Termity są znakomitymi konstruktorami. Potrafią nawet schładzać swoje kopce. Jak? Wykorzystują system tuneli wydrążonych w wilgotnej i chłodnej glebie. Rozgrzane pustynne powietrze najpierw jest ochładzane pod ziemią, a następnie kierowane do wnętrza kopca. Dzięki temu temperatura w środku pozostaje stała w dzień i w nocy. Zmyślne owady zafascynowały architekta Micka Pearce’a.

Zainspirowany ich pomysłem na klimatyzację Pearce zastosował podobne rozwiązanie w biurowcu wzniesionym w centrum biurowo-handlowym Eastgate w Harare – stolicy Zimbabwe. Zaprojektował pod budynkiem komory, do których nocą wpada zimne powietrze. W dzień służy ono do schładzania budynku. Wykorzystanie know-how termitów sprawiło, że klimatyzatory biurowca zużywają dziesięć razy mniej energii niż wówczas, gdyby budynek był pozbawiony schładzających powietrze komór.

Budowli, których konstrukcję podpowiedziała natura, powstaje coraz więcej. Do najsłynniejszych należy na przykład londyński wieżowiec zwany popularnie korniszonem, zaprojektowany przez Normana Fostera. Architekt podpatrzył prymitywne oceaniczne gąbki z gatunku Euplectella aspergillum zwane koszyczkami Wenery. Ich szkielet zbudowany jest z krzemionki i choć wygląda na bardzo delikatny, w rzeczywistości okazuje się niezwykle wytrzymały.

Przyrodą inspirowali się również projektanci budynku Esplanade – Theatres on the Bay w Singapurze, którego fasada przypomina łuski otwierające się pod wpływem światła. Jednak architekci nie chcą ograniczać się do odwzorowywania kształtów podpatrzonych w naturze. Mają znacznie ambitniejszy cel. Domy, tak jak żywe istoty, będą same się wznosić i same zmieniać wygląd, kolor oraz gabaryty. Ich mimikra osiągnie zaś taki stopień zaawansowania, że trudno będzie odróżnić je od żywych organizmów.

M4 z mięsa

Jednym z wizjonerów żywej architektury, w której beton, kamień i stal zastąpią materiały biologiczne, jest Mitchell Joachim, profesor New York University. W 2006 r. założył grupę badawczą o nazwie Terreform One, do której zaprosił artystów, biologów, informatyków i oczywiście architektów. Razem testują pomysły na hodowanie domów. Joachim pracuje nad stworzeniem domu z żywych tkanek lub po prostu z „mięsa” – jak woli mówić. Domy Joachima, gdy nadejdzie ich pora, mają umierać jak żywe organizmy.

Każdego lata naukowiec zaprasza grono studentów, wolontariuszy i zapaleńców na warsztaty, które nazywa TerreFarm. Podczas takich spotkań rodzą się rozmaite zadziwiające koncepcje, takie jak choćby Fab Tree Hab. Są to domy z drzew hodowanych na specjalnie zaprojektowanych rusztowaniach. Jednym z uczestników warsztatów był Oliver Medvedik, biolog z doktoratem uzyskanym na Harvard Medical School w Bostonie.

Wspólnie z Joachimem założył Bioworks Institute – małe laboratorium zajmujące się wykorzystaniem osiągnięć biotechnologii do produkcji nowych materiałów na potrzeby architektury biologicznej. Na początek Medvedik przedstawił makietę nowego obiektu muzealnego dla Nowego Jorku, którą wyhodował z... grzybów.

Mitchell Joachim na TEDx: Nie buduj domu, wyhoduj go! (wykład w jęz. angielskim)

 

Budynki, które oddychają

Joachim i Medvedik przełamali lody. Ich śladem idą biochemicy z Uniwersytetu Południowej Danii w Odense. Kilka lat temu na tej uczelni powstał ośrodek o nazwie Center for Fundamental Living Technology, w którym między innymi prowadzi się badania nad protokomórkami.

