Algal Design – Nuove pelli architettoniche

Abitare architetture che sono veri e propri esseri viventi! Un ipotesi affascinante quanto in apparenza estrema se pensiamo che l’attività edilizia è responsabile del 40 % della nostra impronta ecologica.

In tale direzione si muovono le ricerche di diversi architetti che si trovano ad operare in un territorio ibrido tra mondo biologico e nuove tecnologie. Molte di queste ricerche si concentrano sul concetto di involucro edilizio ripensandolo in termini di “responsive facade”. La grande quantità di superfici architettoniche rivela così il suo potenziale di enorme risorsa di spazio, attraverso l’ibridazione con elementi biologici e in particolare l’uso di microalghe

Perché proprio le alghe? La risposta è nelle loro eccezionali proprietà.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

Picture Courtesy Cesare Griffa through http://www.cesaregriffa.com

In quanto organismi unicellulari, esse hanno un’attività fotosintetica fino a dieci volte più efficace rispetto agli organismi vegetali più complessi quali piante e alberi. Le alghe riescono così ad assorbire notevoli quantità di anidride carbonica producendo ossigeno. Inoltre, dato che quasi il 100% delle cellule partecipano al processo di crescita risultano particolarmente efficienti per la produzione di biomassa, e ciò le rende utili agli usi più diversi, dalla produzione di energia alla cosmetica e all’industria nutrizionale.

In questo quadro si inserisce la ricerca di Howeler + Yoon, con il progetto del 2009 Eco Pod, una vertical-farm temporanea per la coltivazione di alghe nell’area a uffici della Filene’s Basement, nel centro di Boston. Si tratta di in un area che a causa della crisi economica si è trasformata in uno “scheletro urbano”, il cui costo per il suo non utilizzo è stato stimato in 700.000.000 di dollari, e che per i progettisti diventa il luogo ideale per l’installazione temporanea di un sistema costituito da moduli prefabbricati per la coltura di micro-alghe. In tal modo essi assicurano la produttività dell’area durante la fase di “stallo”, in attesa che essa venga adibita alla sua funzione definitiva, prendendo dunque in prestito dal mondo agricolo il concetto delle “aree a maggese”.

La quantità di biomassa prodotta servirebbe a soddisfare il fabbisogno energetico della struttura stessa, riconfigurabile grazie a bracci mobili che hanno il compito di mantenere le condizioni ottimali di coltivazione e vengono alimentati con il biocarburante prodotto. I “baccelli” si prestano ad essere usati come laboratori di ricerca sulla coltivazione delle alghe e i loro utilizzi e gli spazi liberi tra essi creano un’interessante rete di spazi pubblici. Tuttavia la caratteristica principale di Eco Pod è quella di essere, come affermano gli stessi autori, un’architettura pre-riciclata capace di generare una micro-urbanistica, locale e agile. Infatti superata questa fase di attesa per l’area, quando cioè si avrà la disponibilità per darle la sua destinazione finale,  l’intera struttura può essere facilmente smontata per essere rimontata in altri siti che si trovano in simili condizioni di “improduttività”.

Image courtesy @Höweler and Yoon Architecture

Image courtesy @Höweler and Yoon Architecture

Dalla ricerca con gli anni si è passati alle prime realizzazioni in questo senso. È il 2013 quando nell’ambito del Salone Internazionale dell’edilizia ad Amburgo, viene proposta la costruzione della BIQ (Bio Intelligent Quotient) House, un edificio per 15 appartamenti, il cui progetto architettonico si deve allo studio Splitterwerk e nel quale i 200 mq di facciata sono in grado di soddisfare il fabbisogno energetico del sistema edificio, grazie ai pannelli SolarLeaf progettati dalla società di ingegneria Arup in collaborazione con Colt International GmbH e SSC Strategic Science Consult, che rendono la BIQ House la prima costruzione dotata di facciata bio-reattiva.

Vista dei prospetti sud-ovest e sud -est con i pannelli SolarLeaf. Courtesy @Colt International, Arup Deutschland, SSC GmbH through www.lucenews.it

Vista dei prospetti sud-ovest e sud -est con i pannelli SolarLeaf. Courtesy @Colt International, Arup Deutschland, SSC GmbH through http://www.lucenews.it

Il suo principio di funzionamento è estremamente semplice: il liquido algale scorre tra le due lamelle di vetro che costituiscono i pannelli posti sulle facciate sud-ovest e sud-est. Ogni pannello assorbe dunque il calore del sole, e ciò ha una doppia funzione: da un lato viene usato per alimentare il serbatoio d’acqua calda dell’edificio, dall’altro favorisce la crescita delle alghe diminuendo la trasparenza degli elementi di facciata che si trasformano in frangisole dinamici. Quando le alghe sono mature possono essere raccolte sotto forma di pasta che viene fatta fermentare in un impianto per il biogas posto in un vano all’interno dello stesso edificio.

