Sumber: АrсhDаilу
Daripada Sisa Tani kepada Struktur Mampan: Konkrit Diperbuat daripada Tebu
Mencari penyelesaian yang berkesan dan berharga untuk pengurusan sisa pertanian telah menjadi cabaran yang memberi inspirasi kepada penyelidik. Hasil sampingan daripada monokultur, seperti sisa daripada pengeluaran kacang soya, tongkol jagung, jerami, biji bunga matahari, dan selulosa, sering digunakan untuk pengkomposan tanah, digunakan sebagai makanan haiwan, atau bahkan ditukar kepada tenaga untuk mengurangkan sisa dan mengurangkan alam sekitar. impak yang berkaitan dengan aktiviti pertanian. Pengeluaran tebu, sebagai contoh, menjana sejumlah besar sisa, berjumlah kira-kira 600 juta tan sisa gentian tebu daripada pengeluaran tahunan sebanyak dua bilion tan tebu. Sisa ini mempunyai potensi yang menjanjikan untuk menggantikan sistem bangunan intensif tenaga, seperti konkrit dan bata, dengan menyediakan bahan binaan yang menggabungkan kemampanan dan kecekapan struktur.
Dengan mengambil kira perspektif ini, University of East London (UEL), dengan kerjasama Grimshaw Architects dan pengeluar Tate & Lyle Sugar, telah membangunkan bahan binaan inovatif yang dipanggil Sugarcrete™. Matlamat projek ini adalah untuk meneroka penyelesaian bangunan mampan dengan mengitar semula sisa biologi daripada tebu, yang seterusnya mengurangkan pelepasan karbon dalam industri pembinaan – semuanya sambil mengutamakan kelestarian sosial dan alam sekitar semasa pengeluaran dan pelaksanaan bahan binaan ini.
“Inovasi utama Sugarcrete™ adalah untuk mencabar salah tanggapan yang telah wujud bahawa biomaterial mempunyai prestasi struktur yang rendah dan mencipta bahan dengan kekuatan struktur yang mencukupi untuk menyokong diri,” kata Armor Gutierrez Rivas, Profesor Seni Bina Kanan. Seperti yang dijelaskannya, “Projek ini bermula sebagai sebahagian daripada penyelidikan yang dimaklumkan oleh pengajaran yang dijalankan sebagai sebahagian daripada Sarjana Seni Bina di University of East London (UEL), yang prihatin dengan penggunaan penyelesaian bangunan inovatif yang menangani isu tempatan. Semasa bekerja mengenai cadangan pembangunan semula di Silver Town di Royal Docks, kami terlibat dengan fabrik industri sedia ada di kawasan itu dan mula melihat produk sampingan sebagai alternatif pembinaan, termasuk produk sampingan daripada pengeluaran gula Tate & Lyle. Penerokaan awal telah diuji dan dioptimumkan menggunakan kemudahan tercanggih kami di Institut Penyelidikan Kelestarian (SRI) dan kemudiannya dilaksanakan sebagai Sugarcrete™ Slab dalam perkongsian kreatif dengan arkitek dari Grimshaw dan jurutera dari AKT II.”
Pada asasnya, Sugarcrete™ dicipta dengan menggabungkan ampas tebu dengan pengikat mineral. Produk akhir lebih ringan daripada bata tradisional dan hanya mempunyai 15-20% jejak karbonnya. Menggunakan sebahagian kecil daripada 30% daripada pengeluaran bagas global, Sugarcrete™ akan berpotensi untuk menggantikan sepenuhnya industri bata tradisional, menghasilkan penjimatan sebanyak 1.08 bilion tan CO2 (bersamaan dengan 3% daripada pengeluaran karbon dioksida global). Tebu mempunyai kadar pertumbuhan yang pantas dan sehingga 50 kali lebih cekap daripada perhutanan apabila ia melibatkan penukaran CO2 kepada biojisim, menjadikannya bahan keutamaan tinggi untuk mencapai pelepasan sifar bersih. Di samping itu, bahan itu mempunyai ciri-ciri struktur yang baik dan penebat, tahan api, mudah digunakan dengan buruh tidak mahir, dan mempunyai rantaian bekalan yang dipermudahkan kerana komposisinya yang ringkas.
