Muling Pagsusuri sa Umiiral na mga Materyales at Proseso ng Estruktura sa Pamamagitan ng Makabagong Lente

Sa loob ng libu-libong taon, ang mga materyales sa pagtatayo tulad ng kongkreto ay nagbigay-daan sa mga tao na lumikha ng mga pangmatagalang obra maestra ng arkitektura; tingnan lamang ang sinaunang Roma bilang halimbawa.  Bagaman maaaring isipin na sa paglipas ng panahon ay nalaman na natin ang lahat tungkol sa mga materyales na ito, ang muling pagsusuri sa kanila gamit ang makabagong lente ay nagbigay-daan sa mga kumpanyang nakatingin sa hinaharap na bigyan ito ng bagong layunin at pagbutihin ang mga sinaunang resipe.

Mga Materyales at Proseso

Tulad ng nabanggit, ang sinaunang Roma ay perpektong halimbawa ng kung ano ang maaaring makamit gamit ang kongkreto.  Hanggang kamakailan, naguguluhan ang mga siyentipiko kung paano nananatiling maayos ang mga estruktura na higit sa 2000 taon na ang tanda.  Ngayon, alam na natin na ang sagot ay nasa harapan at gitna mula pa noon – apog.
Ang presensya ng apog sa Romanong kongkreto ay palaging inisip na resulta ng hindi maayos o mababang kalidad na paghahalo.  Sa katunayan, ang mga clast ng apog ay may mahalagang layunin na, kapag isinama sa kongkreto sa isang tiyak na paraan, nagpapahintulot sa huling produkto na mag-self-heal ng mga bitak; na nagdadala sa atin sa unang modernong pagtingin sa isang sinaunang materyal sa pagtatayo – self-healing concrete.

Kongkretong Nag-aayos ng Sarili

Ang kongkreto ay simpleng halo ng pinong at magaspang na substrate na pinaghalo at pinigil ng isang pampatigas.  Ang resipe para gumawa ng kongkreto ay nag-iba-iba sa paglipas ng panahon, at sa iba’t ibang bahagi ng mundo, upang umangkop sa magkakaibang kapaligiran.  Sa pag-iisip na ito, nagsimulang magsaliksik at subukan ng mga siyentipiko ang mga bagong resipe/paglapit upang lumikha ng isang bersyon na nakalaan para sa hinaharap. Isang halimbawa nito ay mula sa University of Colorado, kung saan ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang posibleng pamalit sa kongkreto na tinatawag nilang ‘Living Building Materials (LBMs)’ na nilikha sa pamamagitan ng paggamit ng “photosynthetic microorganisms to biomineralize inert sand-gelatin scaffolds”.

Sa pangakong ito, ipinakita ng mga LBM na may kakayahang hindi lamang mag-self-replicate at mag-self-heal, kundi maaari ring gawin mula sa mga basura.  Kasinghalaga rin ang kanilang kakayahang sumipsip ng carbon.  Higit pa sa tibay at habang-buhay, may isang pangunahing dahilan kung bakit inilaan ang oras sa pagbuo ng mga bagong resipe para sa futuristikong kongkreto – ang kapaligiran.

Ang proseso ng paggawa ng kongkreto ay naglalabas ng malaking dami ng CO₂.  Bilang pangalawang pinaka-ginagamit na produkto sa Mundo, ito ay nagdudulot ng napakalaking (8% ng kabuuang CO₂) na emisyon.  Kung maaari nating lumikha ng mga bersyon ng kongkreto na talagang tumutulong sa kapaligiran sa halip na makasira nito, ito ay isang landas na dapat tuklasin.

https://youtu.be/sXIjX7Jio5A
Sa kabila ng patuloy na pananaliksik sa mga laboratoryo, ang mga startup tulad ng Biomason ay nag-aalok na ng mga produkto na batay sa katulad na lapit na gumagamit ng biyolohiya bilang paraan ng pagpapababa ng bakas pangkapaligiran ng industriya ng semento.  Hanggang ngayon, ang kumpanyang ito ay nakalikom na ng humigit-kumulang ~$95M na pondo sa maraming round mula sa mga mamumuhunan tulad ng Novo Holdings, Celesta Capital, at iba pa.

Hemp Rebar

Ang rebar ay isang napakahalagang materyal na ginagamit sa pagtatayo gamit ang kongkreto.  Karaniwang gawa sa bakal, ang rebar ay nagbibigay ng suporta sa estruktura ng mga gusaling kongkreto at nagpapahaba ng kanilang buhay.  Tulad ng nabanggit kanina, ang paggawa ng kongkreto ay karaniwang nangangahulugang malaking emisyon ng CO₂.  Paano kung may paraan upang lumikha ng rebar na tumutulong magbawas ng isyung ito nang hindi isinasakripisyo ang mga benepisyo ng bakal?  Narito ang Hemp rebar.
Ang Hemp rebar ay hindi lamang nagpapahaba ng buhay ng kongkreto, maaari rin itong maging mas mura, mas matibay, at mas magaan kaysa sa bakal habang nananatiling hindi kinakalawang; lahat ng ito ay mahahalagang konsiderasyon, dahil ang pagbagsak ng maraming gusali ay nauugnay sa mabigat at kinakalawang na steel rebar.  Kilala rin ito bilang isang carbon-negative biomaterial, kung saan ang lumalaking mga taniman ay sumisipsip ng napakalaking dami ng CO₂.  Kapag ginamit sa mga aplikasyon tulad ng paggawa ng rebar, ang produkto sa kabuuan ng buhay nito ay maaaring magkontra sa mga emisyon ng CO₂ na kaugnay ng paggamit ng kongkreto.

