Sustainable Design

微藻改變世界

CY新視角這個欄目是CY內(nèi)部教研組老師們一起開發(fā)的新欄目，根據(jù)當下國內(nèi)外時下的社會熱點來開發(fā)設(shè)計新角度。

從可持續(xù)設(shè)計，生物設(shè)計到人工智能再到元宇宙，這次我們將一網(wǎng)打盡所有的熱點話題，結(jié)合成熟案例一起分析。希望可以給希望能讓現(xiàn)在正在準備作品集的小伙伴們有更多的啟發(fā)~

隨著人類活動擴張，人類對食物，能源，材料的需求不斷增長，而自然資源逐步枯竭，生態(tài)危機愈發(fā)嚴重的時代背景下現(xiàn)在國外各大院校的設(shè)計項目越來越注重以與生物協(xié)同工作為特點，將微生物等有機生命視作設(shè)計介質(zhì)，探索生物智能如何重新定義城市設(shè)計，開拓城市的未來。

例如，城市空氣污染可以被描繪成一種肥沃的培養(yǎng)基，滋養(yǎng)著由藍藻細菌群落提供動力的活體光合建筑。這些反過來又可以生長出生物基質(zhì)，用以合成代謝，形成生物塑料設(shè)計組件。

微藻（Microalgae）顧名思義，微藻就是微小的藻類。微藻作為高效的光合自養(yǎng)生物，可成為建設(shè)光合城市的絕佳資源。

目前市面上藻華（Algae Bloom）和藻類農(nóng)業(yè)（Algae Farming）是兩大關(guān)鍵內(nèi)容。研究發(fā)現(xiàn)，一方面，由于全球變暖，溫室效應和水污染造成水體富營養(yǎng)化等因素，自然水體中的微藻得到最佳生長條件，瘋狂繁殖形成藻華，被人類視為有害現(xiàn)象。

另一方面，藻類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)興起，收獲后的微藻可被加工為清潔能源、環(huán)保材料和食物，有巨大應用潛力。在光生物反應器中養(yǎng)殖微藻，促進其生長從而提高產(chǎn)量，是綠色科技的研究熱點。建筑界則開始探索將微藻光合生物反應器融入建筑與城市設(shè)計，在都市中建設(shè)微藻農(nóng)場，改善生態(tài)環(huán)境。

引入微藻這一類生物開展設(shè)計，以探討未來建筑材料和城市圖景，思考人造和自然、人類與非人類之間的關(guān)系。

#01

HORTUS.PARIS

藻類養(yǎng)殖農(nóng)場

「HORTUS.PARIS」是由ecoLogicStudio工作室設(shè)計的一個藻類養(yǎng)殖農(nóng)場原型設(shè)計，在巴黎展出，其目的是啟發(fā)新材料和空間創(chuàng)新。

這個迷你養(yǎng)殖場由一棵棵「大樹」組成，每棵樹的最底部是6個圓柱形水桶，內(nèi)置水泵系統(tǒng)，負責把水壓到樹枝上，扮演樹根的角色。往上是6捆塑料吸管，每捆16根，這些管道負責水桶和樹冠枝葉之間的水分和養(yǎng)料運輸。樹冠則由若干四角星容器組成的樹葉，容器里面有營養(yǎng)液，營養(yǎng)液里面種有藻類植物。

樹葉末端則設(shè)定了一些吸管組成的互動點，邀請參觀者通過這些互動點激活生物反應器中的空氣泵系統(tǒng)，調(diào)整其營養(yǎng)成分（二氧化碳）來為裝置的生存做出貢獻，之后系統(tǒng)會釋放出氧氣，滋養(yǎng)藻類生長，直到藻類滲漏到過濾表面。

四角星容器表面印有二維碼，游客可以通過掃描這些二維碼了解藻類的生長信息。能量流、物質(zhì)流、信息流在整個養(yǎng)殖系統(tǒng)中交匯，形成一種虛擬沉淀，豐富了訪客轉(zhuǎn)變成城市“網(wǎng)絡(luò)園藝師”的體驗。

整個樹林在四個月的生長期內(nèi)觸發(fā)了能量（光輻射），物質(zhì)（生物量，二氧化碳）和信息（圖像，推文，統(tǒng)計數(shù)據(jù)）的流動，形成了一個自我調(diào)節(jié)的微型生態(tài)系統(tǒng)，形成了一種新的園藝原型。

#02

太陽能生物板

利用微藻捕獲CO2從而產(chǎn)生能源

初創(chuàng)公司Greenfluidics開發(fā)了一種太陽能生物電池板，它通過利用微藻集二氧化碳捕獲、氧氣生產(chǎn)和生產(chǎn)能源于一體。光合作用 是植物和藻類利用陽光和大氣中的二氧化碳產(chǎn)生能量、有機物和氧氣的自然過程。這個過程為生物面板提供動力。

