鉱化することで作成されます。

約束のあることに、これらのLBMsは自己複製と自己修復の能力を示し、廃棄物から作ることができます。同様に重要なのは、炭素を捕獲する能力です。耐久性と寿命のほかに、未来のコンクリートの新しいレシピを開発するために時間を費やす理由はひとつだけです – 環境です。

コンクリートを作るプロセスでは大量のCO₂が放出されます。地球で2番目に多く使用される製品であるため、これにより大量の排出 (8%の総CO₂) が発生します。如果、私たちが環境に害を与えるのではなく、環境に役立つコンクリートのバージョンを作成することができるならば、それは価値のある道です。
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研究所での継続的な研究のほかに、Biomasonのようなスタートアップ企業は、セメント業界の環境への足跡を最小限に抑えるための生物学に基づくアプローチを使用した製品をすでに提供しています。この企業は、Novo Holdings、Celesta Capitalなどからの複数のラウンドで約9500万ドルの資金を調達しています。

ヘンプリバー

リバーは、コンクリートで建物を建設する際に使用される非常に重要な材料です。通常、鋼鉄で作られ、リバーはコンクリート建物に構造的なサポートを提供し、寿命を延ばします。ただし、先ほど述べたように、コンクリートで作業することは通常、多くのCO₂排出を意味します。鋼鉄の良い点を犠牲にすることなく、これを解決する方法はありますか? ヘンプリバーにご注目ください。

ヘンプリバーはコンクリートの寿命を延ばすだけでなく、鋼鉄よりも安価で、強く、軽く、腐食に強いという点で優れています。これらはすべて重要な考慮事項です。多くの建物の崩壊は、重く腐食した鋼鉄リバーと関連しています。また、ヘンプリバーは炭素負けのバイオマテリアルとしても知られており、成長するフィールドは大量のCO₂を吸収します。リバーとして使用されるアプリケーションでは、製品はライフサイクル全体でコンクリートの使用に関連するCO₂排出を相殺することができます。

エネルギー貯蔵レンガ

コンクリートだけが未来の改良を遂行しているわけではありません。通常のレンガやリサイクルレンガをスーパーキャパシタに変えるプロセスが開発されています。これにより、近い将来、自宅の壁や歩道として使用されているレンガがエネルギー貯蔵ソリューションとして機能する可能性があります。単純にレンガをエネルギー源（例：太陽光パネル）に接続し、夜間に電力を供給するために充電できます。ただし、現在の技術はまだこの目標を達成するには程遠いと指摘されています。研究者によると、約50個のレンガの容量は、非常用照明のみを5時間まで供給するのに十分です。

この業績を達成するために、研究者たちはレンガの固有の構造を検討し、レンガはかなり多孔性であることを指摘しました。スーパーキャパシタにするために、レンガはPEDOT（導電性ポリマー）でコーティング/注入され、レンガをエネルギー吸収体に変えました。

これらの種のソリューションは、持続可能なエネルギーへの継続的な取り組みと組み合わせて、人間が地球への被害を逆転させ、より緑豊かな未来を確保できることを可能にします。

付加製造

将来の建物を見つめる際には、使用される材料以外にもプロセスを考慮する必要があります。この点で、将来の建物の方法を変える最も約束のある飛躍は、付加製造、つまり「3Dプリンティング」です。

ICONは、特に注目すべき企業です。なぜなら、その製品やサービスは、高い潜在性を持つアイデアに過ぎないのではなく、すでに実際に実行されています。たとえば、テキサス州ジョージタウンのICONによる3Dプリンティングされた100戸の住宅コミュニティがすでに進行中です。また、もう1つの、そしておそらくはもっと興奮する例として、ICONはNASAから「月面建設システム」の開発のために5700万ドルの賞金を授与されました。つまり、ICONは月面やその先への居住を可能にする3Dプリンティングされた構造物を作成するシステムを開発しています。

3Dプリンティングされた家の約束は、ICONのような企業がすでに前向きに考えている投資家から大量の資金を集めることができました。最新の資金調達の結果、ICONは現在約4億5150万ドルの資金を擁しています。

ICONだけが家を3Dプリンティングしているわけではありません。他の企業 seperti Alquistも、このプロセスを使用して、建物のコストを下げることで「経済的に困難な状況にある地域やサービスが不足している地域を支援する」ことを目指しています。

未来を見つめる

今年は2033年です。すべてが計画どおりに進んだと仮定すると、そこには自己修復コンクリート、ヘンプリバーで補強された、3Dプリンティングされた家から出て、夜間に充電されたレンガの歩道で家が照らされる人々がいます。そこでは、夜空を見上げると、再使用可能なロケットによって展開された衛星の広大なアレイからの光の点が見えるでしょう。これらのロケットは、月面に建設される最初の構造物のペイロードを運んでいます。