Menurut Bamdad Ayati, Felo Penyelidik di Institut Penyelidikan Kelestarian UEL, “Proses pengeluaran Sugarcrete™ agak mudah dan menyerupai pembuatan blok konkrit konvensional. Ia melibatkan pembahagian bahan, pencampuran, tuangan dan pengeringan/pengawetan. Komponen pengikat adalah mineral berasaskan dan banyak tersedia di tempat yang mempunyai industri gula yang mantap. Seperti bahan binaan lain, cabaran pengeluaran berskala besar dikaitkan dengan kebolehubahan dalam bahan mentah mentah dari segi kandungan lembapan, saiz zarah, kekotoran yang tidak diingini, dll.”
Pasukan pembangunan, dengan kerjasama firma seni bina global Grimshaw, menggabungkan konsep geometri saling mengunci untuk meneroka kemungkinan baharu untuk aplikasi produk. Dicipta dan dipatenkan pada tahun 1699 oleh jurutera Perancis Joseph Abeille, kaedah saling mengunci telah dikaji semula oleh Amédée François Frézier pada tahun 1739 dan oleh Traité de Stéréotomie Truchet pada tahun 1737. Ia kemudiannya dibangunkan pada abad ke-21 oleh pelbagai pasukan penyelidik, termasuk Yuri Estrin Dyskin dan Giuseppe Falacara; Michael Weizmann; dan arkitek AAU Anastas bersama-sama dengan jurutera Maurizio Brocato. Konsep ini digunakan pada Sugarcrete untuk mencipta papak lantai komposit yang boleh dibongkar, boleh diguna semula dan tahan api, dirujuk sebagai ‘Sugarcrete™ Slabs’. Ini adalah sebahagian daripada siri prototaip yang bertujuan untuk membangunkan penyelesaian pembinaan inovatif yang boleh dilaksanakan, dibongkar atau dilanjutkan dalam struktur baharu dan sedia ada.
Projek ini menggunakan sistem saling kunci sebagai kit bahagian yang membolehkan struktur besar dibina menggunakan komponen yang kecil dan diskret tanpa memerlukan mortar. Disebabkan oleh timbal balik dan rangkaian daya teragih, sistem ini mengatasi pemasangan monolitik tradisional. Proses penuangan digunakan untuk meminimumkan sisa bahan dan membenarkan penggunaan semula acuan dan pengeluaran besar-besaran yang dipermudahkan, serta peluang Reka Bentuk untuk Pembuatan dan Pemasangan (DfMA).
Menurut Elena Shilova, Arkitek, Grimshaw & Andy Watts Pengarah Teknologi Reka Bentuk, projek itu menggunakan rantai alat digital lengkap untuk pembuatan, penyepaduan pengiraan bahan, reka bentuk parametrik dan pembuatan robotik. Proses ini bermula dengan memasukkan sifat bahan ke dalam alat analisis karbon digital untuk menilai jejak masing-masing. Model generatif kemudiannya digunakan untuk mengubah corak 2D menjadi geometri 3D komponen yang saling berkaitan. Menggunakan lengan robotik 6 paksi, model digital menjana laluan alat untuk mengarang acuan (selepas pengawetan dan pengimbasan 3D, sebarang penyelewengan dalam komponen telah dimasukkan semula ke dalam model digital). Set bantuan realiti tambahan telah digunakan untuk menguji jujukan binaan, yang membawa kepada pemasangan berskala besar. Selepas pemasangan, elemen seni bina telah diimbas secara tiga dimensi sekali lagi untuk penentukuran. Rantai alat digital ini membolehkan penciptaan sistem kit bahagian yang fleksibel dan boleh disesuaikan menggunakan bahan mampan ini, menyepadukan dunia digital dan fizikal serta mengguna pakai ciri unik bahan semula jadi. Seperti yang dinyatakan Elena, “Kami percaya bahawa teknologi boleh melakukan perkara itu: menggunakan bahan semula jadi, dengan ketidaksamaan, ketidaksempurnaan dan sifat buatannya melalui kuasa reka bentuk pengiraan dan fabrikasi lanjutan. Sebagai balasan, dengan mendayakan bahan tempatan, kami membolehkan rakyat dan masyarakat tempatan juga: kerana kemajuan teknologi tidak seharusnya eksklusif untuk seni bina kaca dan konkrit yang mahal.”
