Ispirato alla natura, il Padiglione Biorock è un edificio a zero emissioni di carbonio in cui la forma segue l'abbondanza
"La progettazione di questo progetto non si è limitata a dare forma allo spazio, ma è stata la pioniera di un modo fondamentalmente diverso di fare architettura. Non stiamo solo progettando un oggetto statico, ma guidando un processo dinamico e vivente, creando un'architettura che si integra con gli ecosistemi marini e addirittura li promuove".
Adam Holloway, architetto di progetto
"I principi del biorock e il modo in cui lo creiamo offrono una prospettiva davvero nuova su come raccogliere materiali più abbondanti per produrre strutture nuove e a basse emissioni di carbonio. Che è assolutamente ciò che dobbiamo fare per decarbonizzare la nostra industria".
Ed Clark, direttore, Arup
"Il Padiglione Biorock sarà la prima volta che un edificio sarà cresciuto in modo paragonabile ai processi biologici di autoassemblaggio con materiali abbondanti a livello locale. Ora stiamo capendo molto meglio come cresce il biorock e come possiamo controllarlo per produrre un'estetica davvero bella per questo edificio".
Michael Pawlyn, Direttore, Architettura di esplorazione
"Immaginando di essere in piedi sul palcoscenico come un performer, di guardare le forme sinuose e di avere la sensazione che la stanza ti restituisca la sua forza: la leggerezza e la curvatura di questo spazio saranno così favorevoli. Sarete in grado di interpretare la sala in modo molto diverso. Dobbiamo modellarlo. Non vediamo l'ora di modellarlo e sarà davvero emozionante quando sarà finito".
Andy Hayles, socio amministratore, Charcoalblue
Biomimetica: imparare a progettare come la natura
Il Padiglione Biorock è una proposta realistica che prevede la crescita di un edificio in acqua di mare attraverso l'elettrodeposizione di minerali su una struttura leggera in acciaio. Una volta cresciuto e trasportato in un luogo urbano, l'edificio funzionerà come spazio performativo per conferenze.
"Le strutture biologiche spesso crescono secondo schemi relativamente semplici. La progettazione computazionale ci rende molto più facile imitare questi schemi e avvicinarci alla base funzionale delle strutture biologiche. È proprio questa l'essenza della biomimetica: capire la funzione e imitarla per raggiungere livelli di efficienza dei materiali simili a quelli delle strutture biologiche".
Michael Pawlyn
"Ispirato alla geometria delle conchiglie, il nucleo è una struttura metallica conduttiva. Guardando più da vicino il modello: abbiamo progettato una guarnizione apollinea personalizzata, un tipo di frattale. Questo ci permette di suddividere in modo intelligente la superficie, riducendo al minimo il metallo necessario e garantendo al contempo che il telaio resista in modo efficiente alle forze di trazione all'interno della struttura."
Adam Holloway
"La forma delle conchiglie è molto efficiente dal punto di vista materiale, perché hanno questa doppia curvatura che permette loro di resistere alla pressione. In questo caso, la pressione del mare o altre forze che vengono esercitate sulla creatura che vive nella conchiglia. E resistono a ciò grazie alla pura compressione della conchiglia. Quindi, la geometria del guscio è specifica per quel caso di carico".
Ed Clark
"Uno dei materiali da costruzione più economici in circolazione è il gesso. E il più gessoso, ovviamente, è la barriera corallina. E viene prodotta in mare, dove c'è un sacco di materia prima. Quindi ha senso, forse, realizzare un edificio e utilizzare questa meravigliosa fonte di materia prima".
Professor Julian Vincent
La natura rappresenta un'immensa fonte di soluzioni progettuali altamente raffinate da cui possiamo imparare
CaCO3 Mg(OH)2
Carbonato di calcio e magnesio
"L'aspetto davvero innovativo del Padiglione Biorock è che stiamo facendo crescere un edificio. Ci sono uno o due edifici che sono stati coltivati, ma quelli provengono da piante. Per quanto ne so, questa è la prima volta che un edificio viene fatto crescere da minerali. Questa è l'essenza del processo biorock: si può mettere un telaio d'acciaio molto leggero in acqua e poi, facendo passare una piccola corrente elettrica, si ottiene un accumulo di minerali sull'acciaio attraverso l'elettrodeposizione".
Michael Pawlyn
"Una volta immersa, facciamo passare una corrente sicura e a basso voltaggio attraverso questa rete. Inizia l'elettrolisi, che porta i minerali dell'acqua di mare a precipitare e solidificarsi sul telaio. Questa "pietra" non è un semplice riempimento, ma è progettata per funzionare strutturalmente in compressione, irrigidendo progressivamente l'intero guscio man mano che cresce, lavorando con la rete metallica di tensione all'interno".
