Giáo dục thường xuyên: Vật liệu dựa trên sinh học

There are some nifty new options entering, or about to enter, the market. A self-supporting bio-composite facade panel for commercial buildings, developed by Arup and GXN Innovation, is designed for disassembly and recycling/reuse at the end of its life cycle. Carbon-sequestering structural blocks—under development by Prometheus Materials (a spin-off of a research program at the University of Colorado) and SOM—use an algae-based concrete alternative. A high-performance glazing system being designed by University of North Carolina architecture professor Kyoung Hee Kim, integrates carbon-storing microalgae screens into biochromic windows. Patent-pending products developed by Mycocycle, a materials startup, leverage the natural functions of mycelium (the root structure of fungi) to transform a range of construction wastes—including gypsum, asphalt, and plastic polymers—into toxin-free new materials.

Có một số tùy chọn mới tiện lợi tham gia hoặc sắp tham gia thị trường. Một tấm mặt tiền composite sinh học tự hỗ trợ cho các tòa nhà thương mại, được phát triển bởi Arup và GXN Innovation, được thiết kế để tháo gỡ và tái chế / tái sử dụng vào cuối vòng đời của nó. Các khối cấu trúc cô lập carbon – đang được phát triển bởi Prometheus Materials (một nhánh của chương trình nghiên cứu tại Đại học Colorado) và SOM – sử dụng một giải pháp thay thế bê tông dựa trên tảo. Một hệ thống kính hiệu suất cao được thiết kế bởi giáo sư kiến trúc Kyoung Hee Kim của Đại học Bắc Carolina, tích hợp màn hình vi tảo lưu trữ carbon vào các cửa sổ sinh học. Các sản phẩm đang chờ cấp bằng sáng chế được phát triển bởi Mycocycle, một công ty khởi nghiệp về vật liệu, tận dụng các chức năng tự nhiên của sợi nấm (cấu trúc rễ của nấm) để biến đổi một loạt các chất thải xây dựng – bao gồm thạch cao, nhựa đường và polyme nhựa – thành vật liệu mới không có độc tố.
But, exciting though these prospects may be, some of the most significant opportunities for bio-based building are already on the ground, literally. Agricultural wastes such as straw (the stems of grain crops, not to be confused with hay, which is dried grass used for animal feed) and hemp hurd (the woody, inner part of the stem, a by-product of processing the plant for textile fiber) sequester carbon five to 10 times more effectively than wood. Wheat straw, for example, is 40 percent carbon, as measured by weight. These materials pose no health risks. They are insulative, acoustically absorptive, and, of course, rapidly renewable. Plus, using them for building components creates new markets for farmers.
Nhưng, thú vị mặc dù những triển vọng này có thể là, một số cơ hội quan trọng nhất cho việc xây dựng dựa trên sinh học đã có trên mặt đất, theo nghĩa đen. Chất thải nông nghiệp như rơm rạ (thân cây ngũ cốc, không nên nhầm lẫn với cỏ khô, là cỏ khô được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi) và cây gai dầu (phần gỗ, bên trong của thân cây, một sản phẩm phụ của quá trình chế biến nhà máy cho sợi dệt) cô lập carbon hiệu quả gấp năm đến 10 lần so với gỗ. Ví dụ, rơm lúa mì là 40% carbon, được đo bằng trọng lượng. Những vật liệu này không gây rủi ro cho sức khỏe. Chúng cách điện, hấp thụ âm thanh, và tất nhiên, có thể tái tạo nhanh chóng. Thêm vào đó, sử dụng chúng để xây dựng các thành phần tạo ra thị trường mới cho nông dân.
 
Agrifibers just have a bit of an image issue. “The lack of awareness or misperception around the viability of the material may be the biggest barrier right now,” says Jacob Deva Racusin, director of sustainability and building science at New Frameworks, one of the conveners—along with MASS Design Group and Half Climate Solutions—of a recent summit, held in Boston, with representatives from all along the bio-based materials value chain. “And that’s across all sectors, from practitioners to regulators to the market,” he says.
