Eduardo Souza
إن الخط الفاصل بين الفن والحرفة، والإبداع والوظائفية، والتعبير الشخصي والمتطلبات المجتمعية أو الصناعية هو خط تسير فيه الهندسة المعمارية بحذر شديد. تتشكل هذه الازدواجية بشكل متزايد من خلال الحاجة الملحة إلى معالجة التحديات البيئية. في طليعة هذا التطور توجد المواد وأنظمة البناء، وهي اللبنات الأساسية للتصميم والتنفيذ. تاريخيًا، اعتمدت الهندسة المعمارية على المواد الخام الطبيعية مثل الخشب والحجر والمعادن، والتي حددت المساحات المبنية ولكنها غالبًا ما أجهدت النظم البيئية. يبدو أن هذا التخصص اليوم يمر بتحول عميق، ينتقل من مجرد التخفيف من الآثار السلبية إلى تعزيز تجديد الكوكب بنشاط.
من المواد المتجددة التي تدمج علم الأحياء والهندسة إلى مبادئ الاقتصاد الدائري التي تعيد تعريف استخدام الموارد، والأساليب الهجينة التي تمزج بين الأساليب التقليدية والتكنولوجيا المتطورة، تعمل هذه الابتكارات على إعادة تشكيل المخطط البيئي المبني. في هذه المقالة، نلخص التطورات الرئيسية لهذا العام في المواد وأنظمة البناء، ونعرض كيف أنها تدفع الهندسة المعمارية نحو مستقبل مستدام. سواء كان ذلك من خلال المواد التي تحتجز الكربون، أو الأنظمة المصممة للتفكيك وإعادة الاستخدام، أو التقنيات التي تدمج الطبيعة مع الهندسة، فإن هذه التطورات تؤكد الدور الأساسي الذي تلعبه المواد وأنظمة البناء في خلق عالم متجدد ومرن وواعي بالموارد.
التجديد.. البناء مع الطبيعة
تتطور الهندسة المعمارية إلى ما هو أبعد من مجرد تقليل تأثيرها البيئي – فهي بدأت في العطاء. المواد المتجددة هي في طليعة هذا التحول، مما يمكن المباني من التكيف: التنفس، والتجديد، والمساهمة في التوازن البيئي. هذه التطورات، التي ربما بدت ذات يوم وكأنها خيال علمي، أصبحت الآن حقيقة واقعة، حيث تمزج بين أحدث الأبحاث والتكنولوجيا والاستدامة والتصميم المبتكر. من الواجهات الضوئية التي تنظف الهواء إلى المركبات القائمة على الفطريات التي تنمو لتشكل أشكالًا وظيفية، تعمل هذه المواد على سد الفجوة بين الهندسة والنظم البيئية الطبيعية.
خذ الفطريات على سبيل المثال. هذه المادة القابلة للتحلل الحيوي والمقاومة للحريق، والمشتقة من هياكل جذور الفطريات، بدأت بالفعل في استبدال عناصر البناء التقليدية في وحدات بناء معيارية. وهي لا تقتصر على المشاريع المتطورة، توجد بالفعل أمثلة حيث يتم استخدامها في عزل ميسور التكلفة، أو ألواح صوتية، أو حتى أثاث ذاتي النمو يمكن تحويله بالكامل إلى سماد عضوي عند عدم الحاجة إليه. أو ضع في اعتبارك الواجهات القائمة على الطحالب، الجدران الحية التي تلتقط ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين، وتحول المباني إلى “رئات حضرية” وتعمل بصمت وفعالية لمكافحة التلوث الحضري. توفر المواد المسترطبة أيضًا إمكانيات رائعة، مصممة للاستجابة بشكل طبيعي للتغيرات في الرطوبة، وتفتح وتغلق تلقائيًا دون أي مدخلات للطاقة، مما يخلق منازل ومدارس جيدة التهوية وفعالة من حيث الطاقة. حتى الهياكل الصغيرة يمكن أن تتكيف ديناميكيًا مع الظروف الجوية، مما يحسن الراحة مع تقليل استخدام الطاقة. تقوم الأسمنتات الحيوية بإصلاح الشقوق ذاتيًا، مما يطيل عمر الهياكل، بينما يوفر الخشب أو الأسمنت المزروع في المختبر بديلاً متجددًا لإزالة الغابات. معًا، لا تعالج هذه التطورات التحديات المحلية فحسب، بل توفر أيضًا حلولًا قابلة للتطوير لمستقبل أكثر استدامة.
