Vurdering av eksisterende strukturelle materialer og prosesser på nytt gjennom et moderne perspektiv

For årtusener har byggematerialer som betong gjort det mulig for mennesker å skape varige arkitektoniske mesterverk; se bare på det gamle Roma for eksempler.  Selv om man kan tro at vi i løpet av denne tiden har lært alt som er å vite om slike byggematerialer, har en ny vurdering gjennom et moderne perspektiv gjort det mulig for selskaper som ser mot fremtiden å gi dem ny hensikt og forbedre de gamle oppskriftene.

Materialer og prosesser

Som nevnt er det gamle Roma det perfekte eksempelet på hva som kan oppnås ved bruk av betong.  Inntil nylig var forskere forvirret over hvordan strukturer som er mer enn 2000 år gamle fortsatt var i så god stand.  Nå vet vi at svaret har vært i sentrum hele tiden – kalk.
Tilstedeværelsen av kalk i romersk betong ble alltid antatt å være resultatet av dårlig blandingspraksis.  Det viser seg at de resulterende kalkklastene har en viktig funksjon som, når de tilføres betongen på en spesiell måte, gjør at sluttproduktet kan selvhelbrede sprekker; dette bringer oss til vårt første moderne syn på et gammelt byggemateriale – selvhelbredende betong.

Selvhelbredende betong

Betong er enkelt en blanding av fine og grove underlag som blandes og holdes sammen av en herdende komponent.  Oppskriften for å lage betong har variert gjennom tidene og rundt om i verden for å tilpasse seg ulike miljøer.  Med dette i tankene har forskere begynt å undersøke og teste nye oppskrifter/tilnærminger for å skape en iterasjon bygget for fremtiden. Et eksempel på dette kommer fra University of Colorado, hvor forskere har utviklet en potensiell betong-erstatning som de kaller ‘Living Building Materials (LBMs)’ som skapes ved å bruke “fotosyntetiske mikroorganismer for å biomineralisere inerte sand-gelatin strukturer”.

Lovende har disse LBM-ene vist evnen til ikke bare å selvreplisere og selvhelbrede, men også å bli laget av avfallsmaterialer.  Like viktig er deres evne til å fange karbon.  Utover holdbarhet og levetid er det én hovedgrunn til at tid brukes på å utvikle nye oppskrifter for futuristisk betong – miljøet.

Produksjonsprosessen for å lage betong slipper ut store mengder CO₂.  Som det nest mest brukte produktet på jorden, resulterer dette i en enorm mengde (8 % av total CO₂) utslipp.  Hvis vi potensielt kan skape iterasjoner av betong som faktisk hjelper miljøet i stedet for å skade det, er det en vei verdt å utforske.

https://youtu.be/sXIjX7Jio5A
Utover pågående forskning i laboratorier, tilbyr oppstartsbedrifter som Biomason allerede produkter bygget på en lignende tilnærming som bruker biologi som et middel til å minimere sementindustriens miljøavtrykk.  Så langt har dette selskapet allerede generert ~95 millioner dollar i finansiering gjennom flere runder fra investorer som Novo Holdings, Celesta Capital og flere.

Hamp armeringsstang

Armeringsstang er et ekstremt viktig materiale som brukes ved bygging med betong.  Vanligvis laget av stål, gir armeringsstangen strukturell støtte til betongbygninger og økt levetid.  Som tidligere nevnt innebærer arbeid med betong vanligvis store CO₂-utslipp.  Hva om det fantes en måte å lage armeringsstang som hjelper med å kompensere dette problemet uten å ofre stålets fordeler?  Møt hamp armeringsstang.
Hamp armeringsstang fungerer ikke bare for å øke betongens levetid, den kan også være billigere, sterkere og lettere enn stål samtidig som den forblir korrosjonsfri; alle viktige hensyn, ettersom kollapsen av mange bygninger er knyttet til tung og korrodert stålarmering.  Den er også kjent som et karbon-negativt biomateriale, med voksende felt som absorberer enorme mengder CO₂.  Når den brukes i applikasjoner som armeringsstang, kan produktet over sin livssyklus bidra til å motvirke CO₂-utslipp knyttet til bruk av betong.

Energilagrende murstein

Betong er ikke det eneste byggematerialet som gjennomgår en futuristisk oppgradering.  Prosesser for å omdanne vanlige og resirkulerte murstein til superkondensatorer utvikles nå.  Dette betyr at i nær fremtid kan mursteinene som dekker hjemmet ditt eller fungerer som gangvei, fungere som en energilagringsløsning.  Koble enkelt mursteinene til en energikilde (f.eks. solcellepaneler), så kan mursteinene lades for å levere strøm i nattestid.  Det bør imidlertid bemerkes at teknologien fortsatt har en vei å gå før dette er mulig.  Foreløpig indikerer forskere at kapasiteten til omtrent 50 murstein vil gi nok strøm kun til nødlys i opptil 5 timer.

For å oppnå dette, har forskere vurdert den iboende strukturen til mursteinene, og bemerket at de er ganske porøse.  For å gjøre dem om til superkondensatorer, ble mursteinene belagt/injisert med PEDOT (en ledende polymer), som i hovedsak gjør mursteinen til en energisvamp.

Dette er den typen løsninger som, når de kombineres med en vedvarende og målrettet innsats mot bærekraftig energi, vil gjøre det mulig for mennesker å reversere skadene på jorden og sikre en grønnere fremtid.

Additiv produksjon

Når vi ser mot fremtiden for bygging, er det mer enn bare materialene som brukes.  Det er også prosessene som må vurderes.  Med dette i tankene er ett av de mest lovende og potensielt spillendrende sprangene fremover som vil endre måten vi bygger på additiv produksjon, også kjent som ‘3D‑printing’.
ICON er et spesielt bemerkelsesverdig selskap å følge med på, da deres produkter/tjenester er mer enn bare en høy‑potensial idé; de er allerede i bruk.  I ett eksempel er et 100‑hus samfunn bestående av 3D‑printede hjem fra ICON allerede under utvikling i Georgetown, Texas.  I et annet, og kanskje mer spennende eksempel, ble ICON tildelt en pris på 57,2 millioner dollar fra NASA for å utvikle et ‘lunar surface construction system’.  Ja, ICON utvikler systemene som vil gjøre det mulig å bo på Månen og utover i 3D‑printede strukturer.