Sợi nông nghiệp chỉ có một chút vấn đề về hình ảnh. “Sự thiếu nhận thức hoặc nhận thức sai lầm xung quanh khả năng tồn tại của vật liệu có thể là rào cản lớn nhất hiện nay”, Jacob Deva Racusin, giám đốc khoa học xây dựng và bền vững tại New Frameworks, một trong những người triệu tập cùng với MASS Design Group và Half Climate Solutions của một hội nghị thượng đỉnh gần đây, được tổ chức tại Boston, với đại diện từ tất cả các chuỗi giá trị vật liệu sinh học. “Và đó là trên tất cả các lĩnh vực, từ các học viên đến các nhà quản lý đến thị trường,” ông nói.
Starting to change perceptions around these materials are precedent-setting projects that demonstrate agrifiber’s suitability for 21st-century architecture. Outstanding examples include a pair of schools in Denmark, by Henning Larsen; an exhibition pavilion in the Netherlands, by Overtreders W (for Winnie-the-Pooh fans, that’s a reference in Dutch to Piglet’s grandfather); and two guest cabins in upstate New York, by youarethecity.
Bắt đầu thay đổi nhận thức xung quanh các vật liệu này là các dự án thiết lập tiền lệ chứng minh sự phù hợp của sợi nông nghiệp đối với kiến trúc thế kỷ 21. Các ví dụ nổi bật bao gồm một cặp trường học ở Đan Mạch, bởi Henning Larsen; một gian hàng triển lãm ở Hà Lan, bởi Overtreders W (đối với những người hâm mộ Winnie-the-Pooh, đó là một tham chiếu bằng tiếng Hà Lan đến ông nội của Piglet); và hai cabin khách ở ngoại ô New York, bởi youarethecity.
Sundby School and Feldballe School, designed by the Copenhagen-based Henning Larsen, each model a different application for bio-based materials—Sundby by innovating with a heritage craft in a contemporary building envelope and Feldballe pioneering a pre-fabricated system of straw-insulated structural panels. “The big achievement in these projects is that they combine doing good architecture with a biogenic response,” says Eva Ravnborg, project director at Henning Larsen. “They’re not compromising one or the other.”
Trường Sundby và Trường Feldballe, được thiết kế bởi Henning Larsen có trụ sở tại Copenhagen, mỗi mô hình hóa một ứng dụng khác nhau cho các vật liệu dựa trên sinh học — Sundby bằng cách đổi mới với một nghề thủ công di sản trong một lớp vỏ tòa nhà đương đại và Feldballe đi tiên phong trong một hệ thống chế tạo sẵn các tấm cấu trúc cách nhiệt bằng rơm. “Thành tựu lớn trong các dự án này là chúng kết hợp làm kiến trúc tốt với phản ứng sinh học”, Eva Ravnborg, giám đốc dự án tại Henning Larsen nói. “Họ không thỏa hiệp cái này hay cái kia.”
Winner of a World Architecture Festival Award for Best Future School, the two-story, 91,000-square-foot Sundby School, designed in partnership with skala architecture and now nearing completion, is the first primary school in Denmark to earn the Nordic Swan Ecolabel. Located in the rural area of Lolland-Falster, in a low-income region of the country where children commonly grow up “with not necessarily the biggest sense of pride in where they come from,” Ravnborg says, the design aims to elevate students’ views of their place.
Người chiến thắng Giải thưởng Liên hoan Kiến trúc Thế giới cho Trường Tương lai Tốt nhất, Trường Sundby hai tầng, rộng 91.000 foot vuông, được thiết kế với sự hợp tác của kiến trúc skala và hiện sắp hoàn thành, là trường tiểu học đầu tiên ở Đan Mạch giành được Nhãn sinh thái thiên nga Bắc Âu. Nằm ở khu vực nông thôn Lolland-Falster, trong một khu vực thu nhập thấp của đất nước, nơi trẻ em thường lớn lên “không nhất thiết phải có cảm giác tự hào lớn nhất về nơi chúng đến”, Ravnborg nói, thiết kế nhằm mục đích nâng cao quan điểm của học sinh về vị trí của họ.

