Most uporablja 60 % manj materiala, ne da bi izgubil strukturno trdnost. Porozna oblika poveča stično površino, kar izboljša zajemanje ogljika za dodatnih 30 %.
Ta 3D-tiskani most, ki absorbira ogljik, je navdihnjen s kostmi
Trden, vsestranski, poceni in vsesplošen, beton je najpogosteje uporabljen proizvedeni material na svetu. A je tudi eden najbolj onesnažujočih: povzroča okoli 8 % globalnih emisij toplogrednih plinov.
Že desetletja se sektor betona in cementa trudi zmanjšati svoj vpliv na okolje s čistejšimi mešanicami ali učinkovitejšimi oblikami. Projekt Diamanti, ki ga je razvila raziskovalna skupina Univerze v Pensilvaniji, združuje obe strategiji v en sam drzen in funkcionalen predlog.
Navdihnjen z naravo, natančno izdelan
Diamanti ne izboljšuje le mešanice betona. Revolucionira tudi njegovo geometrijo. Navdihnjen z porozenimi kostnimi strukturami, uporablja robotsko 3D-tiskalnik za ustvarjanje kompleksnih vzorcev z optimizirano betonsko mešanico. Ti vzorci, znani kot trojno periodične minimalne strukture (TPMS), posnemajo način, kako kosti porazdelijo obremenitev, ne da bi bile popolnoma masivne.
Rezultat: 60 % lažja struktura, ki pa ne izgubi trdnosti. Hkrati se poveča izpostavljena površina betona, kar izboljša njegovo sposobnost absorpcije ogljikovega dioksida za dodatnih 30 %. Če k temu dodamo mešanico, ki že sama po sebi absorbira 142 % več CO₂ kot konvencionalni beton, se vpliv na okolje drastično zmanjša.
Materiali, ki dihajo
Eden od ključev te inovacije je uporaba diatomejske zemlje (diatomaceous earth ali DE). Gre za silikatni in porozni material, sestavljen iz fosilnih ostankov mikroalg, ki nadomesti del cementa v mešanici. Ta nadomestitev ne le zmanjša ogljični odtis proizvodnega procesa, ampak ustvari tudi mikroporoze, ki omogočajo večje zajemanje CO₂ iz ozračja skozi celotno življenjsko dobo materiala.
Leta 2023 je bila svetovna proizvodnja diatomejske zemlje 2,6 milijona ton, kar postavlja pod vprašaj prilagodljivost modela. Čeprav je za množično uporabo še prezgodaj, je lahko izvedljiva rešitev v regijah, kjer je ta vir na voljo lokalno.
Cementna industrija pred svojim največjim izzivom
Cement je odgovoren za približno 90 % emisij, povezanih z betonom. To je posledica tako procesa kalciniranja kalcijevega karbonata (ki sprošča CO₂), kot tudi ekstremne porabe energije, ki je potrebna za doseganje temperatur do 2000 °C v pečeh.
Kljub prizadevanjem sektorja, ki je med letoma 1990 in 2023 dosegel 25-odstotno zmanjšanje emisij na tono, je povečanje povpraševanja izničilo te napredek. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) so skupne emisije sektorja še vedno višje kot leta 2015.
Zato se inovacije ne smejo omejiti na spremembe v formuli. Potrebno je ponovno premisliti o načinu oblikovanja in gradnje. Tukaj projekti, kot je Diamanti, naredijo razliko: njihov večdimenzionalni pristop hkrati obravnava količino materiala, mešanico, obliko in gradbeni proces.
Modularna in učinkovita gradnja
Most je zgrajen iz modulov, natisnjenih v blokih z robotskim rokom in sestavljenih na mestu samem s pomočjo napetih kablov. Ta strategija ne omogoča le hitrejše proizvodnje, ampak tudi zmanjša porabo jekla za 80 % – še enega materiala z velikim vplivom na okolje.
Po besedah Masouda Akbarzadeha, vodje projekta, ta tehnika omogoča zmanjšanje stroškov gradnje za 25 % do 30 %, hkrati pa zmanjša porabo energije in s tem povezane emisije za 25 % v primerjavi s tradicionalnimi metodami.
Po uspešnem testiranju 5-metrskega prototipa je ekipa zgradila 10-metrsko različico, ki je uspešno prestala obremenitvene teste. Trenutno je ta konstrukcija razstavljena na Bienalu arhitekture v Benetkah 2025.
Naslednja destinacija: Francija
Čeprav je bil prvotni cilj zgraditi prvi funkcionalni most v Benetkah, je sprememba lokalnih predpisov prisilila k iskanju druge lokacije. Končno je projekt septembra dobil zeleno luč za gradnjo prvega mostu v realni velikosti v Franciji, čeprav natančna lokacija še ni potrjena.
Razvite so bile digitalne vizualizacije, ki prikazujejo, kako bi se ta most lahko vključil v urbano okolje, vključno s predlogi za njegovo postavitev na reki Seni v Parizu. Če se bo to uresničilo, bo postal oprijemljiv simbol tega, kako lahko arhitektura komunicira z okoljem, ne da bi pri tem ogrožala funkcionalnost.
Več kot le mostovi
Ekipa Univerze v Pensilvaniji že dela na drugih arhitekturnih aplikacijah, kot so sistemi prefabriciranih tal, ki bi prav tako imeli koristi od teh poroznih struktur in vpojnih materialov.
To ni čarobna rešitev. Je pa nov način razmišljanja o betonu, ki ima potencial, da spremeni način gradnje mest, zlasti v kontekstu pospešene urbanizacije in podnebne krize.
Potencial
Diamantijev pristop ponuja jasne smernice za napredek v smeri bolj zavestnega gradbeništva:
- Biomimetično oblikovanje: učenje od narave ni metafora, ampak funkcionalna strategija. Strukture TPMS dokazujejo, da je mogoče zmanjšati količino materiala brez žrtvovanja varnosti.
- 3D kot orodje za učinkovitost: 3D-tiskanje omogoča izdelavo kosov po meri z minimalno izgubo virov in odpravlja potrebo po zapletenih opažih.
- Manj cementa, več inteligence: zamenjava dela cementa z biomateriali, kot je diatomejska zemlja, odpira vrata bolj „dihajočim” betonom, ki imajo drugo življenje kot ponori ogljika.
- Modularnost, ki se prilagaja: gradnja iz povezljivih blokov olajša prevoz, montažo in vzdrževanje, kar je idealno za gosto naseljena urbana območja ali regije z omejeno infrastrukturo.
- Ponovljive aplikacije: enaka načela se lahko prilagodijo socialnim stanovanjem, javnim prostorom in celo poceni podeželski infrastrukturi.
Trajnost v gradbeništvu ne bo dosežena z eno samo inovacijo, ampak s vsoto pametnih odločitev in ozaveščenih materialov. Diamanti je dober primer, kako lahko znanost, tehnologija in oblikovanje sodelujejo pri gradnji ne le fizičnih mostov, ampak tudi poti do bolj življivega planeta.