Adam Holloway
"In biologia si assiste a una crescita adattativa: ad esempio, se un albero si trova in una zona ventosa, cresce contro il vento, opponendosi alla direzione prevalente del vento. Sia in termini di geometria, di forma, ma anche di come il materiale si forma sul tronco e sui rami durante la crescita per resistere a quella forza. Potremmo applicare lo stesso ragionamento al Padiglione Biorock, in modo da progettare la struttura metallica su cui viene coltivato il biorock per favorire l'accrescimento del materiale nei punti in cui sappiamo che le sollecitazioni saranno maggiori, o anche mettere un estensimetro su quella struttura mentre lo coltiviamo e incoraggiare il biorock a formarsi nei punti in cui misuriamo le sollecitazioni elevate durante il processo di crescita".
Ed Clark
Un deposito calcareo si forma per via elettrochimica quando un metallo collegato a una fonte di energia elettrica viene immerso in acqua di mare. Il carbonato di calcio agisce direttamente come un serbatoio di carbonio, mentre l'idrossido di magnesio sequestra il carbonio attraverso ulteriori interazioni con la CO₂.
"Penso che il biorock abbia il potenziale per essere utilizzato nell'edilizia tradizionale in diversi modi. È possibile coltivare strutture su misura, ma dato il tempo necessario per far crescere una struttura in biorock, potrebbero esserci buone opportunità per coltivare componenti standard in biorock. Pannelli per pareti, travi per tetti, altri tipi di componenti strutturali che potrebbero essere coltivati in anticipo e poi impiegati nei progetti edilizi".
Ed Clark
"Pensate a cosa significa questo per la fabbricazione. L'edilizia tradizionale prevede il trasporto di materiali e l'assemblaggio di componenti, spesso con un notevole dispendio di energia e di rifiuti. In questo caso, il materiale primario viene reperito in loco dall'oceano e la struttura cresce attivamente da sola".
Adam Holloway
"Il biorock può essere coltivato praticamente ovunque in acqua di mare. Si potrebbero coltivare unità di biorock come mattoni o pannelli prefabbricati e assemblarli in un edificio più convenzionale. In sostanza, si tratta di utilizzare materiali disponibili. Una delle cose che si vedono spesso in biologia è che gli animali non spendono molti sforzi per portare i materiali a grandi distanze. Essi mettono la loro ingegnosità evoluta a disposizione dei materiali esistenti sul posto e ne creano qualcosa di meraviglioso".
Michael Pawlyn
"Il Padiglione Biorock provocherà e promuoverà diversi tipi di performance. La maggior parte degli artisti cambierà il modo di esibirsi in base al luogo in cui si trova. Se si tratta di un violinista solista che suona in una grande sala da concerto, suonerà in un certo modo. Se si trova in uno spazio cameristico intimo, suonerà in un altro modo. Quindi questo fa parte del territorio. L'interesse che credo susciti il Padiglione Biorock è che sarà la prima volta che qualcuno si esibirà all'interno di una struttura organica. Nessuno sa bene quale sarà la risposta dell'artista, se non che si creerà un nuovo tipo di performance che nessuno ha mai visto prima".
Andy Hayles
Il padiglione Biorock
Un edificio a zero emissioni di carbonio dove la forma segue l'abbondanza
Trascrizione
Adam Holloway Progettare questo progetto non significava solo dare forma allo spazio, ma anche sperimentare un modo radicalmente diverso di fare architettura.
Michael Pawlyn Le strutture biologiche spesso crescono secondo schemi relativamente semplici. La progettazione computazionale ci rende molto più facile imitare questi schemi e avvicinarci alle basi funzionali delle strutture biologiche.
Ed Clark Quindi le forme biologiche come questa conchiglia sono super eleganti perché strutturalmente sono super efficienti. Il mollusco che ha creato questa conchiglia ha accumulato il carbonato di calcio per creare questo scudo protettivo. E questo richiede energia.
Michael Pawlyn L'aspetto veramente innovativo del Padiglione Biorock è che stiamo facendo crescere un edificio. Ci sono uno o due edifici che sono stati coltivati, ma quelli provengono da piante. Per quanto ne so, questa è la prima volta che un edificio viene fatto crescere da minerali. È questa l'essenza del processo biorock: si può mettere in acqua un telaio d'acciaio molto leggero e poi, facendo passare una piccola corrente elettrica, si ottiene un accumulo di minerali sull'acciaio attraverso l'elettrodeposizione.
