Priroda: Učiteljica inženjerstva – Materijali napravljeni da obavljaju funkciju

10.01.2014. | Gradjevinarstvo.rs

Priroda radi prilično dobar posao u oblikovanju našeg okruženja. Ali, šta se dešava kada se inovacija i kreativno razmišljanje primene na više održive prirodne materijale koji već postoje? Vodeća kompanija za konsalting u oblasti materijala, Materials Council iz Velike Britanije, istražuje sve veći broj visoko-estetskih prirodnih materijala odličnih performansi dostupnih na tržištu koji su, na različite načine, osmišljeni tako da funkcionišu što bolje i da omoguće nove mogućnosti dizajna.

Čovekova sposobnost da osmisli prirodne materijale našeg okruženja u upotrebljive alate nas je definisala kao vrstu kroz vekove. Ali dok smo postajali sve više vešti u stvaranju utilitarnih proizvoda od sirovina, mi smo takođe postali svesniji potencijalnih destruktivnih sposobnosti ovih procesa i naših radnji na životnu sredinu. Sada smo došli do doba kada se ovaj teret odgovornosti i naše napredne sposobnosti da kontrolišemo i oblikujemo materijale oko nas spajaju kako bi stvorili nove proizvode i proizvodne procese koji su manje sintetičke tvorevine, a više super-prirodne.

Kompanija Materials Council istražuje različite primere oblikovne prirode koji pokazuju neverovatan nivo kontrole koje sada možemo da primenimo i u našem stvorenom okruženju, i načine na koje možemo imati koristi od upotrebe proizvoda koji su manje sintetički na više načina i prevazilaze prostu jednostavnost održivosti.

Fizički inženjering

Svođenje prirodnih materijala na njihove konstitutivne elemente, menjanje njihovog sastava, i njihovo kombinovanje na nove načine je uspostavljen metod unapređenja estetskih i tehničkih karakteristika materijala. Rekonstituisani kamen je možda najčešći primer ovoga, gde je otpad iz iskopavanja prirodnog kamena, kao što je mermer i granit, rekonstruisan i spojen zajedno uz pomoć veziva kako bi se stvorilo veštačko kamenje sa kontrolisanim izgledom i performansama koje su superiornije od prirodnog kamena.

Sa novim proizvodnim tehnikama, procesima i uvođenjem sofisticirane računarske kontrole, proizvođači su takođe razvili nove i troškovno efikasne načine da takođe urede površine prirodnih materijala. Kompanija Lithos Design koristi računarsko modelovanje i petoosnu CNC (computer numerically controlled) obradu prirodnog kamena kako bi stvorila mozaične 3D kamene površine, modularne particije i panele za oblaganje enterijera. Ovo je inače izuzetno dugotrajan proces koji zahteva visoko kvalifikovani ručni rad kamenorezaca.

Neki prirodni materijali imaju inherentne poželjne performanse i estetske kvalitete, a ipak njihova pogodnost za razne aplikacije i upotrebe može biti znatno ograničena njihovom prirodnom formom. Bambus je brzo obnovljivi prirodni materijal koji raste do jednog metra svaki dan, što ga čini vrlo održivim za upotrebu u građevinarstvu. Ali njegov prirodni oblik šuplje stabljike ga ograničava kao direktnu zamenu standardizovanim proizvodima od drveta.

Proizvođači, kao što je kompanija Moso iz Holandije, sada proizvode bambus u rasponu od standardizovanih panela, ploča, furnira i blokova, što je uporedivo sa uobičajeno dostupnim formatima drveta. Ovi proizvodi su slični po izgledu i performansama sa mnogim drvenim proizvodima koji se koriste u građevinarstvu i arhitekturi, ako ih čak i ne prevazilaze. Kroz procese "karbonizacije" koji se javljaju u šećeru unutar bambusa, njegov izgled takođe može biti promenjen iz njegove prirodne boje slamkasto žute do niza tamnijih tonova, pa sve do prelepe boje slične mahagoniju.

Ali mi nismo više ograničeni samo na homogenim materijalima, dok je u stvari, koncept "projektovanih materijala" (materijala dizajniranih da zadovolje određene zahteve) najbliže povezan sa kompozitnim materijalima. Tako da je prikladno da, u svetu projektovanih prirodnih materijala, kompozitni materijali budu takođe istaknuti.