Greenfluidics公司表示，其通過每年減少200公斤二氧化碳提供持續(xù)的氧化來改善空氣質(zhì)量，從而促進循環(huán)經(jīng)濟，并通過監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)直觀和有形地反映出來。

半透明綠色面板中的藻類與納米流體結(jié)合，吸收太陽輻射并吸收高溫，從而產(chǎn)生能量。三角形設(shè)計可以安裝在任何類型的結(jié)構(gòu)上。

據(jù)稱，每個生物電池面板: 每年能夠產(chǎn)生高達328 千瓦時/平方米的電量。此外，由于它可以為建筑物提供熱舒適性，每年最多可節(jié)省 90 千瓦時/平方米。

#03

空氣凈化藻類墻

自循環(huán)“凈化器”

由麻省理工學院的學生開發(fā)的Pleura Pod是一種展現(xiàn)建筑與自然共存的壁掛式系統(tǒng)。Pleura Pod，作品名字中的“Pleura”源于“胸膜”一詞，指的是覆蓋有封閉腔的肺部薄膜，該封閉腔包含少量的流體，從而使呼吸運動的摩擦最小化。

該研究小組從自然界中汲取了經(jīng)驗，探索了一種壁腔組件，該壁腔組件具有一個充滿藻類的小空腔，空氣通過該組件進行循環(huán)，藻類將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣。墻體由天然或回收材料制成的多層結(jié)構(gòu)組成，關(guān)于材料的可持續(xù)性定義考慮了重復使用和回收建筑材料的能力。

這些設(shè)計不僅增加了墻的可持續(xù)性功能，而且從視覺上展現(xiàn)了墻的美學。即使墻體的示意圖設(shè)計是基于可持續(xù)性的概念，但其目標是通過建筑美學傳達這些想法。

各個“豆莢”中的藻類從外部環(huán)境中吸收空氣中的二氧化碳（CO2），并通過連接的軟管為內(nèi)部空間產(chǎn)生氧氣（O2），起到了人工肺的作用。整個過程由電子設(shè)備自動控制，以控制準確的空氣凈化過程。建筑組件不僅是結(jié)構(gòu)的一部分，也是大自然存在的地方。

Pleura Pod的每種材料均包含回收資源，以追求環(huán)保的設(shè)計系統(tǒng)。他們對回收塑料材料感興趣，不僅因為塑料回收是最大的市場之一，還因為其透明/半透明的特性使該系統(tǒng)能夠被顯示以及可視化Pleura Pod的整個機制和過程。

他們探索生物模仿的可能性，該項目為關(guān)注與自然共生的空間提供了策略。大膽的愿景立場和探索未知領(lǐng)域的嘗試為我們提供了未來生態(tài)循環(huán)與空氣凈化的無限可能。

#04

可視化城市藻類冠層

嵌入建筑空間的城市農(nóng)業(yè)

城市藻類冠層建于2015年，是一個融合了生物微藻文化的互動展館，是建筑生物數(shù)字化未來的一個范例。

此構(gòu)筑物表皮系統(tǒng)由ETFE(四氟乙烯膜)演變而來，該系統(tǒng)的工作方式是通過ETFE緩沖層抽吸氧氣和水、藻類和營養(yǎng)物質(zhì)的溶液。

冠層樹冠提供了一個理想的棲息地，以刺激螺旋藻的生長，并保證游客的遮蔭和小氣候舒適。藻類在系統(tǒng)內(nèi)的生長速度將隨著太陽的強度而變化，陽光越強，微藻生長越快，它們將變得更深綠色，冠層將變得不那么透明，從而增加了樹冠的遮蔭潛力，提高了人的舒適度。我們可以將其想象成一種與季節(jié)和環(huán)境共同進化的建筑?！?/p>

城市藻類冠層同時也是一個生物數(shù)字生活系統(tǒng)，游客在他們的存在下，激活了促進藻類氧化、太陽輻射照射和生物文化生長的數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所以城市藻類冠層實時產(chǎn)生的有效半透明、顏色、反射率、聲音和生產(chǎn)力都是氣候、微藻、人類和數(shù)字控制系統(tǒng)之間這種新的共生關(guān)系的結(jié)果。

城市藻類冠層除了提供遮陰，還將容納一種名為螺旋藻的藻類，這種含有對人體至關(guān)重要的營養(yǎng)物質(zhì)，如礦物質(zhì)和植物蛋白質(zhì)通常被用作膳食補充劑，所以這些藻類將定期收獲，以供食用。除掉食物， 冠層還可以成為能源的來源，海藻可以用作生物燃料，這將形成建筑物的擴展代謝，形成一個發(fā)電廠。

ps: 所有圖片源于官網(wǎng)

用大自然存在的原始物品，來解決人類的難題。向大自然學習如何建設(shè)環(huán)境，這些不再只出現(xiàn)在科幻小說中。減少污染，節(jié)約能源，一場隱形的革命正在進行之中。