Penyelidikan Sugarcrete™ sengaja diterbitkan tanpa paten untuk menggalakkan pengeluar tempatan mengguna pakai bahan tersebut dan mengurangkan penggunaan simen. Seperti yang Alan Chandler, Pengarah Bersama Institut Penyelidikan Kelestarian di UEL menyatakan, “Dengan kerjasama Tate & Lyle Sugars, kami telah menjalankan carian paten dan menentukan di mana ampas tebu dalam pembangunan bahan binaan telah dipatenkan dan skop operasi kami. Kami membuat kesimpulan bahawa kami kerja adalah asli, dan kami boleh memfailkan paten, tetapi secara kolektif memutuskan untuk tidak melakukannya. Ini terutamanya tentang ingin berkongsi pandangan kami dengan, dan bukannya mengawal hasil daripada komuniti pengeluar di Global South. Keputusan kami untuk tidak paten adalah beretika dan bukannya daripada kewangan.”
Sesungguhnya, pertimbangan etika di sekitar inovasi dan rantaian bekalan adalah asas kepada reka bentuk projek, yang bertujuan untuk mewujudkan rantaian bekalan yang berdaya maju, adil dan teguh yang memastikan hasil yang saksama untuk pengeluar dan pengguna. Dengan berbuat demikian, ia bertujuan untuk menangani bukan sahaja pengurangan karbon tetapi juga kemampanan sosial dan alam sekitar. Pasukan itu juga telah mengenal pasti tapak di wilayah pengeluar gula di Selatan Global untuk mengembangkan lagi peluang pelaksanaan dan merancang untuk menguji prototaip dalam senario dunia sebenar tidak lama lagi.
Melalui pembangunan yang berhati-hati dan sedar, Sugarcrete membawa kita keyakinan tentang senario masa depan industri pembinaan, yang kesan negatif alam sekitar adalah ketara dan memerlukan tindakan yang berkesan (dan pantas). Seperti yang dijelaskan oleh Alan Chandler, “Etos inovasi bahan untuk menangani krisis iklim mesti mereka bentuk rantaian bekalan serta spesifikasi prestasi. Karbon berada di bahagian atas senarai; kita juga harus menyebut ketoksikan berhubung dengan kesihatan dan keselamatan dalam pembinaan Penggunaan ampas tebu dan produk biologi lain yang berkembang pesat dalam kombinasi dengan pengikat mineral lengai, bukan sahaja untuk lapisan penebat tetapi juga untuk struktur, mula menghapuskan rangkaian produk berasaskan bahan api fosil yang dicemarkan secara kimia dari tapak pembinaan. Ini secara langsung menangani keutamaan keselamatan Akta Keselamatan Bangunan semasa urutan pembuatan, pembinaan, perobohan, guna semula dan pelupusan.” Elena Shilova menyimpulkan dengan mengatakan bahawa “Melihat seluruh industri, kita boleh menemui banyak peluang untuk bahan tempatan dan mampan serta hasil sampingan pertanian/industri yang tidak digunakan. Bahan ini, yang mungkin tidak kelihatan glamor dan elegan, adalah teknologi tinggi baharu di hadapan kecemasan iklim. Kecemasan iklim memerlukan bahasa seni bina baharu untuk bahan seperti Sugarcrete™, untuk benar-benar menerima potensi mereka dan meraikannya, tanpa menyalut dan menyembunyikannya untuk rupa “moden”. Bahasa seni bina baharu ini dan perubahan dalam pemikiran akan akhirnya menjadikan bahan semula jadi menarik kepada pelanggan, meningkatkan permintaan dan menurunkan harga disebabkan oleh skala ekonomi.”
Pengiktirafan pendekatan inovatif Sugarcrete™ terhadap pembinaan mampan membawa kepada pencalonannya untuk anugerah Earthshot tahun ini, yang dikenali sebagai anugerah global terbesar untuk alam sekitar, yang meraikan penyelesaian inovatif yang memberi impak positif kepada planet ini. Untuk mengikuti perkembangan projek dan untuk maklumat lanjut, lawati laman web rasmi.
Sumber: АrсhDаilу
