Att konstruera byggnader av jord, så kallat terrassering, hör till mänsklighetens äldsta byggnadstekniker. Från det neolitiska Europas långgravar till inkafolkets terrassodlingar i Amerika finns det jordkonstruktioner som står kvar långt efter att de samhällen som skapade dem har gått till historien.
Nu vill en professor från University of Virginia lyfta in den här uråldriga byggnadstekniken i modern tid genom att använda experimentella metoder för 3D-utskrift. Med dessa metoder har det skapats ett helt nytt sätt att bygga levande väggar, det vill säga byggnader som är täckta med växter för att uppnå såväl funktionella som estetiska mål.
Vi har pratat med professor Ehsan Baharlou, som är en av projektets huvudforskare, om den spännande miljömässiga och kreativa potentialen hos den här gamla byggmetoden – och hur terrassering faktiskt skulle kunna göra en förvånande comeback i design- och byggbranschen.
En samarbetsprocess
Professor Ehsan Baharlou berättar att idén till att prova terrassering i ny utformning föddes genom samtal med kollegor vid olika institutioner på University of Virginia.
Han säger att en del av inspirationen till projektet kom från gruppens gemensamma fascination för terrasseringens historia och vad de såg som dess outnyttjade potential för helt nya former tack vare modern teknologi.
”Terrassering har förekommit i tusentals år”, säger Ehsan, ”men tack vare de stora framstegen inom 3D-utskrifter har vi upptäckt hur enkelt det är att skriva ut med de här materialen. Vår strategi var att försöka implementera nya funktioner i den här typen av utskriftssystem. Vi ville använda ett material med ett litet koldioxidavtryck och dessutom lägga till en metod som gjorde att vi genom att ge väggsystemet en extra funktion faktiskt kunde absorbera koldioxid ur atmosfären.”
Den metod som Ehsan Baharlou och hans team till sist valde innebär att man låter frön gro inuti materialet i de utskrivna väggarna. ”Vår idé var att skapa ett enda material som kunde stödja processen med groning och blomning”, säger han, ”genom en miljö med rätt fukthalt och temperatur. När fröna gror slår de rot och suger upp näring ur jorden – vilket innebär att de binder koldioxid ur atmosfären.”
Teknologiska framsteg och miljövinster
En av de mest intressanta aspekterna av att lägga till groende frön på en 3D-utskriven jordvägg var tanken att man skulle kunna få en byggteknik som redan var relativt miljövänlig att bli ännu mer koldioxidsnål.
”När vi använder lokala material så som vi gör när vi skapar jordväggar kan vi undvika koldioxideffekterna av transporter, bearbetning och många andra steg som ingår i konventionellt byggande och som orsakar de största koldioxidutsläppen”, säger Ehsan. ”Vår idé var att utveckla en process där man använder lokal jord från Virginia. Vi utförde en serie tester av jordens kvalitet innan vi tog fram våra biobaserade tillsatser och förberedde jorden för att vara utskrivbar. Förutom jordens goda egenskaper som byggmaterial slogs Ehsan också av den röda lerans estetiska möjligheter.
När materialet var framtaget behövde Ehsan och hans team komma fram till det bästa sättet att bygga med det. ”Vi bestämde oss för en metod med robotutskrift eftersom det gav oss extra stor kontroll över utskriftsprocessens precision och kvalitet”, säger han. ”Idén var från början att utnyttja konceptet att arkitektur är en tillämpad vetenskap. Vi började med små utskrifter och skalade sedan upp för att skapa större och större byggnader.” Nästa projekt på teamets lista är att göra utskrifter på plats för att återskapa University of Virginias ikoniska serpentinväggar, och många fler byggnader i framtiden.
För de flesta 3D-utskrivna byggnader använder man robotar till att blanda och skriva ut, men Ehsan och hans kollegor gav sin utrustning ytterligare en uppgift: att så frön. ”Vi skriver ut jord, blandar jorden, blandar i fröna och börjar sedan om processen från början igen”, säger han. ”Vi kan träna roboten att styra vilken sida av väggen som ska gro och vilken som är insidan, utan groning.”
Vid varje steg i upptäcktsprocessen såg Ehsan och hans kollegor till att idén om miljövänligt byggande stod i centrum. ”Vi ville skapa ett system som både kunde bli en del av en enkel byggprocess för att snabbt svara på behovet av bostäder och en del av återvinningskedjan och till och med återanvändning under material- och tillverkningsprocessen”, säger han.
Uråldrig teknik möter modern teknologi
Precis som folket i Anderna odlade gräs på sina stäpper för att göra den lösa bergsjorden stabilare, berättar Ehsan att frön som skrivs in i väggarnas konstruktion ökar deras hållfasthet och stabilitet.
”När man tittar på hur landskapsarkitektur traditionellt har använts valde man ofta ut växter som var särskilt bra på att förhindra erosion”, säger Ehsan. ”Vår idé var att vi också skulle använda plantering för att undvika erosion och öka stabiliteten hos de här 3D-utskrivna jordväggarna, som blir allt vanligare.”
Ehsan och hans kollegor hoppades att de genom att på ett kreativt sätt använda växter som vitklöver och andra tåliga ”mikroblad” skulle kunna bidra till ett minskat behov av kemiska tillsatser i 3D-utskrivna byggnader och ersätta dem med ett miljövänligare biobaserat material.
”Inom betongutskrifter använder man olika recept som man reproducerar om och om igen för att bygga anläggningar i olika samhällen”, säger Ehsan. ”Vår förhoppning var att utveckla vårt eget recept där man kunde använda en biobaserad materialtillsats för att öka stabiliteten och bidra till att skapa byggnader som håller länge.”
Ehsan säger att teamet behövde använda avancerade materialvetenskapliga tekniker för att skapa de här levande byggnaderna. ”Det var en utmaning att jobba med så många olika skikt som inte var fasta, och hålla koll på härdningstiden”, säger han. ”Vi var tvungna att se till att jorden hade rätt vattenhalt för att uppmuntra groning, samtidigt som vi fick materialet att stelna.”
Ehsan berättar också att teamet stötte på samma begränsningar som gäller för den befintliga 3D-utskriftsteknologin. ”Geometriskt sett finns det en gräns för hur mycket vi kan leka med utrymmet”, säger han. ”Vi valde att leka med tekniken genom att skapa texturer och mönster, samtidigt som vi höll koll på fuktnivåerna inom de utskrivna väggarna.”
Designprocessen inspirerades av den jordbaserade arkitekturens långa historia, som man utgick ifrån medan man blandade äldre designer med den banbrytande teknologin. ”Kopplingen mellan jord och arkitektur är ingenting nytt”, säger Ehsan.
