Из чего будут строить дома будущего?

Когда мы говорим о домах будущего, мы представляем высокие стеклянные небоскребы, неоновые дома и квартиры, напоминающие соты пчел.

Судя по современным тенденциям, этим футуристическим мечтам не суждено сбыться. Человечество возвращается к истокам и начинает строить из старых строительных материалов, но с использованием биоинженерии и технологий.

В этой статье рассказываем о том, почему вновь появляются деревянные города, как традиционный бетон делают более экологичным и почему дома будущего могут быть живыми. 

---

Деревянные дома 

Древесина — один из традиционных природных строительных материалов, из которого были построены многие европейские города в средневековье.

Деревянные дома являются культурным и историческим наследием многих стран, но в последние несколько столетий древесину в строительстве использовали гораздо меньше. При всей своей твердости и надежности, у дерева есть главный минус — легкая воспламеняемость, которая привела ко многим великим пожарам в истории. Несмотря на это, ученые выдвигают дерево как перспективный экологический материал современности. 

Преимущества древесины с экологической точки зрения обширны. В первую очередь, дерево — возобновляемый ресурс, а значит при рациональном использовании запасы планеты не будут истощены. Помимо этого, любые отходы от производства и строительства можно переработать в других индустриях, не загрязняя при этом окружающую среду. 

По сравнению со сталью или цементом, углеродный след древесины ниже из-за меньших выбросов углекислого газа во всех этапах использования. Более того, даже готовые здания из дерева продолжают поглощать углекислый газ. В среднем, 1 м³ дерева впитывает 1 тонну углекислого газа — это эквивалент сжигания 350 литров бензина.

Чем больше дерева человечество будет использовать в современных постройках, тем меньше углекислого газа будет попадать в атмосферу и ухудшать парниковый эффект. 

Однако древесина легко воспламеняется. На данный момент существует химическая обработка дерева, которая помогает решить эту проблему. Блок древесины опускают под большим давлением в огромный сосуд с химикатами, которые проникают глубоко в структуру. При контакте с высокой температурой, эти химикаты будут выделять водяные пары и невоспламеняющиеся газы, что позволит сохранить целостность самого бруска и здания. 

Технологию строительства из дерева уже активно применяют в Финляндии. В Хельсинки есть свой Деревянный Город — это целый район, построенный из древесины. Удача такого проекта в Финляндии обусловлена тем, что страна на 75% покрыта лесом. И, несмотря на вырубку лесов, их площадь с годами только увеличивается благодаря разумному восстановлению ресурса. Важное условие экологичности древесины — ее возобновляемость, поэтому Деревянный Город можно считать прорывом в экологических постройках современности. 

Бетон из пыли 

Бетон — сильный и крепкий материал, который применяется почти во всех постройках. Вследствие этого, цемент, будучи главным ингредиентом бетона, является вторым самым используемым веществом на планете. Человечество ежегодно производит около 4 млрд тонн цемента. При этом в атмосферу выделяется 2,8 млрд тонн углекислого газа — это 4-8% всех выбросов. Несмотря на негативное влияние на планету, человечество не готово отказаться от этого долгосрочного материала, поэтому ученые фокусируются на создании альтернативного состава бетона, чтобы сделать его более экологичным.

Одним из перспективных ингредиентов является летучая зола. Это легкий остаток сгорания угля в промышленности, очень похожий на пыль. Несмотря на безобидный вид, летучая зола несет в себе много тяжелых металлов и оксидов, поэтому попадание ее в природу опасно как и для планеты, так и для человека. В западных странах около 43% летучей золы перерабатывается в различных индустриях, в Казахстане — только 8%. Если же применять эту золу в дальнейшем при создании бетона, то коэффициент переработки значительно вырастет, а опасные вещества будут «пойманы» в твердом материале. К тому же бетон с летучей золой сильнее и крепче традиционного.