ومع ذلك، لا يزال التبني الواسع النطاق لهذه المواد يواجه تحديات، مثل التكاليف الأولية المرتفعة، والقيود التكنولوجية، والحاجة إلى دمج أفضل في سلاسل توريد البناء. ومع ذلك، فإن المبادرات الرائدة تثبت بالفعل أنه يمكن تحويل المواد التجريبية إلى حلول قابلة للتطبيق، خاصة في المشاريع التي تجمع بين الدعم الحكومي والبحث العلمي والطلب المتزايد على الممارسات المستدامة. هذه المواد، بعيدًا عن كونها وعدًا بعيد المنال، تمثل انتقالًا ملموسًا وتدريجيًا نحو العمارة الحية، المباني التي لا تتعايش مع البيئة فحسب، بل تجددها بنشاط، ولا تعيد تعريف الهندسة المعمارية فحسب، بل تعيد التفكير في كيف يمكن للإنسانية أن تنسجم مع الطبيعة في كل جانب من جوانب الحياة.
الارتقاء إلى مستوى التحدي الدائري
تحول الاقتصاد الدائري إلى مناهج أكثر تطوراً، مما يمهد الطريق لنماذج جديدة في التكامل التكنولوجي وفهم أعمق لعمليات المواد وتكوينها، وتجنب المركبات غير الصحية مثل المواد البلاستيكية الدقيقة. عزز هذا التقدم إجراء تحليل دقيق وتوثيق مفصل من خلال جوازات سفر المواد التي تصف مصدرها ومحتواها واستخداماتها المستقبلية المحتملة. في ضوء ذلك، تم ترسيخ مفهوم “تصميم دورة الحياة اللانهائية” كمبدأ أساسي، مما أدى إلى تفكير مستمر.. كم مرة يمكن إعادة تدوير شيء ما؟ في حين أنه من غير المرجح أن يقدم العام القادم إجابة نهائية، فإن العديد من المشاريع تتبنى استراتيجيات التجديد وإعادة الاستخدام الديناميكي كركائز أساسية، مما يعزز اتباع نهج مستنير ومستدام لإدارة المواد والمباني الحالية بدلاً من هدمها.
ستتحول عمليات الهدم إلى عمليات استراتيجية، بدلاً من أن تختفي تمامًا. في السنوات القادمة، سيعطي المهندسون المعماريون الأولوية لتصميم الهياكل المحسنة للتصنيع المسبق والتفكيك السهل، بالاعتماد على أنظمة عدم الترابط التي تستخدم تقنيات خالية من المواد اللاصقة، أو أدوات التثبيت الميكانيكية، أو التوصيلات المغناطيسية لتمكين عمليات الهدم الذكية. هذا التحول يقود إلى ظهور سوق جديدة.. “الاقتصاد” في المواد، مدفوعة بتقنيات مثل رسم خرائط المواد المدعومة بالذكاء الاصطناعي وبدعم من مراكز مخصصة لإدارة المواد الدائرية.
بينما نخطو إلى مستقبل الهندسة المعمارية، يجب أن تتطور سير العمل لدينا، مسترشدة بعقلية تتجاوز البناء. لن تكون التسليمات التقليدية، الخطط والأوراق الفنية وتقارير الاستدامة، كافية بعد الآن. يجب علينا صياغة إطار عمل شامل يتوقع تقريبًا كل مرحلة من مراحل دورة حياة المبنى. يمكن أن يشمل هذا النهج خطط هدم استباقية وأنظمة تصنيف قوية. هل يمكننا أن نتوقع كيف سيتم إعادة استخدام الأخشاب في مبنى بعد 60 عامًا من الآن أو كيف سيتم إعادة استخدام غالبية المواد في كتلة بناء؟ هل يمكن أن يضع هذا الأساس لمستقبل لا تصبح فيه المواد نفايات أبدًا؟
طاقة منخفضة للغاية، تأثير حضري كبير
يعد تقليل الطاقة المتجسدة في المباني إلى مستويات منخفضة للغاية هدفًا رئيسيًا لمدن المستقبل، حيث من المتوقع أن يظل البناء الصناعي السريع والكفاءة الاقتصادية المحركين الرئيسيين للتنمية الحضرية. في هذا السياق، أثبتت المواد منخفضة التأثير أنها محورية. توفر البدائل مثل الخشب المعتمد والتربة المدكوكة والخيزران وحتى القنب بالفعل خيارات مستدامة نظرًا لقابليتها للتجديد ومتطلبات المعالجة الدنيا. على عكس المواد الأكثر استخدامًا اليوم، الخرسانة والصلب والبلاستيك، فإنها لا تعتمد على درجات الحرارة العالية أو العمليات الكيميائية كثيفة الاستهلاك للطاقة، مما يقلل بشكل كبير من تأثيرها البيئي. ومع ذلك، هل تكراراتها الحالية قابلة للتطوير بدرجة كافية لتلبية متطلبات هذه الصناعة سريعة الخطى؟ لكي تكتسب هذه المواد أهمية في بيئة صناعية، فإن البحث والابتكار المستمر ضروريان لتسهيل اعتمادها على نطاق واسع. يجب أن تصبح الشهادات البيئية، على الرغم من المخاوف العرضية بشأن دقتها وفعاليتها، جزءًا لا يتجزأ من سلاسل التوريد، مدعومة بلوائح وطنية قوية. سيساعد ذلك في إنشاء شبكات عالمية من الموارد المعاد تدويرها والمتجددة، مما يقلل الاعتماد على سلاسل التوريد والواردات كثيفة الاستهلاك للطاقة.