Semicircular in plan, the structure seems to push out of the earth “like a treasure,” Ravnborg says, referring to Viking artifacts found in the region, and offers the children expansive rooftop panoramas of their home landscape. Cladding the school’s outward-facing curve, as part of an otherwise-conventional envelope assembly, is a nearly 10-inch-thick layer of thatch (which will compress over time to about 8)—a millennia-old system of tightly bundled and layered reed or straw. Conveying a sense of warmth and protection from the region’s prevailing winds while augmenting the performance of the assembly beneath, the thatched facade is expected to last 80 to 100 years and can easily be repaired during that time if needed. “It’s very much a local facade reference that we are trying to rework and translate into a modern version,” says Per Ebbe Hansson, lead design architect at Henning Larsen. “Introducing this element in our design, we were able to reference local heritage and mirror the school’s surroundings, with the aim of uplifting both.”
Hình bán nguyệt trong kế hoạch, cấu trúc dường như đẩy ra khỏi trái đất “như một kho báu”, Ravnborg nói, đề cập đến các hiện vật Viking được tìm thấy trong khu vực, và cung cấp cho trẻ em bức tranh toàn cảnh trên sân thượng mở rộng về cảnh quan nhà của họ. Ốp đường cong hướng ra ngoài của trường, như một phần của cụm phong bì thông thường, là một lớp tranh dày gần 10 inch (sẽ nén theo thời gian xuống còn khoảng 8) — một hệ thống hàng thiên niên kỷ của cây sậy hoặc rơm được bó chặt và xếp lớp. Truyền tải cảm giác ấm áp và bảo vệ khỏi những cơn gió thịnh hành của khu vực trong khi tăng cường hiệu suất của lắp ráp bên dưới, mặt tiền tranh dự kiến sẽ kéo dài 80 đến 100 năm và có thể dễ dàng sửa chữa trong thời gian đó nếu cần. “Đó là một tài liệu tham khảo mặt tiền địa phương mà chúng tôi đang cố gắng làm lại và chuyển thành một phiên bản hiện đại”, Per Ebbe Hansson, kiến trúc sư thiết kế chính tại Henning Larsen nói. “Giới thiệu yếu tố này trong thiết kế của chúng tôi, chúng tôi đã có thể tham khảo di sản địa phương và phản ánh môi trường xung quanh trường, với mục đích nâng cao cả hai.”
The main challenge in the use of thatch was the need for increased scrutiny around fire safety. A costly year-long process of testing, including burning one-to-one mockups to study flame spread, temperature, and other factors, established that the design’s provisions for compartmentation, egress, and firefighting meet the applicable safety standards. “The problem is that this is very specific for this project,” Hansson says, “so if you want to do a similar project, we have to start all over again.”
Thách thức chính trong việc sử dụng tranh là sự cần thiết phải tăng cường giám sát xung quanh an toàn cháy nổ. Một quá trình thử nghiệm tốn kém kéo dài một năm, bao gồm đốt các mô hình một-một để nghiên cứu sự lan truyền ngọn lửa, nhiệt độ và các yếu tố khác, đã xác định rằng các quy định của thiết kế về khoang, lối ra và chữa cháy đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hiện hành. “Vấn đề là điều này rất cụ thể cho dự án này,” Hansson nói, “vì vậy nếu bạn muốn thực hiện một dự án tương tự, chúng tôi phải bắt đầu lại từ đầu.”
Where Sundby School showcases bio-based materials in a distinctive and expressive work, the architect’s 2,700-square-foot extension to Feldballe School, in Rønde, completed in 2022 on what Ravnborg describes as “almost no budget,” serves as a test case for prefabricated modular wood-framed panels stuffed with compressed straw. “This is a project with which we tried to say, ‘Every solution we create here, we need to be able to scale up,’” she tells RECORD. “‘We need to imagine that this is able to grow and become a much larger project.’”
