Nie ma i nigdy nie było lepszego projektanta niż natura. Wiedzą o tym architekci, którzy coraz odważniej kopiują rozwiązania wypracowane przez miliardy lat ewolucji.

Z biologicznego punktu widzenia algi to wyjątkowo interesujące organizmy: nie dość, że rosną bardzo szybko, podwajając swoją masę nawet kilka razy w ciągu dnia, to w dodatku nie są zbyt wymagające w hodowli – potrzebują jedynie dwutlenku węgla i wody. Mając te cechy na uwadze, niemieccy inżynierowie postanowili zrobić z nich użytek. Zaprojektowali i wybudowali w Hamburgu pierwszy na świecie prawdziwie energooszczędny dom zasilany energią wytwarzaną przez glony. Czterokondygnacyjny budynek o nazwie BIQ (Bio Intelligence Quotient) ma fasadę z żywych alg umieszczonych w starannie zaprojektowanych panelach. Glony przekształcają energię słoneczną dużo efektywniej niż najbardziej zaawansowane panele słoneczne. Zebrany miąższ w postaci biopaliwa zasila generator budynku, dzięki czemu konstrukcja nie potrzebuje zewnętrznych źródeł zasilania. Co ciekawe, ruchoma fasada zapewnia jednocześnie izolację oraz cień w słoneczne dni.

Eksperci są przekonani, że biomasa z wodorostów to obiecujące źródło energii i w niedalekiej przyszłości coraz częściej będzie się po nie sięgać. A to tylko jeden z tysięcy pomysłów, do których inspiruje nas przyroda. Nikt nie ma wątpliwości, że biomimikra, czyli kopiowanie natury, to przyszłość współczesnej architektury.

Betonowe kwiaty

– Dziś budynek to już nie tylko swego rodzaju maszyna, w której zwykły kawałek cegły czy kamienia zaczyna być urządzeniem, ale organizm, który żywo reaguje na wszelkie zmiany otoczenia – mówi prof. Jerzy Suchanek, dziekan Wydziału Architektury Politechniki Poznańskiej. – A gdzie szukać inspiracji, jeśli nie w przyrodzie? – pyta ekspert. By zrozumieć, dokąd zmierza współczesna architektura, wystarczy podeprzeć się kilkoma innowacyjnymi przykładami z ostatnich lat.

Jedną z pierwszych architektonicznych ekstrawagancji stworzyli w 1972 roku architekt Günther Behnisch i inżynier Frei Otto, autorzy kompleksu olimpijskiego powstałego z okazji letnich igrzysk w Monachium. Nikt przed nimi nie odważył się wykonać zadaszenia ze szkła akrylowego na taką skalę. Tymczasem Behnisch i Otto inspirowali się… pajęczyną. Zgodnie z jej wzorem stalowe liny oparte na masztach stały się konstrukcją, która podtrzymuje ogromne szklane połacie dachów. Słynny „Zeltdach” o powierzchni 75 tys. m kw. do dziś jest ulubionym przykładem wykładowców architektury. Łatwo sobie wyobrazić, jaką sensację wzbudzał blisko pół wieku temu.

Z pewnością nie mniejszą niż kompleks biurowo-handlowy Eastgate Center w stolicy Zimbabwe – Harare – autorstwa Micka Pearce’a. Ogromny gmach ukończony w 1996 roku ma nowoczesny system wentylacji i chłodzenia wzorowany na kopcach termitów. Dzięki odpowiedniej cyrkulacji powietrza, regulowanej za pomocą szybów wentylacyjnych, udaje się zachować wewnątrz stałą pożądaną temperaturę. Ta innowacja pozwoliła zmniejszyć koszty zużycia energii o 90 proc. w porównaniu z budynkami o tych samych rozmiarach.

Z kolei londyński biurowiec zwany Ogórkiem – The Gherkin, ma podwójną fasadę oraz zmyślny system wentylacji grawitacyjnej, który prowadzi powietrze z dolnych kondygnacji na szczyt, chłodząc wnętrze i wymieniając zużyte powietrze. Podobnie chłodzą swoje ule pszczoły, które w upalne dni ustawiają się przy wlocie i wachlując skrzydełkami, wtłaczają dołem chłodniejsze powietrze do wnętrza.