مبادئ التصميم الفعالة، والتي غالبًا ما يكون تنفيذها أسهل في المشاريع الصغيرة أو السياقات الإقليمية، تتطور تدريجيًا لمواجهة تحديات التوسع الحضري السريع. تعمل الأنظمة الجاهزة، بتنسيق مجموعة التصميم السريع الخاص بها، على توسيع هذه الفوائد على نطاق صغير، خاصة عندما تشتمل كل وحدة أو وحدة نمطية على مواد مصدرها محليًا أو معتمدة وعمليات تجميع فعالة. عند إدارتها بفعالية، تتيح هذه الأنظمة المعيارية المحسّنة البناء السريع مع تقليل النفايات وتقليل انبعاثات الكربون، خاصةً عندما يتم دمجها لإنشاء مجمعات أكبر توفر راحة محسّنة وقيمة مضافة لسكانها، كما يتضح من مشروعي Sneglehusene Housing و Homes for All، Dortheavej Residence التابعين لشركة BIG. يمكن أيضًا إقران الاستراتيجيات السلبية، مثل التبريد الطبيعي والتهوية المحسّنة، بالوحدات النمطية وتوسيع نطاقها باستخدام قوالب موحدة وقابلة للتكيف بسهولة، لتصبح هي القاعدة بدلاً من أفضل الممارسات الاختيارية.
لمواكبة سرعة ونطاق التطور الحضري المستقبلي، يعد التحول المنهجي أمرًا ضروريًا. وهذا لا يشمل فقط الاستثمار في ابتكار المواد ولكن أيضًا وضع معايير دولية للاقتصادات الدائرية وتضمين الاستدامة في سير العمل الصناعي. يتطلب هذا التحول نهجًا متعدد الأوجه، حيث تتقارب التطورات التكنولوجية والممارسات المستدامة لإعادة تشكيل الصناعات. في السنوات القادمة، نتوقع زيادة الاستكشاف والاختبار والتطبيق، حيث يساهم كل منها برؤى قيمة حول دمج الفوائد المحددة والمحلية لـ “الحرفية”، إذا جاز التعبير، على نطاقات العاصمة. في النهاية، سيساعد ذلك على تحقيق الانسجام بين الكفاءة والاستدامة.
مساحات تشعر.. أجهزة الاستشعار في العمل
تشهد الهندسة المعمارية والتصميم تحولًا عميقًا، مدفوعًا بالتزام متزايد بالاستدامة والانسجام مع العالم الطبيعي. مع وجود مجموعة واسعة من التقنيات الجديدة المتاحة لنا، لم تعد المباني هياكل ثابتة بل بيئات ديناميكية ومتجاوبة تتكيف مع احتياجاتنا والنظام البيئي المحيط. تعتبر الواجهات المتجاوبة وأنظمة المزامنة البيئية أساسية لهذا التطور، حيث تتغير المباني في الوقت الفعلي، وتتفاعل مع العوامل الخارجية والداخلية في محاولة لتعزيز الكفاءة وتقليل التأثير البيئي.
في قلب هذه الابتكارات توجد مواد ذكية مدمجة بأجهزة استشعار يمكنها مراقبة كل شيء من درجة الحرارة ومستويات الإضاءة إلى جودة الهواء. تسمح هذه الأنظمة للمباني بالتكيف تلقائيًا، تمامًا مثلما يقوم هاتفك الذكي بضبط سطوع الشاشة بناءً على الإضاءة المحيطة. البيئات الداخلية متجاوبة بنفس القدر، مع تقنيات مثل المرايا المزودة بمستشعرات الحركة التي تضبط الإضاءة بناءً على القرب، أو المراحيض التي تضبط تلقائيًا وضعية المقعد وتدفق المياه لتجربة أكثر كفاءة وصحة.
