Биотехнологии в строительстве: водоросли, сверчки и цианобактерии на страже нашего будущего

То, что наши города просто обязаны становиться более чистыми, более зелеными и более безопасными, очевидно для каждого человека в каждой стране мира. Биотехнологии позволяют уже сейчас начать менять ситуацию, попутно учитывая сложности с бюджетом, бюрократией и логистикой.

Биотехнологии в строительстве — это очень важные и весьма актуальные разработки, которые мы оставим следующему поколению. Мы решили обратить внимание на передовые проекты двух биоинженерных гигантов, которые смотрят в сторону городского планирования и архитектуры — ecoLogicStudio и Terreform ONE.

EcoLogic studio: фотокатализ для очищения воздуха в городах и супер-деревья из водорослей

ecoLogicStudio — архитектурно-градостроительная практика, специализирующаяся на экологическом проектировании, городской самодостаточности и строительстве городов, интегрированных в природный микроклимат.

Проект EcoLogicStudio: 3D-печатные живые скульптуры, восприимчивые к человеческой и нечеловеческой жизни. Обе скульптуры разработаны в «сотрудничестве» с живыми организмами — колониями фотосинтетических цианобактерий, H. O. R. T. U. S. XL Astaxanthin.g.

Проект эко-напыления из графена и титана для зданий на загрязненных улицах

Напыление из графена на бетон/асфальт позволяют включить процесс фотокатализа и разлагать на 70% больше азота. Источник: clinicalomics.com

Исследователи из ecoLogicStudio разработали раствор графена (модификации углерода), который при нанесении на бетон или снаружи здания может разлагать до 70% больше оксида азота (NOx), чем любой другой используемый сейчас материал или покрытие. Чтобы уменьшить количество загрязнения воздуха, которое высвобождается в атмосферу, исследователи разрабатывают технологии, например, электромобили. Но есть и другое направление — поиск способов устранения загрязнения, которое уже присутствует.

Такие фотокатализаторы, как диоксид титана, являются одним из основных способов снижения загрязнения воздуха. Фотокатализатор — это материал, который поглощает свет, вызывая химическую реакцию. Новый фотокатализ удаляет загрязняющие вещества из воздуха, когда он наносится на поверхность материалов, таких как бетон, или наружную поверхность здания. Безобидный побочный продукт реакции загрязнения и самого фотокатализатора после этого не нужно смывать, дождь и ветер справятся с этим сами. Марко Гойсис, соавтор исследования, сказал: «Мы решили соединить графен с наиболее используемым фотокатализатором — диоксидом титана, чтобы усилить фотокаталитическое действие. И у нас получилось!».

На данный момент фотокатализ — это еще и один из самых мощных способов удаления загрязнений из окружающей среды, потому что этот процесс ничего не потребляет. Это реакция, активируемая простым солнечным светом. «Соединение графена с диоксидом титана дало отличные результаты. Полученный порошок может быть применен к различным материалам, таким как бетон или асфальт, помогая нам достичь более здоровой окружающей среды буквально с помощью одного действия. Он неприхотлив в обслуживании и экологически чист, так как требует только солнечной энергии и никаких других затрат».

Проект SuperTree

Все проекты ecoLogicStudio нацелены на инновационные биотехнологии — например, супер-дерево, которое за счет синтеза с человеком за день может вырастить достаточное количество водорослей, чтобы накормить 4 человек.

Проект COS и ecoLogicStudio: фотосинтез с помощью водорослей

Этот проект должен был поехать на Milan Design Week 2020, но ввиду пандемии его вместе с другими мероприятиями перенесли на следующий год. Инсталляция COS и ecoLogicStudio направлена на усиление взаимодействия между природным миром и окружающей средой, представляя собой интерактивную структуру, которая соединяет дизайн и науку. Проект включает в себя разнообразную группу фотосинтетических организмов. В этой работе рассмотрена концепция циркулярности с новыми способами включения биотехнологии в городскую сферу.

Несмотря на высокую инновационность, инсталляция черпает вдохновение из богатой истории палаццо и исследований Леонардо да Винчи о движении воды, которые приводят к концепции системы каналов Милана. Сама установка будет удалять углерод из атмосферы в результате фотосинтетического процесса и обеспечит контекст для исследования множественного использования и преимуществ микроводорослей в огороженном саду Палаццо Исимбарди.