Rewolucyjne spojrzenie na architekturę przynosi Wuhan New Energy Center w Chinach. Ukończona w 2013 roku budowla to gigantyczny kwiat lilii. Wysoki na 140 metrów kolos rozszerza się ku górze, tworząc taras, na którym umieszczono elektrownię słoneczną. Na środku znajduje się wąska wieża przypominająca pręcik lilii, a na niej turbiny wiatrowe. Nawet deszczówka spływająca z dachu się nie marnuje i trafia do zbiornika umieszczonego w budynku. Tam jest wykorzystana do chłodzenia pomieszczeń. Budynek wytwarza tyle energii, że pomaga zasilać dziewięciomilionowe miasto Wuhan.

Holenderscy architekci z biura Grontmij i Soeters van Eldonk architecten, którzy kosztem 50 mln dolarów wybudowali „energetyczną lilię”, wieszczą erę miast wzorowanych na takich rozwiązaniach. I wcale nie są w tym odosobnieni. Na uwagę zasługuje choćby projekt parasoli solarnych w Abu Zabi, które inspirowane były kwiatami słonecznika. Parasole rozkładają się w ciągu dnia, chroniąc ziemię przed upałem. W nocy składają się, ogrzewając powietrze nagromadzoną energią. To jeden z elementów mającego powstać do 2020 roku energooszczędnego miasta. Z kolei naukowcy z Biomimicry Guild i architekci z firmy HOK wpadli na pomysł, jak nie marnować naturalnych zasobów. W jednym z indyjskich miast w taki sposób uzdatnili fundamenty budynków, by te gromadziły wodę deszczową, podobnie jak czynią to drzewa.

Zdaniem prof. Jerzego Suchanka ludzkość od zawsze podpatrywała przyrodę i starała się kopiować jej rozwiązania. Na ile nam się to udawało, zależało wyłącznie od rozwoju nauki i technologii. To dlatego równie intensywne prace co na placu budowy prowadzone są w laboratoriach.

Biomorficzna architektura 

– Dzisiejsza architektura zbyt często staje się biomorficzna, zamiast być organiczna. Chodzi o to, by nie skupiać się na samej formie zaczerpniętej z przyrody, ale kopiować całe procesy. Gdybyśmy potrafili przenosić całe struktury ze świata przyrody, byłoby idealnie – mówi prof. Krzysztof Rostański z Wydziału Architektury Politechniki Śląskiej. To dlatego poznawanie zjawisk zachodzących w naturze na poziomie nanocząstek przynosi nowe pomysły, które są adaptowane m.in. w budownictwie. Dało to początek inżynierii materiałowej.

Jedno z pierwszych rozwiązań, które udało się naukowcom skopiować, oparte było na prostej obserwacji kwiatu lotosu. Jego liście, mimo że rośnie na mokrych terenach, nigdy nie są brudne i wilgotne. W laboratorium starano się odkryć mechanizm samooczyszczania kwiatu, poszukując związku między chropowatością powierzchni a hydrofobowością. Kopiując jego teksturę, stworzono samoczyszczące się powierzchnie, które dziś stosujemy przy produkcji farb elewacyjnych i dachówek.

Obecnie kilka zespołów stara się skopiować wzór muszli abalone (ze względu na wielowarstwową strukturę i dużą odporność na pęknięcia) oraz rozgwiazdę Ophiocoma wendtii, której opancerzony korpus dzięki układowi mikrosoczewek tworzy jedno wielkie oko pozwalające szybko dostrzec niebezpieczeństwo.

Autor: Kamil Nadolski

To tylko fragment tekstu opublikowanego na łamach dodatku Gazety Wyborczej – Nauka dla Każdego. Cały  artykuł dostępny jest w papierowym wydaniu gazety.

Warto przeczytać:

Mario Ludwig, Architekci natury, czyli genialne budowle w świecie zwierząt, przeł. E. Kochanowska, Znak Horyzont, Kraków 2018.