Il pannello SolarLeaf. Courtesy @Arup

Il pannello SolarLeaf. Courtesy @Arup

I risultati di efficienza energetica sono sorprendenti: nel periodo compreso tra settembre 2013 e luglio 2014, a fronte di un consumo di 34 kWh /mq di energia elettrica prodotta da pannelli fotovoltaici, è stata recuperata la quantità di circa 70 kWh/mq. Il progetto dunque apre nuovi scenari in cui l’ibridazione di cicli biologici e tecnologici diventa la risposta al bisogno di uno sviluppo sostenibile per le nostre città.

Le sperimentazioni su questi fronti continuano e in particolare in Italia troviamo il lavoro di Cesare Griffa,  la cui ricerca ha preso forma in due famiglie di prototipi, Water Lilly e Lilli Bot, sviluppati con il supporto della Fulbright Commission e del Fablab di Torino, e presentati alle più importanti manifestazioni del settore.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

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WaterLilly nasce nel 2012, nella versione denominata “Gramp”, come prototipo il cui scopo è quello di popolare le pareti degli edifici. Il progetto viene presentato alla Biennale di Venezia in quell’anno. È composto essenzialmente di due parti: un componente a parete dove sono installate le tubazioni e nelle quali scorre la bio-soluzione algale con illuminazione a led, e da un modulo di servizio. Il sistema reagisce al contesto grazie alla tecnologia Arduino. Esso infatti viene eccitato dal tocco delle persone che determina l’aumento dell’illuminazione e l’iniezione di CO2, con conseguente accelerazione del metabolismo.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

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Il prototipo ha subito un implementazione con la sua versione “Ma & Pa”, che incorpora gli elementi utili alla proliferazione delle alghe nel modulo a parete, e rende i “Lillies” ancora più consapevoli e sensibili alla circolazione di persone con l’aggiunta di un sensore di prossimità. Viene inoltre eliminato il serbatoio CO2 in modo che le variazioni metaboliche avvengano solo attraverso la modulazione luminosa.

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Picture Courtesy Cesare Griffa through http://www.cesaregriffa.com

Contemporaneamente lo studio lavora alla progettazione di un altro prototipo, anch’esso basato sulle proprietà delle alghe, presentato nel 2013 in occasione del Dutch Design Week di Eindhoven. Si tratta di “Lilly Bot”, un dispositivo automatico per la coltivazione domestica dell’alga Spirulina, che oltre alle proprietà di controllo ambientale già descritte, essendo commestibile rappresenta una fonte nutrizionale completa per il suo alto contenuto di amminoacidi.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

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Nel progetto, il mezzo acquoso in cui si sviluppa la Spirulina scorre in maniera continua attraverso una serie di “camere di crescita”, costituite da sacche di plastica trasparente o da bottiglie collegate verticalmente tra loro a formare un sistema a clessidre nelle quali la soluzione algale si muove per gravità, dopo essere stata pompata da un serbatoio in acrilico posto alla base del dispositivo. Quando la soluzione risulta densa di alghe, queste possono essere raccolte tramite il sistema di tubazioni per essere essiccate e poi utilizzate.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

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Dall’intreccio del lavoro sui due prototipi è nata la versione Waterlilly 2.0 adatta all’utilizzo come sistema per ricoprire le facciate architettoniche, con lo scopo di purificare l’aria e l’acqua in ambiente urbano. La tecnologia è stata presentata durante la Milano Design Week 2014, in cui lo studio Griffa è stato consulente per Carlo Ratti Associati, curatore del Future Food District. In quell’occasione è stata realizzata la “Urban Algae Facade”, basata sul sistema “Waterlilly 2.0”. Si tratta di un prototipo di facciata costituita da una vertical farm per la coltivazione di alghe come pelle architettonica, che servirà a integrare il sistema del verde della città.

Picture Courtesy Cesare Griffa through www.cesaregriffa.com

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Il mondo come lo conosciamo è il frutto della separazione tra aspetti tecnologici e mondo naturale che ha contraddistinto il paradigma industriale. E proprio il  superamento di tale separazione è il tratto distintivo delle ricerche che abbiamo visto, che rendono plausibile, pensare ad architetture dotate di intelligenza, il cui comportamento è simile ad esseri viventi.

 Davide Motta | nITro

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