Adam Holloway Una volta immerso, facciamo passare una corrente sicura a basso voltaggio attraverso questa rete. Inizia l'elettrolisi, che porta i minerali dell'acqua di mare a precipitare e solidificarsi sul telaio. Questa "pietra" non è un semplice riempimento, ma è progettata per funzionare strutturalmente in compressione, irrigidendo progressivamente l'intero guscio man mano che cresce e lavorando con la rete metallica di tensione all'interno.
Michael Pawlyn L'aspetto positivo di questo approccio è che stiamo utilizzando materiali abbondanti, stiamo costruendo un edificio a bassissimo consumo energetico e stiamo sottraendo il carbonio all'ambiente per imprigionarlo in una forma di edificio.
Ed Clark Nell'ambiente costruito, abbiamo strutture a guscio che sono efficienti e belle per le stesse ragioni. La sfida con le strutture a guscio che realizziamo tradizionalmente è quella di dover utilizzare un'enorme quantità di materiale come cassaforma per creare la geometria curva. A volte ce ne dimentichiamo quando calcoliamo il carbonio incarnato della struttura che abbiamo creato. Ma il bello del processo biorock è che non c'è bisogno di quella cassaforma, perché la struttura viene creata e coltivata in un ambiente in cui la galleggiabilità e l'acqua che circonda ciò che si sta coltivando aiutano a creare la forma senza alcun materiale aggiuntivo.
Adam Holloway Questo passaggio dall'assemblaggio all'accrescimento è radicale per l'architettura. Stiamo passando dall'assemblaggio di componenti alla coltivazione diretta della struttura, guidando la crescita minerale naturale sulla base del nostro progetto geometrico. Questo ci costringe a ripensare i vincoli progettuali, i cicli di vita dei materiali e persino il nostro rapporto con l'ambiente in cui costruiamo.
Andy Hayles La cosa meravigliosa del Biorock Pavilion è che è il fulcro di questi principi fondamentali tra l'artista e il pubblico. Non è abbellito, non è un enorme teatro d'opera. Si ritorna ai principi di questa relazione. Così come ci si può riunire intorno a un fuoco da campo per condividere una storia o appoggiarsi a una candela sul tavolo di un pub per ascoltare un racconto da un amico, o ascoltare qualcuno che parla nella piazza di un villaggio. Nel Padiglione Biorock siete riuniti attorno a quel crogiolo centrale di conversazione e parentela.
Mentre cerchiamo di decarbonizzare l'industria edilizia, i produttori teatrali, gli artisti teatrali, i musicisti - tutti cercano di ridurre le loro emissioni di carbonio. E poter esibirsi in un edificio costruito con questo obiettivo sarà assolutamente fantastico per tutti gli artisti del mondo.
Michael Pawlyn L'intenzione è che quando sarà completamente cresciuto lo faremo galleggiare in superficie, lo metteremo su una chiatta e poi lo porteremo in un centro città: si potrebbe immaginare che venga ormeggiato davanti alla Tate Modern di Londra o alla Biennale di Venezia e che la gente possa usarlo come padiglione temporaneo per le performance.
Il padiglione Biorock
Come la biomimetica potrebbe risolvere il problema del cambiamento climatico?
Trascrizione
Michael Pawlyn La biomimetica spesso comporta la formulazione di domande come "Come farebbe la biologia a raccogliere l'acqua nel deserto?". Il punto di partenza di questo progetto è stato quello di utilizzare la biomimetica per porre una domanda davvero impegnativa. Ovvero: "Come potrebbe la biomimetica risolvere il problema del cambiamento climatico?".
Credo che uno degli indizi a riguardo provenga dai dati del nucleo di ghiaccio di Vostok. Questi sono stati utilizzati da Al Gore nel suo film e mostrano come per centinaia di migliaia di anni la CO₂ atmosferica e la temperatura abbiano seguito lo stesso andamento. Per poi aumentare in modo esponenziale dopo la rivoluzione industriale. E questa è la parte su cui tutti si concentrano. Ma se si guarda a sinistra, si può vedere che per tutto il periodo precedente alla Rivoluzione industriale la CO₂ e la temperatura hanno oscillato all'interno di questa fascia stabile, per cui sembra che ci fosse una sorta di meccanismo correttivo in gioco.
La spiegazione più convincente riguarda i coccoliti. Questi microrganismi marini sviluppano scheletri di carbonato di calcio e, quando muoiono, cadono sul fondo dell'oceano e diventano calcare. Quando i livelli di CO₂ sono aumentati nell'atmosfera, si sono verificate fioriture di coccoliti e il carbonio è stato trasferito dall'atmosfera alla litosfera, mantenendo l'equilibrio.
