Architettura biomimetica

L’architettura biomimetica è una filosofia contemporanea dell’architettura che cerca soluzioni per la sostenibilità nella natura, non replicando le forme naturali, ma comprendendo le regole che governano quelle forme. È un approccio multidisciplinare alla progettazione sostenibile che segue un insieme di principi piuttosto che codici stilistici. Fa parte di un movimento più ampio noto come biomimetica, che è l’esame della natura, dei suoi modelli, sistemi e processi allo scopo di ottenere ispirazione per risolvere i problemi creati dall’uomo.

Storia
L’architettura ha attinto a lungo dalla natura come fonte di ispirazione. Il biomorfismo, o l’incorporazione di elementi naturali esistenti come ispirazione nel design, ha origine forse con l’inizio di ambienti creati dall’uomo e rimane presente oggi. Gli antichi greci e romani incorporarono motivi naturali in design come le colonne ispirate agli alberi. I viticci arabeggianti tardo antichi e bizantini sono versioni stilizzate della pianta d’acanto. La voliera di Varro a Casinum del 64 aC ricostruì un mondo in miniatura. Uno stagno circondava una struttura a cupola ad una estremità che conteneva una varietà di uccelli. Un portico in pietra colonnato aveva colonne intermedie di alberi viventi.

La chiesa della Sagrada Família di Antoni Gaudi, iniziata nel 1882, è un famoso esempio di utilizzo delle forme funzionali della natura per rispondere a un problema strutturale. Ha usato colonne che modellano i baldacchini ramificati degli alberi per risolvere i problemi di statica nel supporto del caveau.

L’architettura organica utilizza forme geometriche ispirate alla natura nel design e cerca di riconnettere l’essere umano con il suo ambiente. Kendrick Bangs Kellogg, un architetto organista praticante, crede che “soprattutto, l’architettura organica dovrebbe costantemente ricordarci di non dare per scontata la natura di Madre Natura – lavorare con lei e permetterle di guidare la tua vita. Inibisce lei, e l’umanità sarà la perdente. “Questo è in linea con un altro principio guida, che è che la forma dovrebbe seguire il flusso e non lavorare contro le forze dinamiche della natura. Il commento dell’architetto Daniel Liebermann sull’architettura organica come movimento evidenzia il ruolo della natura nella costruzione: “… una comprensione più vera di come vediamo, con la nostra mente e il nostro occhio, è il fondamento di tutto ciò che è organico. L’occhio e il cervello dell’uomo si sono evoluti in eoni di tempo, la maggior parte dei quali erano all’interno del vasto paesaggio non asfaltato e non pavimentato della nostra biosfera edenica! Ora dobbiamo andare alla natura per i nostri modelli, è chiaro! “Gli architetti biologici utilizzano soluzioni create dall’uomo con un’estetica ispirata alla natura per realizzare una consapevolezza dell’ambiente naturale piuttosto che affidarsi alle soluzioni della natura per rispondere ai problemi dell’uomo.

L’architettura metabolista, un movimento presente in Giappone dopo la seconda guerra mondiale, ha sottolineato l’idea di un cambiamento senza fine nel mondo biologico. I metabolizzatori hanno promosso l’architettura flessibile e le città dinamiche in grado di soddisfare le esigenze di un ambiente urbano in evoluzione. La città è paragonata a un corpo umano in quanto i suoi singoli componenti vengono creati e diventano obsoleti, ma l’entità nel suo complesso continua a svilupparsi. Come le singole cellule di un corpo umano che crescono e muoiono anche se il corpo umano continua a vivere, anche la città è in un ciclo continuo di crescita e cambiamento. La metodologia dei metabolisti considera la natura come una metafora per l’uomo. La città elica di Kisho Kurokawa è modellata sul DNA, ma la usa come una metafora strutturale piuttosto che per le sue qualità di fondo del suo scopo di codifica genetica.

L’architettura biomimetica va oltre l’uso della natura come ispirazione per le componenti estetiche della forma costruita, ma cerca invece di utilizzare la natura per risolvere i problemi del funzionamento dell’edificio. Biomimetica significa imitare la vita e ha origine dalle parole greche bios (vita) e mimesi (imitare). Il movimento è un ramo della nuova scienza definita e resa popolare da Janine Benyus nel suo libro del 1997 Biomimicry: Innovation Inspired by Nature come uno che studia la natura e poi imita o prende ispirazione dai suoi progetti e processi per risolvere i problemi umani. Piuttosto che pensare all’edificio come a una macchina per vivere, la biomimetica chiede agli architetti di pensare a un edificio come a un essere vivente per un essere vivente.

caratteristiche
L’architettura biomimetica usa la natura come modello, misura e mentore per risolvere problemi in architettura. Non è la stessa cosa dell’architettura biomorfica, che usa elementi naturali esistenti come fonti di ispirazione per le componenti estetiche della forma. Invece, l’architettura biomimetica guarda alla natura come un modello da imitare o prendere ispirazione da disegni e processi naturali e applicarla all’uomo. Usa la natura come una misura che significa che la biomimetica usa uno standard ecologico per giudicare l’efficienza delle innovazioni umane. La natura come mentore significa che la biomimetica non tenta di sfruttare la natura estraendo beni materiali da essa, ma valuta la natura come qualcosa da cui gli esseri umani possono imparare.