Ciriški dizajner Beat Karer (Beat Karrer) je jedan od mnogih dizajnera koji stvaraju kompozitne materijale proizvedene od prirodnog poljoprivrednog otpada ili nus-proizvoda. Njegov "Fluid Solids" materijal može biti obrađen, formiran i obojen korišćenjem nekih od istih tehnika kao i kod termoplastike, pružajući širok spektar mogućnosti za masovnu proizvodnju artikala, kao što je i demonstrirano na prošlogodišnjem Sajmu dizajna u Milanu.

Korišćenjem organskog vezujućeg agensa, njegov "Fluid Solids" materijal je bez mirisa, toksina i u potpunosti je biorazgradiv, za razliku od sintetičkih kompozita, koji se izuzetno teško odvajaju i recikliraju.

Hemijski inženjering

Pored fizičkog modifikovanja izgleda, strukture i forme prirodnih materijala, proizvođači su takođe u stanju da hemijski menjaju materijale na molekularnom nivou, što im omogućava da naprave materijale koji se mogu smatrati inferiornim ili defektnim, dodajući im više korisnih karakteristika učinka.

Nova tržišta modifikovanih proizvoda (kao što su Platowood, Thermowood, Accoya i nedavno stvoren Kebony) upotrebljavaju razne tehnike hemijskog inženjeringa kako bi radikalno poboljšali performanse pojedinih drveta, obezbeđujući izvodljivu i održivu alternativu spororastućim tropskim vrstama drveta.

Zaštićeni, vlasnički proces tretiranja proizvoda Kebony, nazvan Kebonizacija (Kebonization), impregnira drvo sa tečnim "biootpadom" kako bi trajno izmenio strukturu njegovih ćelijskih zidova. Ovaj proces proizvodi drvnu građu koja je dugotrajna, ne zahteva održavanje, dimenziono je stabilna, otporna na gljvične degradacije i invaziju insekata, netoksična i veoma otporna. Sporedni efekat kebonizacije je produbljavanje boje tona drveta, što dovodi to bogate čokoladno-braon boje, čak i kod drveta bledih tonova.

Kebonizacija je proces polimerizacije, mada ne proizvoda ekstrahovanog iz sirove nafte, kao kod tradicionalnih plastičnih proizvoda, već od furfuril alkohola, koji se proizvodi od poljoprivrednog biootpada. Ovo stvara biopolimerski Furan, koji jača unutrašnju strukturu ćelija od drveta, dajući proizvodu Kebony odlična mehanička svojstva.

Biopolimeri, materijali proizvedeni od strane ili od živih organizama, su takođe materijali koji se koriste u arhitekturi i dizajnu na sopstveni način, a najčešće se mogu sresti u ambalažama. Ojačavanjem biopolimera sa prirodnim vlaknima, inženjeri mogu da naprave biokompozite upotrebljive na mnogo većem arhitektonskom obliku kao alternativu konvencijalnih materijala kao što su polimeri ojačani staklenim vlaknima. Jedan takav primer jeste Luizijana paviljon u Luizijana Muzeju moderne umetnosti, projektovan od strane danskog biroa 3XN, koji je dobio JEC nagradu za inovaciju 2010. godine.

Rast i podstrek

Mi ne moramo uvek da primenimo sirovu snagu kako bi savili prirodu prema našoj volji. Takođe ju je moguće kontrolisati ili nežno prinuditi iskorišćavanjem inherentnih bioloških mehanizama kao što su rast ili disanje. Zeleni krovovi, žive fasade, pa čak i urbane farme su odlični primeri kako je moguće nežno vršiti kontrolu nad prirodom radi određene namene i kao deo većeg arhitektonskog sistema.

"BenettiMOSS", kompanije Benetti Stone, je takav proizvod. Unutrašnji vertikalni baštenski proizvod u obliku panela se sastoji od stabilizovanih lišajeva koji su ugrađeni u osnovi od smole. "BenettiMOSS" reguliše nivo vlažnosti vazduha u zatvorenom prostoru i čisti unutrašnji vazduh. Lišajevi su izuzetno robusni, ne zahtevaju navodnjavanje, održavanje, pa čak ni prirodnu svetlost kako bi napredovali.

