Generasi Baru Bangunan Hidup yang Menggunakan Material Higromorfik

Dipublikasikan oleh Nurul Aeni Azizah Sari

18 April 2024, 14.55

Sumber: Pinterest

Ketika membahas keberlanjutan dalam konstruksi, kita terbiasa dengan pendekatan yang didasarkan pada solusi teknologi yang rumit, sensor yang mahal, material yang mahal, dan yang terbaru, kecerdasan buatan. Namun, bagaimana jika semua yang kita cari (dalam hal keberlanjutan) dapat berasal dari material itu sendiri, dengan memanfaatkan sifat intrinsiknya, bahkan tanpa bergantung pada listrik? Penggunaan bahan higromorfik menawarkan perspektif inovatif dan menjelaskan kemungkinan yang belum banyak dieksplorasi di lapangan. Bahan-bahan ini dapat beradaptasi dengan variasi kelembapan lingkungan, mengubah bentuk, ukuran, atau sifat fisik lainnya.

Contoh di alam termasuk kayu, protein higroskopis seperti kolagen, polisakarida seperti selulosa dan kitin, mineral higroskopis seperti garam tertentu dan gel silika, serta spora dan butiran serbuk sari; yang kesemuanya menunjukkan kemampuan untuk menyerap atau melepaskan kelembapan sebagai respons terhadap perubahan kelembapan. Dalam arsitektur, para peneliti telah berusaha untuk mengembangkan bahan, terutama untuk fasad, yang dapat mengambil kehidupan mereka sendiri dan membuat bangunan lebih nyaman secara alami.

Dihadapkan dengan dampak lingkungan yang signifikan yang disebabkan oleh industri konstruksi, pencarian cara untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi dampak bangunan menjadi kebutuhan yang mendesak. Dalam skenario ini, fasad telah mengambil peran mendasar sebagai garis depan perlindungan antara interior dan eksterior bangunan, muncul sebagai titik awal yang menjanjikan untuk inisiatif yang bertujuan untuk keberlanjutan dalam konstruksi. Dalam sebuah wawancara dengan Profesor Ben Bridgens dari Newcastle University, salah satu direktur The Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE), sebuah inisiatif perintis antara Newcastle University dan Northumbria University, kami mengeksplorasi visi inovatif: mengembangkan bioteknologi untuk menciptakan generasi baru bangunan yang dapat dihuni. Idenya adalah untuk mengembangkan bangunan yang tidak hanya responsif dan mudah beradaptasi dengan lingkungan alaminya, tetapi juga dapat ditumbuhkan dengan menggunakan bahan hidup yang direkayasa untuk mengurangi proses konstruksi industri yang tidak efisien. Pendekatan ini mengarah pada masa depan di mana konstruksi berkelanjutan tidak hanya melindungi lingkungan, tetapi juga berintegrasi secara harmonis dengan lingkungan, mendorong siklus hidup yang regeneratif dan tangguh untuk struktur yang dibangun.

Menurut Bridgens, ketertarikannya pada fasad higromorfik dipicu ketika ia membaca sebuah artikel di Architectural Design yang berjudul "Material capacity - embedded responsiveness" oleh Achim Menges dan Steffen Reichart, yang menampilkan prototipe kayu dengan konstruksi dua lapis yang bereaksi terhadap perubahan kelembapan, sehingga fasad dapat terbuka dan tertutup sebagai respons terhadap variasi lingkungan. Pada saat yang sama, Ben mulai kecewa dengan pendekatan yang terlalu berteknologi terhadap arsitektur berkelanjutan. Oleh karena itu, material higromorf muncul sebagai solusi yang sangat elegan, yang memungkinkan bangunan beradaptasi dan merespons tanpa bergantung pada sensor, motor, prosesor, dan energi.

Material higromorfik memiliki potensi untuk menyediakan fasad responsif yang murah, berdampak rendah pada lingkungan, dan rendah perawatan yang mengurangi penggunaan energi pada bangunan. Namun, menerapkannya dengan cara yang dapat mencapai hal ini sebenarnya sangat menantang-dan inilah yang menjadi fokus penelitian kami.