Le innovazioni architettoniche che rispondono all’architettura non devono assomigliare ad una pianta o ad un animale. Laddove la forma è intrinseca alla funzione di un organismo, allora un edificio modellato sui processi di una forma di vita può anche apparire simile all’organismo. L’architettura può emulare forme, funzioni e processi naturali. Sebbene sia un concetto contemporaneo in un’era tecnologica, la biomimetica non implica l’incorporazione di una tecnologia complessa in architettura. In risposta ai precedenti movimenti architettonici, l’architettura biomimetica si muove verso un aumento radicale dell’efficienza delle risorse, lavora in un modello chiuso piuttosto che lineare (lavora in un ciclo chiuso che non ha bisogno di un costante apporto di risorse per funzionare) e fa affidamento sul solare energia invece di combustibili fossili. L’approccio progettuale può spaziare dal design alla natura o dalla natura al design. Progettare alla natura significa identificare un problema di progettazione e trovare un problema parallelo in natura per una soluzione. Un esempio di questa è la macchina bionica DaimlerChrysler che ha esaminato il boxfish per costruire un corpo aerodinamico. Il metodo di progettazione della natura è un progetto ispirato alla biologia basato sulla soluzione. I designer iniziano con una soluzione biologica specifica in mente e la applicano al design. Un esempio di ciò è la vernice di Lotus di Sto, che è autopulente, un’idea presentata dal fiore di loto, che emerge pulito dalle acque paludose.

Tre livelli di mimetismo
La biomimetica può funzionare su tre livelli: l’organismo, i suoi comportamenti e l’ecosistema. Gli edifici a livello di organismo imitano un organismo specifico. Lavorare solo a questo livello senza mimare come l’organismo partecipa a un contesto più ampio potrebbe non essere sufficiente per produrre un edificio che si integri bene con il suo ambiente perché un organismo funziona sempre e risponde a un contesto più ampio. A livello comportamentale, gli edifici imitano come un organismo si comporta o si relaziona con il suo contesto più ampio. A livello di ecosistema, un edificio imita il processo naturale e il ciclo dell’ambiente più grande. I principi dell’ecosistema seguono che gli ecosistemi (1) dipendono dalla luce solare contemporanea; (2) ottimizzare il sistema piuttosto che i suoi componenti; (3) sono sintonizzati e dipendenti dalle condizioni locali; (4) sono diversi in componenti, relazioni e informazioni; (5) creare condizioni favorevoli alla vita sostenuta; e (6) si adattano e si evolvono a diversi livelli e a velocità diverse. Essenzialmente, questo significa che un certo numero di componenti e processi costituiscono un ecosistema e devono lavorare insieme piuttosto che contro, affinché l’ecosistema funzioni senza intoppi. Per la progettazione architettonica per imitare la natura a livello di ecosistema dovrebbe seguire questi sei principi.

Esempi di biomimetica in architettura

Livello di organismo
A livello di organismo, l’architettura guarda all’organismo stesso, applicando la sua forma e / o le sue funzioni a un edificio.

Norman Foster’s Gherkin Tower (2003) ha una pelle esagonale ispirata alla spugna di fiori Venus. Questa spugna si trova in un ambiente sottomarino con forti correnti d’acqua e il suo esoscheletro simile a reticolo e la forma rotonda aiutano a disperdere tali stress sull’organismo.

The Eden Project (2001) in Cornovaglia, in Inghilterra, è una serie di biomi artificiali con cupole modellate su bolle di sapone e granelli di polline. Gli architetti di Grimshaw hanno guardato alla natura per costruire un’efficace forma sferica. Le bolle geodetiche esagonali risultanti gonfiate con aria sono state costruite con etilene tetrafluoroetilene (ETFE), un materiale che è sia leggero che forte. La sovrastruttura finale pesa meno dell’aria che contiene.

Livello di comportamento
A livello comportamentale, l’edificio imita il modo in cui l’organismo interagisce con il suo ambiente per costruire una struttura che possa anche inserirsi senza resistenza nel suo ambiente circostante.

Termite monta la Namibia
L’Eastgate Centre, progettato dall’architetto Mick Pearce in collaborazione con gli ingegneri di Arup Associates, è un grande ufficio e complesso commerciale ad Harare, nello Zimbabwe. Per minimizzare i potenziali costi di regolazione della temperatura interna dell’edificio, Pearce guardò ai tumuli autoraffreddanti delle termiti africane. L’edificio non ha l’aria condizionata o il riscaldamento, ma regola la sua temperatura con un sistema di raffreddamento passivo ispirato ai tumuli autoraffreddanti delle termiti africane. La struttura, tuttavia, non deve apparire come un termitaio per funzionare come uno e invece esteticamente attinge dalla muratura dello Zimbabwe indigena.

