IL SISTEMA DI IRRIGAZIONE A BASE DI ALGHE SARÀ IL PRIMO DI UNA NUOVA GENERAZIONE DI “ARCHITETTURE VIVENTI?”
I ricercatori della British University e del Cosign Group con sede in Egitto hanno stampato in 3D un filamento carico di alghe in un sistema di irrigazione dell’acqua montabile sul tetto.
Costruito per affrontare le grandi quantità di acque reflue prodotte dalle unità di condizionamento dell’aria del paese, il dispositivo tubolare a forma di vaso filtra e ridistribuisce tali sottoprodotti, innaffiando la sua vita vegetale chiusa. Date le sfide poste dai cambiamenti climatici, gli scienziati vedono la loro facciata come un’alternativa più circolare alle superfici in vetro convenzionali e la prima di una nuova linea di “architettura vivente”.
“In Egitto, durante il caldo estremo in estate, i condizionatori d’aria producono un’enorme quantità di acque reflue in uscita, causando gravi danni alle facciate degli edifici”, ha spiegato il team nel loro articolo. “[Il nostro] documento presenta una soluzione di prodotto innovativa a base di alghe, che mira a riutilizzare queste acque reflue come elemento di facciata del paesaggio autoirrigante che funge da sistema di irrigazione”.
Poiché i cambiamenti climatici iniziano a causare fluttuazioni estreme della temperatura in tutto il mondo, i paesi cercano sempre più di identificare fonti di energia più pulite e materiali da costruzione più sostenibili. Tuttavia, coloro che vivono nelle grandi città spesso cercano di affrontare questi cambiamenti termici attraverso l’uso di unità di condizionamento dell’aria “HVAC” ad alta intensità energetica, che aggravano il problema pompando acqua inquinata.
Nella capitale egiziana Il Cairo, famosa per la sua umidità durante l’estate, gli scienziati hanno identificato i sistemi di aria condizionata che perdono come un problema particolare, poiché spesso non vengono riparati causando danni all’architettura. Per combattere questo, il team suggerisce che le alghe, un prodotto di scarto biologico che dicono sia “disponibile fastidiosamente” lungo il Nilo, possono essere riutilizzate come base circolare per la costruzione di unità di riciclaggio dell’acqua.
In passato sono stati costruiti dispositivi simili noti come pannelli fotobioreattori di alghe o ‘PBR’, che utilizzano piante per assorbire i raggi del sole e ridurre il calore di un edificio, prima di riutilizzare questa energia per coltivare lo stesso verde, ma la complessità e la mancanza di la regolamentazione relativa a tali dispositivi ha finora impedito la loro più ampia adozione nella capitale egiziana.
Utilizzando la stampa 3D, d’altra parte, i ricercatori ora credono che sia possibile superare questi inconvenienti e costruire PBR esteticamente gradevoli come prova del concetto per ciò che chiamano “costruzione di edifici rigenerativi”, che sono in grado di raccogliere e purificare le acque reflue dalle unità AC, regolando termicamente gli edifici allo stesso tempo.
Dopo aver modellato il proprio sistema di irrigazione con il software di progettazione generativa Rhino , il team lo ha stampato in 3D utilizzando le macchine Ultimaker 2 e Monoprice MP Select Mini . In pratica, hanno scoperto che il modo migliore per raggiungere questo obiettivo era produrre prima un prototipo di PLA, prima di utilizzarlo per identificare i parametri ideali per creare un’unità a base di alghe senza alcun supporto.
Dopo aver raggiunto questo obiettivo, gli scienziati hanno continuato a stampare in 3D un prototipo di 40 x 20 cm da un materiale interamente bio, composto da biopolimeri e alghe, sviluppato dal laboratorio di ricerca e sviluppo Atelier LUMA nel 2017. Il progetto finale del team prevedeva un tubo esterno per la raccolta di AC rifiuti, che è stato modellato per favorire la fluidità dell’acqua, mentre il suo tubo interno è stato costruito per raffreddare questi liquidi nel momento in cui sarebbero stati necessari per l’irrigazione.
Per valutare la funzionalità della loro “architettura vivente”, i ricercatori l’hanno sottoposta a un test di radiazione solare simulata. Ancora una volta, utilizzando la piattaforma Rhino, il team è stato in grado di calcolare l’impatto dell’esposizione del proprio dispositivo pieno d’acqua all’intenso calore del Cairo durante la metà di luglio, scoprendo che era in grado di assorbire i raggi del sole, riducendo i livelli di radiazione termica da 316,43. fino a 80,71 kWh/m 2 .
Se convertito in pannelli per edifici, i ricercatori ritengono quindi che il loro sistema potrebbe non solo aiutare a ridurre la dipendenza delle persone dall’aria condizionata, ma anche ridurre il consumo di energia. Pur ammettendo che saranno necessari ulteriori test di analisi costi-benefici prima che i loro dispositivi possano essere ridimensionati in modo efficace, suggeriscono anche che in futuro la stampa 3D sarà fondamentale per sbloccare progetti più complessi con potenziale di utilizzo finale.
“[Abbiamo] dimostrato la possibilità di stampare in 3D un sistema di irrigazione su piccola scala che può quindi essere ridimensionato come facciata verde bio-reattiva per una crescita autocontrollata su edifici a scala urbana”, ha concluso il team in la loro carta. “Il futuro della biostampa 3D consentirà a chiunque di personalizzare e stampare in 3D qualsiasi elemento utilizzando qualsiasi tipo di materiale semplicemente come ‘fare il pane’”.
Necessaria per la crisi climatica in continuo peggioramento, la stampa 3D viene sempre più adottata per consentire la costruzione di edifici meno dipendenti dalla climatizzazione convenzionale. Proprio il mese scorso, la UTS School of Architecture ha collaborato con BVN Architecture per stampare in 3D un’unità di condizionamento dell’aria con il 90% in meno di carbonio incorporato rispetto al solito.
Allo stesso modo, gli ingegneri di Microlight3D stanno attualmente sviluppando un nuovo materiale di stampa 3D microstrutturato, che potrebbe eventualmente consentire la costruzione di edifici “autoraffreddanti”. Lavorando come parte del programma Future and Emerging Technologies (FET) dell’UE , l’azienda mira a combattere il fenomeno dello spreco di calore noto come “isole di calore urbane”.
Altrove, artisti del calibro di BigRep e il braccio di stampa 3D di BASF Forward AM hanno lanciato un materiale per casseforme in calcestruzzo , progettato per ridurre gli sprechi di costruzione e sbloccare progetti più complessi. Mirate alle attuali applicazioni per uso finale, le aziende affermano che il loro filamento consente di erigere edifici complessi a una “frazione del costo [attuale]”.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Materia delle acque reflue: dalle alghe alle bio-alghe in plastica stampata in 3D elemento di facciata ” , che è stato co-autore di Deena El-Mahdy e Ahmed Khaled Youssef.