Para peneliti di laboratorium saat ini terlibat dalam dua proyek higromorfik utama. Yang pertama, RESPIRE (Passive, Responsive, Variable Porosity Building Skins), yang didanai oleh Leverhulme Trust, menyelidiki penggunaan bahan higromorfik berbasis bio untuk menciptakan fasad yang mudah beradaptasi dan bernapas. Proyek lainnya mengeksplorasi penggunaan spora bakteri sebagai bahan higromorf yang sangat responsif. Menurut Ben, keduanya harus mengatasi tantangan-tantangan tertentu yang serupa:

Yang pertama adalah memahami kondisi lingkungan secara komprehensif: meskipun higromorf bereaksi terhadap kelembapan, tujuan utama fasad responsif adalah untuk mengatur suhu internal, yang tidak selalu berkorelasi secara langsung. Sebagai contoh, dalam skenario di mana fasad yang menghadap ke selatan (di belahan bumi utara) menjadi sangat panas, tujuannya adalah untuk menutup peneduh untuk mengurangi perolehan sinar matahari.

Melalui berbagai analisis, telah diamati bahwa di Inggris terdapat korelasi yang sangat terbatas antara kelembaban relatif dan suhu. Di New Delhi, di sisi lain, ada korelasi yang kuat antara keduanya di musim panas, yang dapat mewakili potensi besar untuk digunakan.

Untuk menciptakan fasad yang fungsional dan responsif dengan menggunakan higromorf, kita juga harus dapat 'memprogram' material untuk bekerja dalam kondisi tertentu. Ben menunjukkan bahwa, "misalnya kita mungkin membutuhkan material yang melengkung pada kelembaban relatif 40%, dan datar pada kelembaban relatif 70%. Untuk veneer kayu dan higromorf spora bakteri, kami telah mengembangkan metode fabrikasi yang memungkinkan kami untuk menentukan perilaku ini dengan mengontrol kondisi fabrikasi."

Keterbatasan penting lainnya adalah kecepatan respons. Artinya, beberapa bahan memiliki waktu respons dalam hitungan menit dan yang lainnya dalam hitungan bulan. "Spora bakteri memiliki waktu respons tercepat, dan dapat merespons dalam beberapa menit, dan higromorf berbahan dasar kayu dapat dirancang dengan waktu respons dari beberapa menit, jam, hingga berminggu-minggu, tergantung pada ketebalan kayu dan konstruksi bahan bilayer." Hal ini memungkinkan untuk mengembangkan fasad bangunan yang merespons berbagai rangsangan, termasuk kejadian cuaca jangka pendek, siklus harian dan perubahan musim. 

Terakhir, ada faktor daya tahan. Setiap bahan bangunan harus dapat bertahan selama bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun tanpa perawatan atau penurunan performa.

Kami telah menguji higromorf veneer kayu secara eksternal selama lebih dari 2 tahun dan menemukan daya tahan yang sangat baik; hal ini dicapai setelah pengujian ekstensif terhadap berbagai kombinasi material, perekat, dan metode fabrikasi. Dan kita dapat memikirkan bagaimana hygromorph dipasang di dalam bangunan - hygromorph berbahan dasar kayu yang kuat dapat dipasang secara eksternal, tetapi sistem yang lebih rapuh menggunakan veneer kayu yang sangat tipis atau spora bakteri dapat dipasang di dalam fasad kulit ganda sehingga terlindung dari angin dan hujan.

Menurut Ben, penelitian terhadap material dan teknik baru memainkan peran kunci dalam mendorong tujuan keberlanjutan dalam skala global. Penelitian terhadap material higromorfik telah mengungkapkan peluang yang menjanjikan untuk meningkatkan efisiensi bangunan dan mengurangi konsumsi energi, terutama di wilayah dengan iklim ekstrem seperti New Delhi. Dengan mengembangkan sistem peneduh dan ventilasi higromorfik yang disesuaikan dengan kondisi lingkungan tertentu di lokasi tersebut, ketergantungan pada pendingin ruangan yang boros energi dapat dikurangi secara signifikan.