Несмотря на то что экологичный бетон — это объединение двух продуктов, которые загрязняют окружающую среду по отдельности, эта комбинация решает несколько экологических проблем одновременно. Во-первых, переработка угольной золы избавляет атмосферу и природу от токсичных веществ, так как оказываясь в бетоне они становятся замурованными в твердой структуре. Во-вторых, сниженный спрос на цемент сократит потребление природных ресурсов для его производства, что также снижает и выбросы углекислого газа в год. С экономической точки зрения, бетон с летучей золой весьма выгоден, так как угольная зола — дешевый общедоступный ресурс. 

Пока что в большинстве коммерческих марок заменяют только 25% цементной массы на летучую золу, хотя есть и особые виды, где заменяют уже 50%. Вполне возможно, что в ближайшем будущем большинство бетона будет с угольной золой.

Пока человечество продолжает жечь уголь, бетон с золой будет наиболее распространенной экологической альтернативой традиционному материалу. 

Живые кирпичи

Еще один перспективный строительный материал будущего — грибы, а именно их «корневая» вегетативная система — мицелия. Визуально мицелий похож на тонкие волокна, которые обволакивают пищу грибов и прорастают вглубь.

Таким образом, кирпичи можно создавать, подсаживая грибы к различным остаткам сельского хозяйства: соломе, початкам кукурузы, рисовым оболочкам. Далее колонии позволяют расти в течение нескольких недель в специальной форме.

Полученный блок очень легкий и похож на застывшую пену, но при этом достаточно крепкий и прочный для своего веса, а также водостойкий и огнеупорный. При этом комбинации разных видов грибов и  растительных отходов создают мицелиевые кирпичи с уникальными свойствами и характеристиками. Пока что еще рано говорить о домах полностью построенных из грибов, но ученым уже удалось создать грибную изоляцию и напольные плиты. 

Экологичность производства заключается в том, что грибы служат хранилищем для углерода: вместо сжигания, сельскохозяйственные отходы замуровывают в кирпичах. Помимо этого, мицелиевые блоки биоразлагаемые и могут быть переработаны в энергетический ресурс. Использование такого строительного материала сократит количество строительных отходов, а значит и загрязнение окружающей среды. 

Живой мицелий имеет два преимущества, которые не встречались в строительных материалах до этого. Во-первых, при повреждениях можно создать условия для роста мицелия и просто «зарастить» дыру. И хотя в этом есть очевидная экономическая выгода, это несет пользу и планете из-за отсутствия выбросов и траты ресурсов. Во-вторых, опыты над мицелием показали, что грибы имеют подобие нервной системы и ощущают определенные изменения в окружающей среде. Учёные надеются, что эту способность можно использовать в создании технологий умных домов. Оба эти преимущества могут оптимизировать строительство домов будущего, но пока что необходимо больше исследований.

Обратная сторона живой натуры мицелия — риск разложения. Чем больше пищи поглощает мицелий, тем быстрее начинается процесс его разрушения. Это влечет большие риски для строительства, так как здание может попросту разрушиться через несколько лет после строительства. Но ученые обнаружили, что при определенных условиях мицелий впадает в спячку. В таком состоянии грибы остаются живыми, но процесс разложения начинается значительно позже. А значит при должном уходе срок жизни здания увеличится.

Впрочем, эта особенность может обернуться и плюсом. Если строить здания со сроком работы в несколько лет, то пытаться отсрочить разложение мицелия нет смысла. Ближе к окончанию срока службы мицелию будут позволять поглотить здание полностью. В этом случае даже не придется тратить энергию и ресурсы на снос постройки: достаточно дать грибам время, и они полностью переработают его в полезные вещества для почвы. 

источник: theverge.com

На данный момент мицелиевые дома — амбициозная идея, которую начинают медленно воплощать в реальность. Пока что наиболее высокая и грандиозная постройка из грибов — это скульптура Hy-Fi, которая находится в Нью-Йорке перед музеем современного искусства. Уже сейчас мицелий тестируют в различных аспектах строительства, и возможно однажды мы все будем жить в живых домах.