持続可能な建築環境の形成におけるバイオミミクリーの役割

May 22, 2023

人類は建築環境に関して大きな持続可能性の問題を抱えています。 自然は多くの解決策を持っています。

デジリー・イゼクソーン & スリーヤ・ラグナサン著

2023 年 5 月 12 日

メビウス プロジェクトは、私たちがあまり必要としないものや廃棄物を取り出し、それをもっと必要なもの、つまり地元産の低炭素で栄養価の高い食品に変えることによって、食品生産業界に革命を起こすことに専念しています。 ビジュアライゼーション: フィリッポ プレヴィターリ

[GreenBiz は、クリーン経済への移行に関するさまざまな視点を公開しています。 この記事で表明された見解は、必ずしも GreenBiz の立場を反映しているわけではありません。]

自然は、人間が複雑な課題を解決する方法を学ぶのに 38 億年も早くスタートしました。 人間は何千年もの間、紀元前 6000 年の古代インドの岩を削った建築からゴシック様式の大聖堂に至るまで、建築環境の複雑さと課題を解決するために自然界を模倣してきました。

都市化、工業化、そして無制限の経済成長が私たちの世界にどのような影響を与えているかがますます認識されるにつれ、私たちは持続可能性の解決策を自然に求めなければなりません。

現代の建築技術は材料を大量に消費し、環境汚染を引き起こしています。土地システムの変化の約 4 分の 1、世界の温室効果ガス排出量の 40% の原因となっています。 そしてパリと同じくらいの面積の地域が毎週建設されているので、私たちはもっと改善する必要があります。

最新の気候変動に関する政府間パネルの報告書は、さらに悲惨な警告を発し、気候変動緩和における建築環境の重要な役割を訴えています。 建設業界には、より回復力のある自然に優しい経済を形作る力があり、自然は私たちにその方法を教えてくれます。都市レベルから建物設計レベル、材料やコンポーネントのレベルに至るまで、学ぶべき事例が豊富にあります。

メビウス プロジェクトの未来的な外観の温室は、まさに都市が今必要としているもの、つまり廃棄物処理から水道システムに至る都市のインフラ システムを、閉ループ循環経済アプローチを通じて管理する方法を示しています。

このプロジェクトの作成者であるイグアナ アーキテクツは、これをオークの木に倣ってモデル化しました。オークの木は、材料、エネルギー、水などの生産資源を再利用できる可能性を秘めた自然の素晴らしい例の 1 つであり、したがって閉ループ システムとして機能し、資源を節約します。 自然の生態系を模倣することで、メビウスは水処理、エネルギー生成、廃棄物管理を再考します。 たとえば、生物廃棄物は地元産の食品に変換され、フードマイレージが削減されます。あるいは、温室用の電力を生成するためにメタンに変換されます。

多くの都市、特に乾燥した地域の都市では、独自の食料を植えることに苦労しています。 サハラ森林プロジェクトは、砂漠の生命のための自然の革新から学び、地球上で最も過酷な環境の一つで生命を創造しようとしています。 研究者らは、ナミビアの霧ウバハムシがそのような乾燥した環境でどのように生き延びるかを研究し、霧や風からの水滴を引き寄せて集めて水を飲んでいることを発見した。 カブトムシの親水性の殻により、年間 1 センチメートルしか水を受け取らない気候でも生き延びることができます。 この発見に基づいて、海水冷却温室のアイデアが生まれました。

それだけではありません。ソーラーパネルは、鏡から反射された光を受け取るように配置され、指数関数的な速度で太陽の電力を収集します。 このプロジェクトを支援する建築会社エクスプロレーションは、2.4エーカーのパイロットプロジェクトを立ち上げ、その成功は「[148エーカー]の温室を持つ施設で、現在カタールに輸入されているキュウリ、トマト、ピーマン、ナスをすべて供給できる」と主張するほどだ。 」 このプロジェクトは規模を拡大し、ヨルダンとチュニジアで成功裏に実施されました。