Trong khi Trường Sundby trưng bày các vật liệu dựa trên sinh học trong một tác phẩm đặc biệt và biểu cảm, phần mở rộng 2.700 foot vuông của kiến trúc sư đến Trường Feldballe, ở Rønde, hoàn thành vào năm 2022 trên những gì Ravnborg mô tả là “hầu như không có ngân sách”, đóng vai trò là trường hợp thử nghiệm cho các tấm khung gỗ mô-đun đúc sẵn nhồi rơm nén. “Đây là một dự án mà chúng tôi đã cố gắng nói, ‘Mọi giải pháp chúng tôi tạo ra ở đây, chúng tôi cần có khả năng mở rộng quy mô,'” cô nói với RECORD. “Chúng ta cần tưởng tượng rằng điều này có thể phát triển và trở thành một dự án lớn hơn nhiều.”

Unlike Sundby School’s magnificent thatched facade, the structural panels did not require skilled heritage-craft workers, and went up in a day. The panels are clad on the outside with wood and on the inside with a clay plaster, which serves as a vapor-permeable membrane allowing the straw to “breathe.” The structural insulated panels (SIPs) are about a foot and a half deep (providing insulation in the range of R-35) and, together with their finishes, make for walls approaching 2 feet thick. “Suddenly, there’s a different type of architectural vocabulary that comes with the greater facade depth,” says Ravnborg. Windowsills, for example, where a child can sit, so “it’s not necessarily just a disadvantage.”
Không giống như mặt tiền tranh tráng lệ của Trường Sundby, các tấm cấu trúc không yêu cầu công nhân thủ công di sản lành nghề và đi lên trong một ngày. Các tấm được ốp ở bên ngoài bằng gỗ và bên trong bằng thạch cao đất sét, đóng vai trò là màng thấm hơi cho phép rơm “thở”. Các tấm cách nhiệt cấu trúc (SIP) sâu khoảng một foot rưỡi (cung cấp lớp cách nhiệt trong phạm vi R-35) và, cùng với lớp hoàn thiện của chúng, tạo nên các bức tường dày gần 2 feet. “Đột nhiên, có một loại từ vựng kiến trúc khác đi kèm với chiều sâu mặt tiền lớn hơn,” Ravnborg nói. Ví dụ, bệ cửa sổ nơi một đứa trẻ có thể ngồi, vì vậy “nó không nhất thiết chỉ là một bất lợi.”
Densely packed straw burns poorly, in a manner similar to heavy timber, and the structural performance of the panels compares to light-frame wood. As a manufactured product, the SIPs came pre-tested for fire and structural performance. A critical design focus was detailing the wall to prevent moisture ingress; a removable panel along the base of the wall provides access for monitoring (as well as incorporating a cable run). Because the whole building is designed for disassembly, if a panel were to become damaged, it could be switched out. “The idea is that it’s not going to be necessary, but it is theoretically possible,” says Hansson, “and at the end of the life of the building, the entire thing can be disassembled and reused.”
Rơm đóng gói dày đặc cháy kém, theo cách tương tự như gỗ nặng, và hiệu suất cấu trúc của các tấm so sánh với gỗ khung nhẹ. Là một sản phẩm được sản xuất, SIP đã được kiểm tra trước về hiệu suất cháy và kết cấu. Một trọng tâm thiết kế quan trọng là chi tiết bức tường để ngăn hơi ẩm xâm nhập; Một bảng điều khiển có thể tháo rời dọc theo chân tường cung cấp quyền truy cập để giám sát (cũng như kết hợp chạy cáp). Bởi vì toàn bộ tòa nhà được thiết kế để tháo gỡ, nếu một bảng điều khiển bị hư hỏng, nó có thể được chuyển ra. “Ý tưởng là nó sẽ không cần thiết, nhưng về mặt lý thuyết là có thể,” Hansson nói, “và vào cuối vòng đời của tòa nhà, toàn bộ mọi thứ có thể được tháo rời và tái sử dụng.”