U aprilu ove godine međunarodna inženjerska kompanija Arup je predstavila "bioadaptivnu" fasadu za Međunarodnu izložbu građevinarstva (IBA) u Hamburgu, o čemu smo već pisali u prethodnim izdanjima magazina Build. Smeštanje živih mikro-algi u staklene fasadne elemente omogućava da, kako one rastu, pružaju adaptivnu zaštitu od sunca, privatnost, toplotnu izolaciju, smanjenje buke i da takođe apsorbuju solarnu energiju koja se naknadno koristi za zagrevanje rezervoara tople vode. Zrele alge se zatim beru i fermentišu u postrojenju za biogas na licu mesta, proizvodeći korisnu energiju.

Međutim, ova sposobnost da se primora priroda se ne primenjuje više samo na proizvodnju materijala ili drugih proizvoda, već se koristi i za predlaganje potpuno novih proizvodnih procesa i tehnika.

Pored istraživanja iskorišćavanja energije prirode, dizajner Markus Kajser (Markus Kayser) je ispitivao kako da iskoristi ovu sposobnost prirode direktno kao alat. Godine 2010, Kajser je stvorio solarni laserski sekač koji ne samo da sakuplja solarnu energiju kako bi pokrenuo mehanički alat za sečenje, već i kanališe sunčeve zrake kroz sočivo u obliku staklene kugle radi "laserskog" sečenja 2D komponenata.

Naredne godine, Kajser se vratio u egipatsku pustinju, ovog puta sa svojom "SolarSinter" mašinom, koja ponovo koristi solarne zrake kako bi istopila i ponovo oblikovala pustinjski pesak u čvrste objekte, slične SLS (selective laser sintering) tehnici za 3D štampanje.

Godine 2008, londonski arhitekta Magnus Larson (Magnus Larsson) i kompanija Ordinary Ltd. su izradili studiju o tome kako bi bakterija mogla da se koristi da pretvori pustinjski pesak u ogromnu peščarsku strukturu, što bi zapravo bio organski 3D štampač koji predstavlja potpuno novi nivo napretka. Ova tehnika je veoma korisna kada se gradi u teško dostupnim lokacijama i okruženjima, pošto sirovi materijal za izgradnju ne mora biti transportovan do lokacije: Sama lokacija je materijal.

Ogroman broj arhitekata, dizajnera i proizvođača koji istražuju slične ideje jasno pokazuje verovanje u koristi od ovog koncepta i njegovog potencijala za preokret naših budućih metoda izgradnje. Ovo je možda najbolje zamišljeno od strane arhitektonskog biroa "Foster & Partners" i njihog ambicioznog predloga za 3D štampanje ogromne strukture na Mesecu uz pomoć lunarnog tla, korišćenjem tehnologije koja je razvijena od strane D-Shape (brend razvijen od strane londonske firme Monolite UK Ltd. koja se bavi 3D štampanjem).

Primeri inženjerstva u prirodi koji su pomenuti u ovom tekstu pokazuju da smo primenom inovacija i kreativnog razmišljanja na više održive materijale i resurse koji su dostupni oko nas u mogućnosti da stvorimo atraktivne proizvode koji su više harmonični sa našim prirodnim okruženjem, a pride i imaju podjednako dobar, ako ne i bolji učinak od ustanovljenih sintetičkih proizvoda. Oni takođe prikazuju mogućnost stvaranja potpuno novih modela proizvodnje i izgradnje, omogućavajući nam da odvedemo izgrađeno okruženje izvan onoga što smo ikada smatrali mogućim.

Komentari: 0

TEKSTOVI /iz kategorije/


ISTAKNUTE FIRME /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
Mićo 20.11.2019.
Ko to kaže da je most graditi pored mosta j...
Invekta 18.11.2019.
Odlično rešenje, olakšava posao, a efekti s...
boki 14.11.2019.
kao prvo idealno ravnih dasaka iz paleta je...
Nemanja Rodić 05.11.2019.
Bravo,molim vas da pošaljete ekipu da okrpi...
Maja 19.10.2019.
Gde mogu da nabavim ovakav beton? I po koj...