Оригинални технологии за градовете на бъдещето

Ефектите и влиянието, което оказват хората над планетата Земя и по-специално над живата природа, стават все по-мощни и необратими с всеки изминал ден. Консумацията на енергия, която човечеството изисква все повече и повече, само влошава допълнително положението. И то не само заради замърсяването и изчерпването на природните невъзобновяеми източници на гориво. Нарушават се балансите в цели екосистеми, замърсяват се водни ресурси, изчерпва се и се унищожава храната на десетки животински и растителни видове.

Всичко това води до все по-скоростна промяна на околната среда – все по-екстремални климатични явления, смяна на условията и оттам, разбира се – нужда за промяна на облика на съвременните градове.
За да се справи с някои от тези проблеми, днешната наука и особено архитекти и еколози работят все по-сериозно над различни идеи за промяна в технологиите за конструиране на сгради и инфраструктура. Това води не само до създаване на нови материали, но и на тотално радикални идеи за промяна на сгради, пътища и съвременния град като цяло. Ето няколко много интересни идеи за това, какво може би ще виждат в близките години очите на посетителите на големите градове.

 

Бамбукови градове

Почти всички жители на западните цивилизации смятат бамбука просто за един декоративен екзотичен материал. Но всъщност за милиони хора по света той е още и невероятно добър материал за изграждане на жилищни конструкции. Бамбукът расте изключително бързо, особено в сравнение с нормалните дървета на север. По-здрав е от стомана и е по-устойчив от цимента.

Поради тази и още няколко причини едно архитектурно студио в Китай (наречено Penda) има сериозни намерения да използва именно бамбук като основен строителен материал за изграждане на цял град. Този град ще бъде самоподдържаща се система, екологично чист и евтин за изработка. Сградите ще бъдат конструирани чрез подреждане на бамбуковите стъбла заедно така, че да образуват здрави основи, а след това ще бъдат допълнително свързвани с въжета.

 

 

Използвайки тази техника, инженерите на Penda се надяват, че ще могат да изградят първия модерен бамбуков град за няколко години и той ще започне да приема първите си жители през 2023 година. Населението му ще бъде около 200 000 души.

Когато цялата структура бъде завършена, тя лесно ще може да бъде допълвана и надграждана – хоризонтално и вертикално. Освен това всяка стая или сграда може лесно да бъде разглобена, като изходните материали – бамбук и въжета, да бъдат използвани наново.

 

Въжета от диаманти

Разбира се, не го разбирайте буквално. Става дума за нанотехнология, която ще е базирана на микроструктури от най-твърдите минерали на планетата – диаманта. Ако на такива материали бъде придадена правилната структура, то те ще направят от диаманта изключително добър материал за конструиране на различни обекти.

Американски изследователи от щатския университет Пен работят и тестват иновативни диамантени нановлакна, които са 20 000 пъти по-тънки от човешки косъм. И въпреки това са невероятно здрави, като се считат за може би най-здравия материал на планетата и дори във Вселената! И най-хубавото е, че не само са здрави, но материите, изработени от тях, ще бъдат и невероятно леки.

Учените са успели да създадат тези нишки от ултратънки диаманти, прилагайки различни нива и степени на налягане върху изолирани бензенови молекули в течно състояние. По време на тези технологични процеси се създават колелца от въглеродни атоми, които се наслагват едно върху друго във съвсем правилни вериги.

 

 

Поне засега такива нановлакна може би няма как да бъдат използвани в традиционното изграждане на сгради, но те могат да станат част от много сериозни революционни проекти, като например „въжето“ за т.нар. „космически асансьор“ – идея, циркулираща в научното пространство от години. Свързването на станции в орбита около Земята с невероятно дълго въже от свръхлек и свръхздрав материал ще позволи лесното достигане до орбита на материали, техника и… разбира се – туристи!