Są to tłuszczowe pęcherzyki, które miliardy lat temu mogły dać początek ziemskiemu życiu. Tak w każdym razie uważa noblista Jack Szostak z Massachusetts General Hospital w Bostonie, który od ponad dekady próbuje zainicjować podobny proces w swoim amerykańskim laboratorium. Badacze z Odense chcieliby z kolei zachęcić tłuszczowe pęcherzyki do wykonywania różnych praktycznych zadań, takich jak sztuczna fotosynteza czy likwidowanie zanieczyszczeń. Jeden z naukowców, Martin Hanczyc, stworzył protokomórki, które pobierają z otoczenia dwutlenek węgla, a jako produkt uboczny wydzielają węglan wapnia. W jego laboratorium oleiste bąbelki wytwarzają wapienne skorupki. – W przyszłości będą mogły wznosić skalne budowle, podobne do raf – twierdzi badacz.

Badaniami Hanczyca zainteresował się Neil Spiller, profesor architektury na University of Greenwich w Londynie. Kilka lat temu założył grupę badawczą AVATAR (od ang. Advanced Virtual and Technological Architectural Research). Prowadzi się w niej badania nad wykorzystaniem zdobyczy biologii syntetycznej w architekturze. Spillerowi i jego współpracownikom marzą się miasta z domami, których fasady oczyszczałyby powietrze, przerabiając zanieczyszczenia na substancje bezpieczne dla środowiska. Futurologia? Hanczyc woli określenie „living technology”, czyli technologia naśladująca życie, która – jego zdaniem – zrobi karierę w XXI wieku, nie tylko w architekturze.

Do protokomórkowych domów droga jest jeszcze daleka. Mimo to Spiller i Hanczyc zapowiadają, że być może już za kilka lat zaczną, na razie tylko eksperymentalnie, malować ściany domów swoją protokomórkową farbą, która pochłonie dwutlenek węgla i zmieni się w wapienną skorupę.

Wyobraźmy więc sobie dom wyhodowany z żywych tkanek Joachima, oddychający niczym rośliny i oczyszczający powietrze przy pomocy protokomórek. W dodatku jego ściany produkują prąd. Niemożliwe? Materiały pobierające energię ze światła słonecznego już istnieją, a światowe laboratoria pracują nad ich udoskonaleniem.

Twarzą do słońca

O wytwarzających energię budynkach marzą też naukowcy z niemieckiej firmy badawczej Heliatek w Dreźnie. Na razie eksperymentują z ogniwami słonecznymi zrobionymi z plastiku, który niczym metal potrafi przewodzić prąd elektryczny. Zbudowali już maszynę podobną do olbrzymiej drukarki atramentowej – wyjeżdżają z niej rolki cienkiej jak włos folii z nadrukowanym polimerem, przetwarzającym światło słoneczne w energię elektryczną.

Optymiści prognozują, że w przyszłości prądotwórcze budynki z podobnych materiałów będą wznoszone powszechnie, a pozyskanej ze słońca energii wystarczy im nawet w zimowy pochmurny dzień. Eksperymentami niemieckich wizjonerów zainteresował się jeden z koncernów specjalizujących się w produkcji betonu architektonicznego. Wspólnie z naukowcami chce wznieść dom z fasadą, która produkowałaby prąd. Ściany zewnętrzne budynku tworzyłyby jedno wielkie ogniwo fotowoltaiczne. Okna również. Badacze opracowali już nawet szybę zespoloną, wewnątrz której umieścili swoją słoneczną folię.

