Kiana Buchberger
لقد وجّه السعي وراء مواد أقوى وأخف وزنًا وأكثر متانة الهندسة المعمارية قبل وقت طويل من وجود البوليمرات أو ألياف الكربون. يمكن العثور على أحد أقدم الأمثلة واسعة النطاق للمواد المركبة في سور الصين العظيم، حيث تم مزج الحجر والطوب الطيني والألياف العضوية مثل القصب وأغصان الصفصاف لإنشاء هيكل مرن ودائم. تكشف هذه التقنيات المبكرة عن حدس خالد.. المواد المتميزة، عند دمجها بعناية، تنتج خصائص لا يمكن تحقيقها بواسطة أي عنصر منفرد. بينما يواجه قطاع البناء ضغوطًا بيئية ملحة، يتم إعادة النظر في هذا الحدس من منظور الاستدامة، مع استكشاف المهندسين المعماريين والمهندسين للمواد المركبة الحيوية والمعاد تدويرها والهجينة، المصممة ليس فقط للأداء ولكن أيضًا للدائرية والمسؤولية البيئية.
المواد المركبة واسعة الاستخدام، مثل البوليمرات القائمة على البترول والمعززة بألياف الزجاج أو الكربون، دخلت الهندسة المعمارية لأول مرة عبر صناعات الطيران والسيارات التي ركزت على الكفاءة والدقة. وقد سمحت مجموعتها من الخفة والقوة والمقاومة للمهندسين المعماريين بمتابعة أشكال وامتدادات لم تكن المواد التقليدية لتقدمها بسهولة. ومع ذلك، فإن إنتاجها يستهلك الكثير من الطاقة، ويعتمد على موارد غير متجددة، ولا يزال إعادة تدويرها يمثل تحديًا، بينما ينتهي المطاف بالعديد منها في مدافن النفايات، مما يساهم في بصمة كربونية عالية. على الرغم من كونها مثيرة للإعجاب من الناحية الفنية، إلا أن المواد المركبة القياسية تقدم مفاضلات بيئية لا يمكن لقطاع البناء تجاهلها بعد الآن.
مواد تنمو وتتطور
تبرز المواد المركبة المستدامة أو الدائرية كبديل، حيث تدمج الألياف الحيوية المنشأ، والبلاستيك المعاد تدويره، أو المواد الهجينة المصممة لإعادة الاستخدام، أو التحلل البيولوجي، أو قابلية إعادة التدوير. تحافظ هذه المواد على مزايا المواد المركبة واسعة الاستخدام، الخفة والقوة وقابلية التشكيل، مع تقليل التأثير البيئي والتوافق مع مبادئ الاقتصاد الدائري. المواد المركبة الحيوية، على وجه الخصوص، تحظى باهتمام متزايد.. يمكن دمج الألياف الطبيعية مثل القنب، الكتان، الجوت، الخيزران، والميسيليوم “الفطريات” مع الراتنجات النباتية أو البوليمرات المعاد تدويرها لإنتاج مواد خفيفة الوزن، ذات كفاءة حرارية، ومرنة.
تُظهر العديد من المشاريع التجريبية إمكاناتها. يستكشف “كوخ الميسيليوم” من تصميم Yong Ju Lee Architecture الشبكات الفطرية باستخدام قوالب مصنعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد الروبوتية، مما يخلق ألواحًا عازلة ذات قوام طبيعي. وبالمثل، يجرب مختبر Matter Matters مكونات الألياف النباتية من نفايات الطعام، موضحًا كيف يمكن للمواد المركبة الحيوية أن تنتقل من النماذج الأولية إلى عناصر معمارية وظيفية محتملة. يستخدم جناح “المادة النامية” للمهندس المعماري هينينغ لارسن، الذي عُرض في أسبوع ميلانو للتصميم، كرات معيارية مزروعة من الميسيليوم، مما يوضح كيف يمكن للأنظمة البيولوجية توليد مكونات بأقل قدر من الطاقة المجسدة. ومن الأمثلة الأخرى الناشئة الهيمبكريت “خرسانة القنب”، المصنوعة من قشور القنب والجير. بينما قد لا تنافس المواد المركبة الحيوية بعد ألياف الكربون أو الزجاج في القوة المطلقة، فإن الحلول الهجينة التي تجمع بين الألياف الطبيعية والاصطناعية تمكن المهندسين المعماريين من الموازنة بين الأداء والمسؤولية البيئية.
التجديد وإعادة الاستخدام.. المركبات الدائرية كأدوات للتحول
توسع المركبات المعاد تدويرها هذا النهج، مانحة حياة جديدة للمواد المهملة والخارجة عن الخدمة. وهذا له أهمية خاصة للتجديد والترميم. فمع حاجة المباني القائمة إلى التعزيز، أو التحسينات الحرارية، أو الإضافات خفيفة الوزن، توفر المركبات الدائرية فرصة للتدخل بأقل تأثير على الهيكل الأصلي. في العديد من المدن، أصبح التجديد استراتيجية مركزية لخفض انبعاثات الكربون وتقليل الحاجة إلى الإنشاءات الجديدة كثيفة الكربون. إن الدقة والقدرة على التكيف للمركبات الحيوية والمعاد تدويرها تجعلها مناسبة للتعديلات الدقيقة والترميمات الحساسة، بينما تضمن قابليتها لإعادة التدوير أن الإضافات الجديدة لا تصبح عبئًا على الصيانة أو الهدم المستقبلي.
لقد أثبتت المركبات القياسية بالفعل فعاليتها في مثل هذه المشاريع.. فخفتها تقلل الحاجة إلى أساسات إضافية، ومتانتها تخفض متطلبات الصيانة، وتوافقها مع التصنيع المسبق يسمح بتدخلات أسرع وأنظف. من تعزيز الخرسانة الموجودة إلى إضافة طبقات واجهة عالية الأداء، تدعم هذه المواد التحديثات التي تحافظ على المباني وتحسنها بدلاً من استبدالها. يمكن للمهندسين المعماريين تشكيل الألواح والأصداف والهياكل الخارجية في منحنيات متصلة وأسطح ديناميكية وأنماط بارامترية، محققين بذلك الكفاءة الهيكلية والشكل التعبيري على حد سواء.
مع تقدم الأبحاث وتزايد الأمثلة المبنية، قد تعيد المركبات المستدامة تشكيل ليس فقط كيفية بناء المباني، بل أيضًا كيفية تطورها بمرور الوقت. إنها تمكّن ثقافة بناء تتداول فيها المواد بشكل مستمر، مما يقلل من التأثير البيئي بينما يوسع الإمكانيات التعبيرية والشكلية للهندسة المعمارية. على الرغم من أن اعتمادها على نطاق واسع في الهندسة المعمارية لا يزال في طور الظهور، إلا أن التطورات في الاختبارات والشهادات والإنتاج الصناعي تشير إلى أن المركبات التجريبية اليوم توحي بإمكانات متزايدة باطراد لتطبيق أوسع في المستقبل القريب.
المصدر: arch daily