単一の生き物が私たちに教えることはたくさんありますが、生態系全体も同様です。 生物学的群集の構造が時間の経過とともに進化する生態学的継承の概念に触発され、ヤン・クドリッカと彼のチームは、リオの低所得者居住区ファベーラ・ダ・ロシーニャを再生する計画を思いついた。 彼の計画は、地域を垂直レベルで組織し、1階を店舗、診療所、その他のサービス、中間層を生活空間、屋上を遊び場、野外映画館、庭園とするというものだった。 これにより、上にある山と下の都市によってスペースが制限されているため、拡張することはできず、「上に」拡張する必要がある混雑したエリアのスペースの使用が最適化されます。 このプロジェクトでは、既存の建物を取り壊して新しい建物を建てるのではなく、その構造を再生することも目指しており、これにより材料を節約し、汚染を最小限に抑えることができます。

エデン プロジェクトは、聖書のエデンの園にインスピレーションを得た巨大温室で、シャボン玉に似せて設計されました。 画像提供：Unsplash

アントニオ ガウディからバックミンスター フラー、フライ オットーに至るまで、著名な建築家は、建物を構想する際に自然からインスピレーションを得てきました。 エッフェル塔も人間の大腿骨の構造に基づいていると言われています。 バイオミミクリーはしばらくの間建築家の頭の中にありましたが、現在は新たなレベルで探究されています。

最近では、一見壊れそうなものからインスピレーションを得ています。 エデン プロジェクトは、聖書のエデンの園にインスピレーションを得た巨大温室で、シャボン玉に似せて設計されており、完全に自己発熱するように太陽の当たる場所に最適に配置されています。 トンボの羽は、鋼片を組み立てる最良の方法のインスピレーションとなり、場所から場所への輸送に必要な炭素排出量が少ない軽量構造を可能にしました。

軽量化は構築環境の設計における主な関心事であり、より少ないリソースでより多くのことを実現します。 麻や竹は傑出した選択肢ですが、アワビの殻からインスピレーションを得ることもできます。 化学的には、その組成は黒板チョークと似ていますが、両者の間には重要な構造上の違いがあります。貝殻の炭酸カルシウムのディスクが層になる方法により、その構造が 3,000 倍強くなります。 ディスクを模倣することで、半分の体積の材料で強力な構造を作成できるため、建設時に未使用の材料を使用する必要性が減ります。 これらのアワビのディスクに触発されて、科学者たちは、コストを削減しながらインフラストラクチャの耐用年数を延ばすことができる曲げ可能なコンクリートの開発に取り組んでいます。

Shutterstock/Cloudpost 経由の画像

私たちは顕微鏡レベルまで絞り込んで、自然が他にどのようなトリックを仕掛けているかを知ることができます。 たとえば、蓮の葉には、乾燥した状態を保つためのワックス状のコーティングで覆われた小さな毛が生えています。 蓮の葉の構造は、水や汚れをはじき、建物のメンテナンスの必要性を軽減する外部エリアの保護コーティングにインスピレーションを与えました。 雨が降ると、水滴が転がり落ち、途中で汚れを拾います。 これにより、通常は有毒で環境に悪影響を与える可能性がある保護仕上げの必要性が減少します。

石灰石を生成するバクテリアは、建物の寿命を延ばしながらメンテナンス費用を数百万ユーロ削減するインスピレーションとしても役立ちました。 デルフト工科大学の研究者であるヘンドリック・ヨンカーズ氏は、骨が壊れた後に自ら再生する仕組みに魅了され、これを建築環境での再生に変換したいと考えました。 彼は、特定のバクテリアが石灰石を生成し、時間の経過とともにコンクリート構造物に影響を与える隙間や亀裂を埋めることができることを発見しました。

自然は、持続可能な都市のための都市計画を導き、個々の建物を形作り、さらには材料革新のミューズとして機能するために利用できます。 私たちはすでにソリューションの広範なライブラリを持っています。あとはそれらを大規模に展開するだけです。

建築環境が及ぼす影響を考慮すると、自然を傷つけるのではなく、自然と調和する方法で建築することに真剣に取り組む時期が来ています。 バイオミメティックデザインは決して再生可能な建築環境を実現するための聖杯ではありませんが、インスピレーションの源になる可能性があります。 私たちは自分たちを最も知的な種だと思いたがりますが、母なる地球にはそれ以上の経験があり、無料の知的財産を喜んで共有します。

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