Провокация от Terreform ONE: новое видение синтеза человека и природы и скрытые резервы

Terreform ONE занимается биоинженерными разработками на стыке архитектуры, городского дизайна и прикладных технологий. Исследователи рассматривают городскую среду через призму природных богатств — чего стоит только их проект бункера, который превращает местных сверчков в пищевой запас для жителей.

Именно это привело основателей Terraform Митча Иоахима и Марию Айолову к созданию биолаборатории в сотрудничестве с биологом Оливером Медведиком. Лаборатория превратилась в Genspace and Biowork Institute — возможно, одну из первых нью-йоркских некоммерческих организаций, специализирующихся на биохакинге. Основатели Института верят, что следующий важный прорыв в биотехнологии придет от специалиста, не работающего на биг-фарму или крупную корпорацию.

Проект Cricket Shelter

Убежище + ферма (ловушка для сверчков), позволяет организовать как пропитание, так и жилье в каждом проблемном регионе мира.

В передовых экономических условиях ферма Cricket Shelter может внедрить сложный и сверхгигиеничный метод сбора насекомых для производства муки из сверчков, которая может быть использована для выпечки как любая другая мука. Более двух миллиардов человек едят насекомых каждый день — пришло время ввести их в рацион нуждающегося населения. Выращивание крупного рогатого скота, свиней и кур для производства мясных продуктов требует огромного количества пресной воды. Сбор насекомых в пищу — это простейшее занятие, но требующее новых технологий.

«Нам очень интересно думать о том, как может выглядеть город будущего, потому что мы хотим дать людям представление о потенциальных возможностях. Мы делаем это, визуализируя, какими могут быть некоторые из этих идей, и заставляем всех поверить в миссию продвижения экологии в наших городах», — говорит Мелани Фассел, соучредитель и директор по дизайну. Cricket House — это проект аварийного укрытия, который решает проблему систем снабжения продовольствием в чрезвычайной ситуации. Существует много проектов укрытий, но они не учитывают проблему доступной, чистой пищи. В докладе ООН, который вышел пару лет назад, был сделан вывод, что жуки, подобные сверчкам, являются реальным средством для решения мирового кризиса голода.

Проект Urban Farm Pod

Городская ферма Urban Farm Pod. Для прототипа сферы используется роботизированный фрезерованный шар с подрешетной структурой, изготовленной из мелиорированных плоских упакованных материалов. Полностью действующая система внутреннего орошения. Цифровая платформа мониторинга.

«Мы пытаемся рассматривать город и природу как единый сверхорганизм. Каким будет будущее, если архитектура и биология станут одним целым. И мы верим в то, что в конечном итоге это неизбежно», — говорит Мария Айолова.

Проект блоков из клеток: «Вырасти свой дом»

Block from Sell — новые технологии в строительстве, основанные на биоматериале. Материал получается из пробирки, а строительство не требует ископаемых ресурсов.

В 2014 году Митч Йоахим написал для издательства TED революционную книгу, раскрывшую множество удивительных, но прагматичных предложений под названием «Клетка: элементарный строительный блок природы». Книга служит основой для революционной биосинтетической технологии работы. Запасные кости, выращенные в лаборатории; стулья и упаковка из грибных спор; 3D-печатные каркасы органов и тканей для создания всего — от органов до домов — это лишь некоторые из вдохновляющих, а главное — очень реальных и действительно разрабатываемых сегодня технологий.

«Мы выращиваем внеклеточную матрицу из свиных клеток. С помощью специального принтера мы распечатываем нужные нам геометрические формы: обувь, кожаные ремни, женские сумочки и другие — без нанесения вреда одушевленному существу. Жертв нет, плоть получается из пробирки. Так же можно сделать и блоки, не используя ископаемые ресурсы для строительства дома».

Проект Bio map: City of 11 billions

Проект от Terreform под названием Bio map: City of 11 billions. Наглядно иллюстрирует влияние увеличения популяции на общую модель мира.

В атмосфере вдохновляющего сотрудничества Terreform ONE и Массачусетского технологического института родился проект Bio map: City of 11 billions. Команды смогли объединить экспертов различных дисциплин и начать работу по изменению парадигмы мышления о том, каким должен быть город. В рамках проекта «Био-карта: город 11 миллиардов» картографы, градостроители, биологи и архитекторы разработали уникальный способ визуализации социально-экологической дилеммы роста населения. «Мы пытаемся доказать, что влияние растущего числа населения настолько беспрецедентно сказывается на городской урбанистике, что не учитывать это прямо сейчас было бы фатальной ошибкой. Все наши решения должны приниматься с учетом этого фантастического роста, иначе мы просто создаем проблемы будущим поколениям».