Materiały budowlane produkujące energię elektryczną ze światła słonecznego chce mieć w swojej ofercie także stalowy gigant ThyssenKrupp z Zagłębia Ruhry. Na jego zlecenie ponad stu naukowców z belgijsko-holenderskiej firmy badawczej Solliance głowi się, jak umieścić plastikowe ogniwa w arkuszach blachy płaskiej. Na podobny pomysł wpadł również inny stalowy gigant – hinduski koncern Tata Steel z Bombaju. Tata Steel współpracuje z naukowcami – Australijczykami z firmy Dyesol – którzy opracowali podobną do farby powłokę składającą się z nanodrobin dwutlenku tytanu oraz pierwiastka rutenu. Światło słoneczne padające na ten drugi składnik wzbudza elektrony, które są absorbowane przez nanotytan. Wtedy następuje przepływ prądu elektrycznego. Badacze z Dyesolu uważają, że prądotwórcze dachy, tarasy, elewacje i okna staną się za parę dekad budowlaną normą. Na razie przeszkodę stanowią wysokie koszty takich instalacji.

Teoretycznie plastikowe ogniwa fotowoltaiczne powinny być wielokrotnie tańsze od tradycyjnych – ot, kawałek folii z nadrukowanym światłoczułym polimerem. Jednak trzeba mieć taki polimer i umieć go produkować na masową skalę, a więc tanio. Tego jeszcze nie potrafimy.

 

Płuca Delhi

Niektóre projekty współczesnych architektów tak bardzo wybiegają w przyszłość, że wielu z nas kojarzą się bardziej z literaturą science fiction niż ze współczesnym budownictwem. Ale to tylko pozory, bo choć np. Solar City Tower – przypominająca olbrzymi wodospad wieża energetyczna – wydaje się pochodzić z krainy futurologii, jej projekt jest już gotowy. Twórcy Solar City Tower ze szwajcarskiej firmy RAFAA w Zurychu chcą, by wieża zasilała w prąd wioskę olimpijską w Rio de Janeiro w 2016 r. Wielka elektrownia w ciągu dnia produkowałaby energię elektryczną ze światła słonecznego, a w nocy – z wody spadającej ze szczytu stumetrowego budynku, poruszającej turbinami. Za dnia woda byłaby ponownie pompowana w górę dzięki nadwyżce energii słonecznej.

Specjalistami od futurologii w architekturze stali się też redaktorzy amerykańskiego czasopisma architektonicznego „eVolo”. Raz do roku ogłaszają konkurs na najbardziej odlotową wizję budynku zawierającego nowatorskie rozwiązania w dziedzinie zielonych technologii. W ubiegłym roku wygrał Derek Pirozzi, który zaprojektował unoszące się na wodzie minimiasta, odbijające część promieniowania słonecznego i w ten sposób schładzające ocieplającą się Arktykę. Wyróżniono też wieżowiec unoszący się w powietrzu dzięki balonom.

Parę lat temu w tym samym konkursie zwyciężył jeszcze bardziej niezwykły projekt. Francuscy architekci Julien Combes i Gaël Brulé umieścili w centrum dziesięciomilionowej aglomeracji New Delhi – jednego z najbardziej zanieczyszczonych miast świata – olbrzymie koło średnicy prawie dwustu metrów. W jego środku ustawili gigantyczną turbinę wiatrową. Stalowa rama, która ją otacza, miałaby zostać wykonana z kilkunastu tysięcy starych samochodów. Na ramie umieścili setki szklarni z roślinami pochłaniającymi dwutlenek węgla i produkującymi tlen. Na całej konstrukcji rozpięli filtry wyłapujące cząstki sadzy i inne mikroskopijne zanieczyszczenia. Z zewnątrz wyłożyli ją panelami słonecznymi. Wielkie koło, zwane przez jego twórców płucami Delhi, ma być odwrotnością dotychczas budowanych wieżowców. Zamiast konsumować energię, wytworzy ją z odnawialnych źródeł; zamiast brudzić powietrze – oczyści je.

Projekt istnieje na razie wyłącznie na papierze, ale właśnie takie pomysły zapowiadają architekturę przyszłości. Wiek XXI ma należeć do budowli, które będą częścią środowiska, funkcjonując wedle reguł ustalonych przez naturę.