Although small, the Feldballe School is having a big impact. Henning Larsen is now designing a 1.7 million-square-foot logistics center in the Netherlands using the same system of straw-insulated structural panels. “So it is going from a very, very tiny project to an extreme scale-up,” says Ravnborg, “but that is only possible because we could bring the client to see and touch this project and get a sense of it. That is really convincing.”
Mặc dù nhỏ, Trường Feldballe đang có tác động lớn. Henning Larsen hiện đang thiết kế một trung tâm hậu cần rộng 1,7 triệu foot vuông ở Hà Lan bằng cách sử dụng cùng một hệ thống các tấm cấu trúc cách nhiệt bằng rơm. “Vì vậy, nó đang đi từ một dự án rất, rất nhỏ đến một quy mô cực đoan,” Ravnborg nói, “nhưng điều đó chỉ có thể bởi vì chúng tôi có thể đưa khách hàng đến xem và chạm vào dự án này và cảm nhận được nó. Điều đó thực sự thuyết phục”.
Showcasing the potential of bio-based materials was equally central to the brief for the Voice of Urban Nature, a pavilion designed by Amsterdam-based Overtreders W on the theme of greening the future city. Commissioned jointly by the neighboring municipalities of Amsterdam and Almere for the Netherlands’ decennial horticulture exposition, Floriade, in 2022, the pavilion contains six gardens (designed by Joost Emmerik and De Onkruidenier) and an exhibition (by architect Kossmanndejong), each exemplifying the variety and potential of urban nature.
Thể hiện tiềm năng của các vật liệu dựa trên sinh học cũng là trọng tâm của bản tóm tắt cho Tiếng nói của Thiên nhiên Đô thị, một gian hàng được thiết kế bởi Overtreders W có trụ sở tại Amsterdam về chủ đề phủ xanh thành phố tương lai. Được ủy quyền bởi các thành phố lân cận Amsterdam và Almere cho triển lãm làm vườn mười năm một lần của Hà Lan, Floriade, vào năm 2022, gian hàng chứa sáu khu vườn (được thiết kế bởi Joost Emmerik và De Onkruidenier) và một triển lãm (bởi kiến trúc sư Kossmanndejong), mỗi khu vườn thể hiện sự đa dạng và tiềm năng của thiên nhiên đô thị.

In designing the structure, “the most important thing for us was to show a new aesthetic of bio-based building—to not make it beige, but more fresh and ‘nowadays,’” says Reinder Bakker, a partner at Overtreders W. “And, because bio-based buildings are often thought of as mainly for the countryside, we also wanted to show these materials can work in a city.”
Khi thiết kế cấu trúc, “điều quan trọng nhất đối với chúng tôi là thể hiện một thẩm mỹ mới của tòa nhà dựa trên sinh học – không làm cho nó màu be, nhưng tươi mới hơn và ‘ngày nay'”, Reinder Bakker, một đối tác tại Overtreders W. “Và, bởi vì các tòa nhà dựa trên sinh học thường được coi là chủ yếu cho nông thôn, chúng tôi cũng muốn cho thấy những vật liệu này có thể hoạt động trong một thành phố.”
The pavilion’s structure pilots an Overtreders W–designed system of modular, demountable, wood-framed hemp-lime panels in rosy shades of pink. Sometimes known as hempcrete (a misleading term that seems to imply concrete-like structural properties, which the material does not have), hemp lime consists of hemp hurd mixed with lime powder and water. The pavilion’s hemp comes from a nearby farm, and its lime from neighboring Belgium, while dye from regionally grown madder is what gives the panels their color. “There’s already a lot of research and knowledge about hempcrete, so it’s not a new material,” Bakker says. As well as being carbon-negative, insulative, and acoustically absorptive, hemp lime has proven naturally resistant to pests, mold, and fire, requires very little energy to produce, and can be fully recycled or safely returned to nature as part of a zero-waste economy. “But—as well as with the aesthetics—we tried to do a bit of a new thing with prefabricating, so the quality control is better, it can be cheaper, and, if it’s raining outside while they’re making the panels, it’s not a problem.”