Mga Brick na Nag-iimbak ng Enerhiya

Ang kongkreto ay hindi lamang ang materyal sa pagtatayo na sumasailalim sa futuristikong pagbabago.  Ang mga proseso upang gawing supercapacitor ang mga karaniwan at nire-recycle na brick ay kasalukuyang binubuo.  Ibig sabihin, sa malapit na hinaharap, ang mga brick na bumabalot sa iyong tahanan o nagsisilbing daan ay maaaring magsilbing solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya.  Ikabit lamang ang mga brick sa isang pinagmumulan ng enerhiya (hal. solar panels), at maaaring i-charge ang mga brick upang magbigay ng kuryente sa gabi.  Dapat tandaan, gayunpaman, na sa kasalukuyan ay malayo pa ang teknolohiyang ito bago ito maging posible.  Sa ngayon, ipinapakita ng mga mananaliksik na ang kapasidad ng humigit-kumulang 50 brick ay magbibigay lamang ng sapat na kuryente para sa emergency lighting hanggang 5 oras.

Upang makamit ang gawaing ito, isinasaalang-alang ng mga mananaliksik ang likas na estruktura ng mga brick, na napansin nilang medyo porous.  Upang gawing supercapacitor, ang mga brick ay binahiran/inject ng PEDOT (isang conductive polymer), na sa esensya ay nagiging isang energy sponge ang brick.

Ito ang uri ng mga solusyon na, kapag pinagsama sa patuloy at sama-samang pagsulong tungo sa sustainable energy, ay magpapahintulot sa sangkatauhan na baliktarin ang pinsalang nagaganap sa Earth, at matiyak ang mas luntiang hinaharap.

Additive Manufacturing

Sa pagtingin sa hinaharap ng pagtatayo, higit pa ito kaysa sa mga materyales na ginagamit.  Mayroon ding mga proseso na dapat isaalang-alang.  Sa pag-iisip na ito, isa sa pinaka-promising at posibleng magbago ng laro na hakbang pasulong na magbabago sa paraan ng ating pagtatayo ay ang additive manufacturing o ‘3D-printing’.

ICON ay isang partikular na kapansin-pansing kumpanya na dapat bantayan, dahil ang kanilang mga produkto/serbisyo ay higit pa sa isang ideyang may mataas na potensyal; ito ay naisasakatuparan na.  Sa isang halimbawa, isang komunidad ng 100 tahanan na binubuo ng 3D-printed na bahay ng ICON ay kasalukuyang isinasagawa sa Georgetown, Texas.  Sa isa pang, at marahil mas kapanapanabik na halimbawa, ang ICON ay pinarangal ng $57.2M na gantimpala mula sa NASA upang bumuo ng isang ‘lunar surface construction system’.  Oo, ang ICON ay nagde-develop ng mga sistema na magpapahintulot sa pamumuhay sa Buwan at higit pa sa mga 3D-printed na estruktura.

Ang pangako sa likod ng mga 3D-printed na tahanan ay ganoon na ang mga kumpanyang tulad ng ICON ay nakakuha na ng malaking pondo mula sa mga mamumuhunang may pananaw sa hinaharap.  Sa pinakahuling pag-raise ng kapital, ang ICON ay may humigit-kumulang ~$451.5M na pondo.

Hindi lamang ang ICON ang nagpi-print ng 3D na mga tahanan.  Ang iba tulad ng Alquist ay ginagamit ang proseso upang lumikha ng abot-kayang pabahay bilang pagsisikap na “itaas ang mga komunidad na may ekonomikong kahirapan at kulang sa serbisyo sa pamamagitan ng pagpapababa ng gastos sa pagtatayo,”

Pagtingin sa Hinaharap

Ang taon ay 2033.  Kung lahat ay naganap ayon sa plano, may mga taong lalabas mula sa kanilang nag-aayos ng sarili, na pinatibay ng hemp rebar, 3D-printed na tahanan na pinapagana sa gabi ng isang brick walkway na na-charge sa buong araw, at tititig sa kalangitan sa gabi.  Doon, makikita nila ang mga tuldok ng ilaw na nagmumula sa malawak na hanay ng mga satelayt, na inilunsad gamit ang mga reusable rockets na nagdadala rin ng mga payload ng materyales para sa unang estruktura na itinatayo sa Buwan.