Istraživači sa švedskog Tehnološkog univerziteta Čalmers napravili su potpuno bio-bazirani materijal od kvasca, namenjen 3D štampi arhitektonskih i enterijerskih elemenata. Reč je o rešenju koje bi u budućnosti moglo da zameni deo proizvoda koji se danas izrađuju od neobnovljivih ili fosilnih sirovina, kao što su gips, plastika i sintetički tekstili.
Materijal je pogodan za izradu paravana koji štitte od sunca (Foto: Chalmers University of Technology | Henrik Sandsjö)
Novi materijal predviđen je za izradu paravana koji regulišu dnevno svetlo i štite od sunca, sobnih pregrada, zidnih sistema i panela. Naučni rad "Novi 3D štampani materijali na bazi kvasca za arhitektonske primene" objavljen je u časopisu Frontiers of Architectural Research.
Razvoj ovakvih rešenja posebno je važan za građevinski sektor, koji učestvuje u velikom delu globalnih emisija ugljenika i potrošnje resursa. Zbog toga istraživački tim ispituje kako se industrijski ostaci i obnovljive sirovine mogu pretvoriti u materijale koji podržavaju veću cirkularnost u arhitekturi i izgrađenom okruženju.
Formulacija novog materijala zasniva se na pekarskom kvascu, celuloznim vlaknima iz drveta, alginatu iz algi, biljnom glicerolu i vodi. Kombinovanjem ovih sastojaka dobija se hidrogel – mekan, želatinozan i oblikovljiv materijal pogodan za 3D štampu.
Malgorzata Zboinska, profesor na Katedri za arhitekturu i građevinarstvo i rukovodilac studije, objašnjava da istraživanje polazi od ideje da se arhitektonski materijal može napraviti isključivo od organskih i obnovljivih sastojaka, uz spajanje biomaterijala i digitalne proizvodnje.
Proces izrade donekle podseća na pečenje, ali obrnutim redosledom. Kvasac se najpre zagreva kako bi bio deaktiviran, a zatim se meša sa ostalim komponentama da bi se dobila glatka masa.
Bio-bazirani materijal od kvasca namenjen 3D štampi (Foto: Chalmers University of Technology | Henrik Sandsjö)
Arhitektonski elementi potom se proizvode 3D štampom zasnovanom na pritisku, pri sobnoj temperaturi. Takav postupak ne zahteva energetski intenzivno zagrevanje niti dodatne potporne konstrukcije, čime se smanjuje potrošnja energije i količina otpada.
Yagmur Bektas, doktorand na Katedri za arhitekturu i građevinarstvo i koautor studije, ističe da 3D štampa omogućava izradu složenih oblika bez proizvodnog otpada, uz visok stepen kontrole nad formom, teksturom i rasporedom materijala.
Jedna od prednosti ovog bio-materijala jeste mogućnost prilagođavanja recepture. Manjim izmenama mogu se menjati providnost, boja i površinska tekstura, što ga čini pogodnim za enterijerske elemente poput paravana za modulaciju dnevnog svetla, zaštitu od sunca, zidnih obloga i pregrada.
U zavisnosti od sastava, materijal prirodno dobija nijanse od žute do braon, dok se boja može dodatno menjati prirodnim pigmentima ili obojenim sojevima kvasca koji proizvode pigmente. Moguće je projektovati i različite šare, nivoe transparentnosti i taktilne karakteristike površine.
Upotreba kvasca kao komponente arhitektonskog materijala do sada nije bila značajno istražena. Njegova prednost je u tome što brzo raste, ne zahteva strogo kontrolisane uslove i nije naročito osetljiv na kontaminaciju.
Pošto je reč o jednoćelijskom organizmu, materijal može biti homogeniji i predvidljiviji. U ovoj formulaciji kvasac se ne koristi za fermentaciju, već kao biomasa koja materijalu daje zapreminu, stabilnost i čvrstoću.
3D štampa omogućava izradu složenih oblika bez proizvodnog otpada (Foto: Chalmers University of Technology | Henrik Sandsjö)
Istraživači vide dodatni potencijal u korišćenju nusproizvoda iz pivarstva i poljoprivrede. Ostaci koji nisu pogodni za hranu ili stočnu hranu mogli bi da dobiju novu vrednost kao sirovina za arhitekturu.
Za razliku od klasičnih građevinskih materijala, koji se projektuju da traju što duže, materijali na bio-bazi uvode drugačiji pogled na održivost.
Materijal od kvasca je biorazgradiv i nakon upotrebe može da se vrati prirodi, što je važan princip kružnog dizajna. Time se otvara mogućnost da se kraći životni ciklusi, starenje i razgradnja materijala posmatraju kao deo projektantskog koncepta.
Pre šire primene u zgradama potrebna su dodatna ispitivanja. Naredni koraci obuhvataju proveru čvrstoće, požarne bezbednosti i ponašanja pri vlazi, kao i razvoj robustnijih struktura i skaliranje digitalne proizvodnje.
Dugoročno, arhitektonski ELMs, odnosno Engineered Living Materials, mogli bi da dobiju funkcije kao što su samoobnavljanje ili prečišćavanje vazduha neutralisanjem štetnih materija i zagađivača. Dosadašnji rezultati predstavljaju važan korak ka novoj generaciji arhitektonskih materijala koji povezuju održivost, funkcionalnost i dizajn.