Cấu trúc của gian hàng hướng dẫn một hệ thống Overtreders W được thiết kế gồm các tấm vôi gai dầu khung gỗ mô-đun, có thể tháo rời, có màu hồng nhạt. Đôi khi được gọi là bê tông gai dầu (một thuật ngữ gây hiểu lầm dường như ngụ ý các tính chất cấu trúc giống như bê tông, mà vật liệu không có), vôi gai dầu bao gồm cây gai dầu trộn với bột vôi và nước. Cây gai dầu của gian hàng đến từ một trang trại gần đó, và vôi của nó từ nước láng giềng Bỉ, trong khi thuốc nhuộm từ madder được trồng trong khu vực là thứ mang lại cho các tấm màu sắc của chúng. “Đã có rất nhiều nghiên cứu và kiến thức về bê tông gai dầu, vì vậy nó không phải là một vật liệu mới”, Bakker nói. Ngoài việc âm tính với carbon, cách nhiệt và hấp thụ âm thanh, vôi gai dầu đã được chứng minh là có khả năng chống sâu bệnh, nấm mốc và lửa tự nhiên, đòi hỏi rất ít năng lượng để sản xuất và có thể được tái chế hoàn toàn hoặc trở lại tự nhiên một cách an toàn như một phần của nền kinh tế không chất thải. “Nhưng, cũng như với tính thẩm mỹ, chúng tôi đã cố gắng làm một chút điều mới mẻ với đúc sẵn, để kiểm soát chất lượng tốt hơn, nó có thể rẻ hơn, và, nếu trời mưa bên ngoài trong khi họ đang sản xuất các tấm, đó không phải là vấn đề.”
Supporting the panels is a timber structure (also modular and demountable) built from demolition salvage and trees felled in managing local nature reserves. The wood is stained black using carbon-infused linseed oil from flax grown at Amsterdam’s Schiphol Airport (to deter geese, who don’t like flax, from getting accidentally involved with the planes) and pressed at a windmill outside the city.
Hỗ trợ các tấm là một cấu trúc gỗ (cũng là mô-đun và có thể tháo dỡ) được xây dựng từ việc phá dỡ, trục vớt và cây cối bị đốn hạ trong việc quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên địa phương. Gỗ được nhuộm đen bằng cách sử dụng dầu hạt lanh tẩm carbon từ cây lanh được trồng tại sân bay Schiphol của Amsterdam (để ngăn chặn ngỗng, những người không thích lanh, vô tình dính líu đến máy bay) và ép vào một cối xay gió bên ngoài thành phố.
Through its designs for experimental temporary buildings, Overtreders W aims to advance a more circular economy for building materials—because ultimately, Bakker says, “all buildings are temporary.” The Voice of Urban Nature’s hemp-lime panels have attracted a lot of interest, and Overtreders W considered starting a new company to manufacture the product commercially (as they did for a recycled-PVC-tile cladding that they developed for a previous project), “but we are ultimately designers and architects,” Bakker says. So instead of launching another enterprise, the firm is using its modular hemp-lime panels in a new building, a retreat center starting construction this year, “to show that it’s possible in a more permanent project,” Bakker says.