L’edificio del Qatar Cacti progettato da Aesthetics Architects, con sede a Bangkok, per il Ministero degli affari municipali e dell’agricoltura, è un edificio progettato che utilizza la relazione del cactus con il suo ambiente come modello per la costruzione nel deserto. I processi funzionali silenziosamente al lavoro sono ispirati dal modo in cui i cactus si sostengono in un clima secco e rovente. Le tonalità del sole sulle finestre si aprono e si chiudono in risposta al calore, proprio come il cactus subisce la traspirazione durante la notte piuttosto che durante il giorno per trattenere l’acqua. Il progetto raggiunge il livello dell’ecosistema nella sua cupola botanica adiacente il cui sistema di gestione delle acque reflue segue processi che conservano l’acqua e hanno una produzione minima di rifiuti. L’integrazione degli organismi viventi nella fase di degrado delle acque reflue riduce al minimo la quantità di risorse energetiche esterne necessarie per adempiere a questo compito. La cupola creerebbe uno spazio controllato dal clima e dall’aria che può essere utilizzato per la coltivazione di una fonte di cibo per i dipendenti.

Livello dell’ecosistema
La costruzione a livello di ecosistema implica l’imitazione di come gli ambienti di molti componenti interagiscano e tendano ad essere sulla scala urbana o su un progetto più ampio con più elementi piuttosto che una struttura solitaria.

Il progetto Cardboard to Caviar, fondato da Graham Wiles a Wakefield, Regno Unito, è un sistema ciclico a ciclo chiuso che utilizza rifiuti come nutrienti. Il progetto paga i ristoranti per il loro cartone, lo sminuzza e lo vende ai centri equestri per la lettiera dei cavalli. Quindi il letto sporco viene comprato e messo in un sistema di compostaggio, che produce molti vermi. I vermi sono nutriti con pesce di capriolo, che produce caviale, che viene venduto ai ristoranti. Questa idea di spreco per uno come nutriente per un altro ha il potenziale per essere tradotto in intere città.

Il progetto Sahara Forest progettato dalla società Exploration Architecture è una serra che punta a fare affidamento solo sull’energia solare per funzionare come un sistema di rifiuti zero. Il progetto è a livello di ecosistema perché i suoi numerosi componenti lavorano insieme in un sistema ciclico. Dopo aver scoperto che i deserti erano ricoperti da foreste, Exploration decise di intervenire nella foresta e nei confini del deserto per invertire la desertificazione. Il progetto imita il coleottero del deserto della Namibia per combattere il cambiamento climatico in un ambiente arido. Attinge la capacità dello scarafaggio di autoregolare la sua temperatura corporea accumulando calore di giorno e di raccogliere goccioline d’acqua che si formano sulle sue ali. La struttura della serra utilizza acqua salata per fornire raffreddamento e umidificazione per evaporazione. L’aria evaporata si condensa in acqua dolce permettendo alla serra di rimanere riscaldata di notte. Questo sistema produce più acqua di quanta ne necessiti per le piante interne, così l’eccesso viene fuoriuscito affinché le piante circostanti possano crescere. Le centrali solari funzionano all’idea che le relazioni simbiotiche siano importanti in natura, raccogliendo il sole e fornendo ombra alle piante per crescere. Il progetto è attualmente nella sua fase pilota.

Lavasa, in India, è una città di 8000 acri progettata da HOK (Hellmuth, Obata e Kassabaum) pianificata per una regione dell’India soggetta alle inondazioni dei monsoni. Il team di HOK ha stabilito che l’ecosistema originale del sito era una foresta decidua umida prima che diventasse un paesaggio arido. In risposta alle inondazioni della stagione, hanno progettato le fondazioni dell’edificio per immagazzinare l’acqua come hanno fatto gli alberi precedenti. I tetti della città imitano la foglia di fico banyan con il suo sistema a goccia che consente all’acqua di defluire mentre contemporaneamente pulisce la sua superficie. La strategia per spostare l’acqua in eccesso attraverso i canali è presa in prestito dalle formiche locali di raccolta, che utilizzano canali a più percorsi per allontanare l’acqua dai loro nidi.

critiche
La biomimetica è stata criticata per allontanare l’uomo dalla natura definendo i due termini come separati e distinti l’uno dall’altro. La necessità di categorizzare l’uomo come distinto dalla natura conferma la tradizionale definizione della natura, ovvero che sono quelle cose o sistemi che nascono indipendentemente dall’intenzione umana. Joe Kaplinsky sostiene inoltre che basandosi sul design della natura, la biomimetica rischia di presumere la superiorità delle soluzioni date dalla natura sull’uomo. Nell’idolizzare i sistemi della natura e svalutare il disegno umano, le strutture biomimetiche non possono tenere il passo con l’ambiente creato dall’uomo e i suoi problemi. Egli sostiene che l’evoluzione all’interno dell’umanità è culturalmente basata su innovazioni tecnologiche piuttosto che sull’evoluzione ecologica. Tuttavia, architetti e ingegneri non basano i loro disegni rigorosamente fuori dalla natura, ma ne usano solo parti come fonte di ispirazione per le soluzioni architettoniche. Dal momento che il prodotto finale è in realtà una fusione di design naturale con un’innovazione umana, la biomimetica può essere letta in realtà in quanto mette l’uomo e la natura in armonia l’uno con l’altro.