Credo che la conclusione che se ne può trarre è che la natura risolverebbe la sfida del cambiamento climatico creando più cose dal carbonio atmosferico. È proprio su questo che stiamo lavorando a Exploration: come far crescere edifici e materiali. Stiamo seguendo due approcci principali. In primo luogo, la stampa 3D con materiali di origine biologica come la cellulosa e il PLA. Come abbiamo fatto per la stampa dei tavoli della mostra. In secondo luogo, l'utilizzo di Biorock, un metodo per far crescere strutture in acqua di mare utilizzando l'elettrodeposizione di minerali su un telaio d'acciaio.
Biorock è stato sviluppato da Wolf Hilbertz e Tom Gore. Abbiamo lavorato con Tom a degli esperimenti in Qatar. Utilizzando Biorock per controllare l'incrostazione nei tubi durante la crescita dei materiali. Questi approcci ci permettono di approssimare il modo in cui i materiali crescono in biologia. Crescono dal basso verso l'alto e spesso in forme piuttosto complesse che raggiungono alti livelli di efficienza strutturale.
Julian Vincent Biologo Uno dei materiali da costruzione più economici in circolazione è il gesso e molti animali sono fatti di gesso. E il più gessoso di essi, ovviamente, è la barriera corallina. È fatta nel mare, dove c'è molta materia prima. Quindi, forse, ha senso costruire un edificio nel mare e utilizzare questa meravigliosa fonte di materia prima.
Naturalmente è necessaria una struttura su cui formarsi e, poiché stiamo parlando di una sorta di cristallizzazione - che richiede una superficie - più ampia è la superficie che si può fornire, più velocemente l'edificio sarà in grado di crescere.
Michael Pawlyn Far crescere un edificio è una cosa piuttosto impegnativa. E in genere, quando si sperimenta in architettura, il tipo di edificio più semplice è una specie di padiglione. La nostra proposta è di far crescere una piccola struttura che possa essere utilizzata come sede di conferenze.
Abbiamo osservato la morfologia delle conchiglie e dei coralli e abbiamo esplorato come sviluppare una forma geometrica che racchiudesse una colonna e che fosse generata da alcuni dei principali punti di partenza funzionali. Avevamo bisogno di un banco di sedute rastremate per il pubblico, di un piccolo palcoscenico e di un modo per entrare e uscire. Il progetto si è sviluppato dapprima verso una sorta di anfiteatro con tettoia e poi verso un involucro completo, con gli stessi materiali per pareti, pavimento, sedute e tetto.
Adam Holloway Architetto di progetto: Siamo partiti dall'esame dell'inclinazione delle poltrone e dal modo in cui questa poteva essere integrata in uno spazio più continuo che unisse l'ingresso e l'auditorium. Abbiamo quindi cercato superfici matematiche che avessero proprietà visive, di visione e di continuità, in grado di collegare i due spazi ma di fornire una barriera. Una barriera visiva e acustica tra i due spazi.
Michael Pawlyn Abbiamo lavorato principalmente con un software di progettazione computerizzato 3D e abbiamo verificato regolarmente lo sviluppo del progetto producendo modelli 3D. Questo è stato fondamentale per capire come funzionavano le forme e gli spazi complessi e per coinvolgere il resto del team. Abbiamo lavorato con un piccolo gruppo composto dal biologo Julian Vincent, dall'ingegnere strutturale Ed Clark di Arup e dai consulenti teatrali Charcoal. e i consulenti teatrali Charcoalblue.
Julian Vincent Per quanto riguarda la biomimetica, sono un biologo. È il mio punto di partenza. Mi interessa molto il modo in cui funziona la natura ed è la funzione che mi piace trasportare nella tecnologia.
L'architettura mi ha sempre affascinato, quindi l'opportunità di provare l'architettura come contesto in cui avevo letto un po' di cose, ma niente di pratico, è stata colta al volo. L'ho colta al volo. E le idee di Michael sono deliziose.
Michael Pawlyn La prossima fase consisterà nell'ottenere i finanziamenti per un prototipo in scala, nell'effettuare ulteriori test sul Biorock e quindi nel perseguire il finanziamento su scala reale.
Ci piacerebbe che fosse costruito. Esistono pochissimi esempi di strutture coltivate. E in genere sono state realizzate con piante viventi. Non mi risulta che nessuno abbia mai fatto crescere un edificio a partire da minerali. E sono convinto che ricavare più cose dal carbonio atmosferico diventerà uno degli strumenti chiave di cui abbiamo bisogno per affrontare il cambiamento climatico e ridurre i livelli di CO₂ nell'atmosfera.
Il padiglione Biorock
Invitato a partecipare alla 19. Mostra Internazionale di Architettura de La Biennale di Venezia dal titolo "Intelligens. Naturale. Artificiale. Collective", a cura di Carlo Ratti