Thông qua các thiết kế cho các tòa nhà tạm thời thử nghiệm, Overtreders W nhằm mục đích thúc đẩy một nền kinh tế tuần hoàn hơn cho vật liệu xây dựng — bởi vì cuối cùng, Bakker nói, “tất cả các tòa nhà đều là tạm thời.” Các tấm vôi gai dầu của Voice of Urban Nature đã thu hút rất nhiều sự quan tâm, và Overtreders W đã cân nhắc bắt đầu một công ty mới để sản xuất sản phẩm thương mại (như họ đã làm cho tấm ốp gạch PVC tái chế mà họ đã phát triển cho một dự án trước đó), “nhưng cuối cùng chúng tôi là nhà thiết kế và kiến trúc sư,” Bakker nói. Vì vậy, thay vì tung ra một doanh nghiệp khác, công ty đang sử dụng các tấm vôi gai dầu mô-đun của mình trong một tòa nhà mới, một trung tâm tĩnh tâm bắt đầu xây dựng trong năm nay, “để cho thấy rằng nó có thể trong một dự án lâu dài hơn”, Bakker nói.
In the U.S., building products based on both straw and hemp are becoming increasingly available. Straw-insulated structural panels, similar to those used in Feldballe School, are manufactured in varying thicknesses in a growing number of regions, and, as Henning Larsen’s experience suggests, that product is ripe for scaling up. Hemp farming was legalized in this country in 2018 (after more than 70 years of prohibition) and hemp lime was approved as a residential building material in 2022, so that market is still in its infancy here. “It’s just a number of years until it will happen, but it does need to be prioritized at a societal level, as well as individuals’ chipping away at it,” says Kaja Kühl, founder of the Brooklyn-based urban design and research practice youarethecity, and the designer, with New York–based Roger Cardinal Design, of two micro dwellings built in 2022 with hemp lime.
Tại Hoa Kỳ, các sản phẩm xây dựng dựa trên cả rơm và cây gai dầu đang ngày càng trở nên có sẵn. Các tấm cấu trúc cách nhiệt bằng rơm, tương tự như các tấm được sử dụng trong Trường Feldballe, được sản xuất với độ dày khác nhau ở một số khu vực ngày càng tăng, và, như kinh nghiệm của Henning Larsen cho thấy, sản phẩm đó đã chín muồi để mở rộng quy mô. Trồng cây gai dầu đã được hợp pháp hóa ở quốc gia này vào năm 2018 (sau hơn 70 năm bị cấm) và vôi gai dầu đã được phê duyệt làm vật liệu xây dựng nhà ở vào năm 2022, vì vậy thị trường đó vẫn còn sơ khai ở đây. “Chỉ còn một vài năm nữa cho đến khi nó xảy ra, nhưng nó cần được ưu tiên ở cấp độ xã hội, cũng như các cá nhân sứt mẻ nó”, Kaja Kühl, người sáng lập công ty nghiên cứu và thiết kế đô thị Youarethecity có trụ sở tại Brooklyn, và là nhà thiết kế, với Roger Cardinal Design có trụ sở tại New York, về hai ngôi nhà siêu nhỏ được xây dựng vào năm 2022 bằng vôi gai dầu.
Located at Wally Farms, a 1,000-acre experimental-farming and climate-research incubator in New York State’s Hudson Valley, each cabin is less than 400 square feet and opens to the landscape with wide sliding doors. Designed in consultation with contractor Hempstone, the structures’ walls consist of light-wood framing. They are lined with a continuous inner layer of insulative hemp-lime blocks, prefabricated in Pennsylvania. Between the studs is a 7-inch layer of site-mixed spray-on hemp lime, from France, where the material has been used for decades in restorations and more recently in new multistory construction. Even factoring in transportation emissions, the hemp lime is still carbon negative. The combination of the two formats enabled work on the interior finish, a vapor-permeable lime plaster that also acts as an air barrier, to go ahead while the spray-on product dried. The structure was then wrapped with an additional layer of wood fiberboard insulation and a rainscreen cladding of cedar shingles.