"Kami telah mengembangkan layar higromorfik yang terbuat dari anyaman veneer kayu, yang terbuka secara pasif di malam hari untuk memberikan ventilasi malam, dan menutup di siang hari. Ini dapat dipasang pada bangunan yang sudah ada, dan dibuat dengan menggunakan kayu dan keterampilan lokal.

  • Ini adalah kunci untuk memajukan keberlanjutan global: menggunakan penelitian untuk mengembangkan solusi lokal yang sederhana yang disesuaikan dengan iklim, tipologi bangunan, dan budaya tertentu."
  • Ia menambahkan: "Pekerjaan kami di Pusat Bioteknologi dalam Lingkungan Binaan di Universitas Newcastle dan Northumbria menekankan pendekatan holistik untuk menciptakan 'bangunan hidup' yang mendukung kehidupan dan ditopang oleh kehidupan."

Dengan menggunakan bahan hidup yang direkayasa, seperti bahan higromorfik, bangunan-bangunan ini dapat mengurangi dampak lingkungan dari proses konstruksi industri tradisional. Selain itu, mereka memiliki kemampuan untuk memetabolisme limbah mereka sendiri, sehingga mengurangi polusi, menghasilkan energi dan menghasilkan produk bernilai tinggi. 

Penggabungan material higromorfik ke dalam fasad arsitektur adaptif dapat menjadi tonggak penting dalam kemajuan praktik desain berkelanjutan, dengan mengambil inspirasi dari perilaku alam dan menerapkannya pada konstruksi. Dengan eksplorasi dan inovasi lebih lanjut, bahan-bahan ini memiliki potensi untuk mengubah dunia konstruksi, menawarkan jalan menuju masa depan yang lebih berkelanjutan yang dibangun di atas mekanisme alam sendiri. Hal ini berarti mengembangkan dan memperluas bioteknologi untuk menciptakan generasi baru 'bangunan hidup' yang bertanggung jawab dan responsif terhadap lingkungan alamnya.

Artikel ini adalah bagian dari Topik ArchDaily: Selubung Bangunan, dengan bangga dipersembahkan oleh Vitrocsa, jendela minimalis asli sejak tahun 1992.

Vitrocsa merancang sistem jendela minimalis yang asli, sebuah rangkaian solusi yang unik, yang didedikasikan untuk jendela tanpa bingkai yang memiliki penghalang garis pandang tersempit di dunia: Diproduksi sesuai dengan tradisi Swiss Made yang terkenal selama 30 tahun, sistem Vitrocsa "merupakan hasil dari keahlian yang tak tertandingi dan pencarian inovasi yang terus-menerus, memungkinkan kami untuk memenuhi visi arsitektur yang paling ambisius."

Vitrocsa merancang sistem jendela minimalis yang asli, sebuah rangkaian solusi yang unik, yang didedikasikan untuk jendela tanpa bingkai yang memiliki penghalang garis pandang tersempit di dunia: Diproduksi sesuai dengan tradisi Swiss Made yang terkenal selama 30 tahun, sistem Vitrocsa "merupakan hasil dari keahlian yang tak tertandingi dan pencarian inovasi yang terus-menerus, memungkinkan kami untuk memenuhi visi arsitektur yang paling ambisius."

Setiap bulan kami mengeksplorasi sebuah topik secara mendalam melalui artikel, wawancara, berita, dan proyek arsitektur. Kami mengundang Anda untuk mempelajari lebih lanjut tentang Topik ArchDaily kami. Dan, seperti biasa, di ArchDaily kami menyambut baik kontribusi para pembaca; jika Anda ingin mengirimkan artikel atau proyek, hubungi kami.

Disadur dari: archdaily.com