
© MIT Energy Initiative
01
废弃的树杈节点
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树杈是天然设计的结构节点,在树木中作为悬臂,由于其内部纤维结构,它们可能非常有效地传递力。 ——凯特琳·穆勒
该策略是如何将这些“废弃”材料作为结构部件用于建筑中来进行回收利用的呢?采用先进的数字和计算工具,可以将废弃的树杈分配到建筑设计的 Y 形节点中。这些分配方式可以最大限度地利用木质纤维的固有强度,然后在建筑师改变设计时立即重新分配。为了指导树杈的切割过程,研究人员使用了一种自定义的算法,可以计算出使树杈适合其指定节点所需的切割程度。总而言之,人们必须简单地按照说明进行操作:“计算机驱动的机器人加工对树杈进行调整和与标记,以便与直的木构件轻松组装。”在未来,该团队计划与更大的材料库合作,如多分支的树杈,并且纳入新的扫描技术。
© MIT Energy Initiative
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02
3D打印的菌丝体支柱
真菌是土壤中最丰富的微生物群体,从作为重要的食物来源到为植物提供养分,在生态系统中发挥着重要作用。认识到这些优势后,Blast Studio 已经开发出一种用废物和菌丝体(真菌的根系)3D 打印两米高的结构柱(被称为树柱)的方法。生产过程从收集废弃的咖啡纸杯开始,并将其切碎的碎片放入水中煮沸,来产生经过消毒的纸浆。与菌丝体混合后,形成了一种生物质糊状物,随后通过 3D 打印形成 10 个独立的模块,然后将其一个一个堆叠起来,并用更多的菌丝体融合在一起。
© Blast Studio
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03
藻类生长的石灰石
硅酸盐水泥(Portland cement)是最常见的水泥类型,由开采的石灰石制成,而石灰石在高温下燃烧,占了该材料温室气体排放的很大一部分。考虑到这一点,科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder )的一个研究小组创造了生物附着生长的石灰石,可能使水泥生产实现碳中和(甚至是负碳)。当领导生命材料实验室的 Wil V. Srubar 博士在珊瑚礁中观察到大自然如何能够从碳酸钙(石灰石的主要成分)中生长出自己的耐用、持久的结构时,就产生了这个想法。他与他的团队一起,开始培育球石藻(coccolithophore),这是一种单细胞藻类,通过光合作用,可以以矿物形式储存二氧化碳。利用阳光、海水和溶解的二氧化碳,这些微生物产生了地球上最大数量的碳酸钙。
© University of Colorado Boulder
如果全世界所有以水泥为基础的建筑都被替换为生物石灰石水泥,每年将有高达 20 亿吨的二氧化碳不再被排入大气层,还有超过 2.5 亿吨的二氧化碳将被从大气层中排出并储存在这些材料中。 ——科罗拉多大学博尔德分校,Kelsey Simpkins
通过这种方式,海藻生长的石灰石成为一种环保的替代品。而且,由于该方法涉及使用我们所熟知的混凝土,因此它已经可以大规模地用于结构应用。从本质上讲,它具有与混凝土相同的机械性能和承载能力,但有能力减轻传统水泥产生的许多有害环境影响。展望未来,接下来的步骤涉及增加产量以实现商业化,但可能性已经很明显:这种本土化的石灰石创造了一个将未来的结构转变为碳汇的机会,同时“改善空气质量,减少环境破坏,并增加世界各地对建筑材料的公平获取”。
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为了取代结构性排放密集型的材料,生物基替代品必须是价格合理且易于生产。但无论即将到来的挑战如何,它们都开启了无限的可能性;与新技术携手并进,将这些转化为更健康的建筑环境只是时间问题。
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