Tọa lạc tại Wally Farms, một vườn ươm nghiên cứu khí hậu và canh tác thử nghiệm rộng 1.000 mẫu Anh ở Thung lũng Hudson của Bang New York, mỗi cabin rộng chưa đầy 400 feet vuông và mở ra cảnh quan với cửa trượt rộng. Được thiết kế với sự tư vấn của nhà thầu Hempstone, các bức tường của cấu trúc bao gồm khung gỗ sáng. Chúng được lót bằng một lớp bên trong liên tục của các khối vôi gai dầu cách nhiệt, đúc sẵn ở Pennsylvania. Giữa các đinh tán là một lớp vôi gai dầu phun hỗn hợp 7 inch, từ Pháp, nơi vật liệu này đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ để phục hồi và gần đây hơn trong xây dựng nhiều tầng mới. Ngay cả khi tính đến lượng khí thải giao thông, vôi gai dầu vẫn là carbon âm. Sự kết hợp của hai định dạng cho phép công việc hoàn thiện nội thất, một thạch cao vôi thấm hơi cũng hoạt động như một rào cản không khí, để tiếp tục trong khi sản phẩm phun khô. Cấu trúc sau đó được bọc thêm một lớp cách nhiệt bằng ván sợi gỗ và tấm ốp màn mưa của ván lợp tuyết tùng.

To estimate the buildings’ embodied-carbon emissions, the project team used BEAM (Building Emissions Accounting for Materials), a carbon calculator developed by Builders for Climate Action and one of the few tools that includes the carbon stored in biogenic materials (other than wood). The cabins’ embodied carbon totaled about 1.7 metric tons, an approximately 90 percent reduction per square foot from typical construction. The concrete foundation and, to a much lesser degree, the windows account for almost all of it, “a great illustration of just how carbon-intensive concrete is,” Kühl says.
Để ước tính lượng khí thải carbon thể hiện của các tòa nhà, nhóm dự án đã sử dụng BEAM (Kế toán phát thải tòa nhà cho vật liệu), một máy tính carbon được phát triển bởi Nhà xây dựng cho hành động khí hậu và là một trong số ít các công cụ bao gồm carbon được lưu trữ trong vật liệu sinh học (trừ gỗ). Carbon thể hiện của cabin tổng cộng khoảng 1,7 tấn, giảm khoảng 90% trên mỗi foot vuông so với xây dựng thông thường. Nền móng bê tông và, ở mức độ thấp hơn nhiều, các cửa sổ chiếm gần như toàn bộ, “một minh họa tuyệt vời về việc bê tông sử dụng nhiều carbon như thế nào”, Kühl nói.
Since the completion of the guest cabins, Wally Farms has continued to advocate for hemp as a healthy, regenerative construction material—that also creates green, rural jobs—by offering site tours and on-site workshops for designers, builders, farmers, and real-estate professionals. As an additional resource, an online project diary documented the research behind the project.
Kể từ khi hoàn thành các cabin dành cho khách, Wally Farms đã tiếp tục ủng hộ cây gai dầu như một vật liệu xây dựng lành mạnh, tái tạo — cũng tạo ra việc làm xanh, nông thôn — bằng cách cung cấp các chuyến tham quan địa điểm và hội thảo tại chỗ cho các nhà thiết kế, nhà xây dựng, nông dân và chuyên gia bất động sản. Là một nguồn tài nguyên bổ sung, một cuốn nhật ký dự án trực tuyến ghi lại nghiên cứu đằng sau dự án.
These path-breaking projects, along with a growing number of others, provide valuable precedents for changing the perception of agriculture-based materials in contemporary architecture. What’s needed next, according to the Boston conference proceedings, are more data on these materials’ properties, behaviors, and impacts; policies and codes that facilitate their wider uptake; and initiatives to support industry and supply chain development.
Những dự án đột phá này, cùng với số lượng ngày càng tăng của những dự án khác, cung cấp tiền lệ có giá trị để thay đổi nhận thức về vật liệu dựa trên nông nghiệp trong kiến trúc đương đại. Điều cần thiết tiếp theo, theo kỷ yếu hội nghị Boston, là nhiều dữ liệu hơn về các thuộc tính, hành vi và tác động của các vật liệu này; các chính sách và quy tắc tạo điều kiện cho sự hấp thụ rộng rãi hơn của họ; và các sáng kiến hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp và chuỗi cung ứng.