Công nghệ sinh học và công nghệ xanh: Thế giới vật liệu mới cho kiến ​​trúc bền vững

Vật liệu xây dựng và quá trình xây dựng chiếm 11% lượng phát thải khí nhà kính. Trong những năm tiếp theo, ngành công nghiệp kiến trúc và kỹ thuật xây dựng có thể ứng dụng những công nghệ mới góp phần hạn chế biến đổi khí hậu. Việc đánh giá lại các vật liệu xây dựng được xem là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình này, theo trang ArchDaily.

Vật liệu sinh học, có khả năng tự phát triển, tự tạo ra năng lượng và tự phục hồi, đang là đích đến của nhiều nhà nghiên cứu. Đây được xem “biên giới” tiếp theo trong sinh học và khoa học vật liệu, có khả năng mang lại một loại kiến trúc mới thân thiện với môi trường hơn.

Mặc dù sự đổi mới trong các lĩnh vực này vẫn còn xa so với việc sử dụng thương mại chính thống, song vẫn hứa hẹn sẽ thay đổi đáng kể những tác động của ngành xây dựng đối với môi trường trong tương lai.

>>> Xem thêm: Vật liệu sinh học, yếu tố giúp định hình xu hướng kiến trúc bền vững trong tương lai

Thay thế sản xuất truyền thống bằng công nghệ sinh học

Tại Đại học Colorado Boulder, Phòng thí nghiệm Vật liệu Sống đã nghiên cứu một loại vật liệu xây dựng mới không chứa xi măng và có thể được tái chế hoàn toàn.

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng vi khuẩn lam, vi sinh vật màu xanh lục tương tự như tảo để phát triển và sản xuất xi măng sinh học giúp cô lập carbon dioxide (CO2).

Bằng cách khai thác sự phát triển theo cấp số nhân của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu đã phát triển ra các khối vật liệu sáng tạo dành cho xây dựng, thể hiện một phương pháp sản xuất tiềm năng mới thay thế cho bê tông như thường thấy hiện nay.

Ứng dụng vật liệu tự sửa chữa giúp tiêu thụ ít tài nguyên hơn

Bê tông là một thành phần xây dựng chịu trách nhiệm cho gần 9% lượng khí thải carbon toàn cầu. Do đó, nhiều nỗ lực nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm các giải pháp thay thế cho bê tông truyền thống, song song đó là xem xét lại quy trình sản xuất hoặc tìm giải pháp để giảm nhu cầu.

Tại Học viện Bách khoa Worcester, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại bê tông tự phục hồi, sử dụng một loại enzyme biến CO2 trong khí quyển thành các tinh thể canxi cacbonat (CaCO3), giúp bịt kín các vết nứt theo quy mô milimet và ngăn ngừa sự hư hại thêm cho vật liệu.

Không giống như các thí nghiệm với bê tông tự phục hồi bằng cách sử dụng vi khuẩn, quá trình này nhanh hơn và không gây ra bất kỳ vấn đề nào liên quan đến an toàn sinh học.

Thử nghiệm thực tế và các ứng dụng kiến trúc bền vững

Các nhà khoa học sinh học từ Đại học Northumbria cùng các kiến trúc sư, nhà thiết kế và kỹ sư từ Đại học Newcastle đã tiến hành phát triển công nghệ sinh học giúp tạo ra các tòa nhà đáp ứng với môi trường của chúng.

Nghiên cứu tập trung vào việc sản xuất các vật liệu thiết kế sống có thể tự chuyển hóa chất thải của chúng, giúp giảm ô nhiễm môi trường, làm cho quá trình xây dựng hiệu quả hơn và thậm chí tạo ra năng lượng thay thế cho điện năng.

Để kiểm tra những phát hiện ở quy mô xây dựng, sáng kiến nghiên cứu đã xây dựng một cấu trúc thử nghiệm trong khuôn viên Đại học Newcastle để giúp tái tạo một không gian nội bộ. Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với các vật liệu, phát triển các quy trình để chuyển đổi rác thải sinh hoạt thành nhiệt và năng lượng.

Mặt khác, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Thiết kế Tích hợp tại Đại học Bắc Carolina Charlotte đã phát triển một hệ thống mặt tiền vi tảo có thể thích ứng để cải thiện chất lượng không khí trong nhà và sản xuất năng lượng tái tạo thông qua các bộ phản ứng quang học tích hợp.

Vài ví dụ trên cũng đã vẽ nên một cái nhìn toàn diện về xu hướng kiến trúc bền vững trong tương lai. Những nghiên cứu này mở ra con đường hướng tới một thế giới vật liệu mới và hứa hẹn mang đến một cấp độ bền vững hơn trong kiến trúc.