يمتد هذا الاتجاه إلى الهندسة المعمارية واسعة النطاق أيضًا. خذ على سبيل المثال أبراج البحر في أبو ظبي، والتي تتميز بعناصر تظليل مثلثة الشكل تتحرك على مدار اليوم لحجب أشعة الشمس المباشرة وتقليل الوهج. هذا لا يحسن كفاءة الطاقة فحسب، بل يدمج أيضًا التكنولوجيا الحديثة مع عناصر التصميم التقليدية. وبالمثل، يشتمل Shiver House، الذي صممته NEON، على واجهة حركية تتكيف مع القوى البيئية، مما يحول المبنى نفسه إلى كيان حي يتنفس ويتفاعل مع محيطه.
في عالم المباني الذكية، يلعب إنترنت الأشياء “IoT” دورًا حاسمًا، حيث تتعقب المستشعرات كل شيء من درجة الحرارة والإشغال إلى استخدام الطاقة. تتيح نقاط البيانات هذه إدارة أكثر كفاءة لأنظمة الإضاءة والتدفئة والأمن. يمكن للتقنيات مثل الزجاج الذكي، الذي يتغير لونه تلقائيًا لحجب أشعة الشمس الزائدة، أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، غالبًا بنسبة تصل إلى 30٪. والنتيجة هي حقبة جديدة من الهندسة المعمارية تلبي احتياجاتنا مع احترام البيئة. إنه مستقبل يتحرك فيه العالمان المبني والطبيعي في وئام، مما يخلق مساحات مبتكرة ومستدامة. والأهم من ذلك، أن هذه الأنظمة تعزز إمكانية الوصول للأشخاص بكل تنوعهم، مما يوفر، على سبيل المثال، قدرًا أكبر من الاستقلالية لأولئك الذين يواجهون تحديات مختلفة في التنقل، وهو مجال لم يتم استغلال إمكاناته بعد.
المزج بين أفضل ما في الماضي والحاضر
مع تطور الهندسة المعمارية، يصبح الجمع بين الأساليب التقليدية والتقنيات الحديثة أمرًا ضروريًا للحفاظ على الممارسات التاريخية وتكييفها. تقدم المواد والتقنيات التي تم اختبارها عبر الزمن حلولًا صديقة للبيئة ومحلية المصدر، مما يعزز اتصالًا عميقًا بالبيئة. ومع ذلك، لمعالجة التحديات المعاصرة، تحتاج هذه الممارسات إلى تحسينها وتكييفها لتحقيق قدر أكبر من الكفاءة.
تعتبر إعادة تصور المواد الطبيعية أمرًا أساسيًا لهذا النهج. على سبيل المثال، يتم إحياء القنب من خلال الخرسانة القنبية، وهي مادة توفر عزلًا ممتازًا وعزلًا للكربون. يتم تعزيز الخيزران، المعروف بقوته ومرونته، بمشابك تقوية فولاذية حديثة، بينما تأخذ القش والأخشاب إمكانيات جديدة في أنظمة الجدران المعيارية الخالية من المواد الكيميائية. تعتمد هذه المواد على الفوائد التقليدية، الاستدامة والقدرة على التكيف والاتصال بالطبيعة، مع تلبية احتياجات اليوم للسرعة والدقة وقابلية التوسع.
بالنظر إلى المستقبل، قد تؤدي عملية دمج الأساليب القديمة والجديدة إلى إعادة تعريف جماليات الهندسة المعمارية المستقبلية. بدلًا من الالتزام بالمثالية البسيطة، قد تتبنى المباني المستقبلية تصميمات أكثر استلهامًا من الطبيعة، مما يعكس كلاً من التكنولوجيا المتقدمة والحرفية المتجذرة. توفر الابتكارات مثل آلات CNC والطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانية إعادة تشكيل المواد التقليدية بطرق لم يكن من الممكن تصورها سابقًا، مما يسمح بمزيد من التعقيد والسيولة في التصميم الذي يتماشى مع المبادئ الطبيعية.
في الوقت نفسه، تعمل التقنيات الناشئة على تغيير الطريقة التي تتم بها دراسة وتحسين الهندسة المعمارية التاريخية. توفر أدوات مثل النمذجة ثلاثية الأبعاد ونظام BIM والأدوات الرقمية الأخرى رؤى أعمق حول طرق البناء القديمة، مثل تلك المستخدمة في مشروع Volterra، مما يساعد في الحفاظ على التقنيات التاريخية المكتشفة حديثًا وتكييفها للاستخدام المستقبلي.
من خلال دمج المعرفة التقليدية مع الابتكار المتطور، يمكن أن تصبح التصميمات المستقبلية أكثر كفاءة وصديقة للبيئة ومرتبطة بعمق بكل من الناس والبيئة، مما يضمن ازدهار التراث والتقدم معًا في عالم دائم التطور.
المصدر: ArchDaily