 

Изолация от аерогел

Аерогелът не е нов материал. Всъщност той е изобретен още през 20-те години на миналия век, а е тестван десетина години по-късно. Създаден е чрез премахване на течностите от вещество в гелообразно състояние и подмяната му с много по-лек газ. По време на този процес субстанцията става ултралека, защото се изпълва на около 90% с „въздух“. Ако направите например одеяло от такава материя, то ще топли страхотно добре, защото е чудесен изолационен материал.

В наши дни аерогел се използва в редица области – за изолиране на тръбопроводни системи в индустрията, самолетостроенето и дори в обикалящите Марс автоматични роботи.

Една съвременна компания обаче иска да използва аерогел-технологията, за да изолира човешките жилища. Тя се нарича Aspen Aerogels и вече е създала продукт с името Speceloft blankets – страхотно тънки и леки материи. Въпреки своята ефирност тази материя има от два до четири пъти по-добри изолационни качества спрямо традиционните изолационни продукти, като фибростъклото (стъклената вата) или пяната.

 

 

„Одеялата“ освен това позволяват на водните изпарения да преминават през тях, за да може обектът отдолу да „диша“. А най-впечатляващото е и че са тотално огнеустойчиви. Просто не горят толкова лесно и ако някой ден се използват в нашите домове, то със сигурност броят на изпепелителните пожари ще намалее значително.

Проблемът около този тип аерогелове засега е само един – цената. Те са доста по-скъпи от традиционните изолационни материали, въпреки че могат да спестят пари от сметката ви за енергия в дългосрочен план. Материята от аерогел днес е най-приложима и полезна в случаи, когато трябва да се изолират старинни сгради или пък ако още при проектирането на вашия скъп модерен дом е предвидена тяхната употреба. Но не би трябвало да се съмнявате, че след години, когато технологията около създаването им успее да намали производствената цена, то те ще заменят всякакъв тип изолации.

 

Принтер за шосета

Може би сте виждали и чели за това интересно предложение. Знаете, че павираните пътища в съвременния свят се причисляват към „екстрите“ за богатите. Особено ако са качествено наредени. Но това е много сериозен и бавен процес, изисква добри майстори. Дори най-добрите от тях могат да павират само няколко кв. метра за цял ден изтощителен труд.

Знаейки добре този факт, няколко технологични компании предлагат интересен метод за павиране – нещо като гигантски принтери, машини, полагащи директно настилката върху земята. Тези „принтери за шосета“ като например Tiger Stone paving machine могат буквално да принтират по 300 квадратни метра настилка само за един ден. Или, грубо казано, вършат работата на сто човека!

 

 

„Чудовището“ на една друга компания, RoadPrinter, дори може да полага до 500 кв. метра настилка на ден, като се нуждае само от двама-трима души, които да зареждат „ненаситния и търбух“ с павета. След това машината просто ги сортира и нарежда в рисунък, буквално като килим. За останалото се грижи… гравитацията. Паветата просто си прилягат надолу, образувайки пътища. Е, все пак върху тях минава и валяк, за да им придаде стабилност за години напред.

Засега основният „проблем“ пред масовото използване на такива машини е, че те не полагат асфалт, а само павета. В случая говорим обаче за много по-скъпи и дълготрайни пътища, защото е добре известно, че паветата са много по-трайни. Те филтрират и не задържат водата, разширяват се, когато замръзват, и изобщо климатичните промени не им влияят толкова унищожително като при асфалта.

 

Безжични многопосочни асансьори

Голям проблем, стоящ пред все по мащабните гигантски проекти за сгради, е, разбира се, как да се изкачваме или разхождаме из тях. И то не говорим само за вертикално изкачване – представете си, че живеете в огромна сграда, широка с километри?

Освен това всяка асансьорна шахта има само една асансьорна кабина. И ако някога ви се е налагало да използвате асансьора в небостъргач, вероятно знаете добре колко често се случва да чакате буквално на опашка, за да се изкачите нагоре.

 

 

Една от най-известните асансьорни компании в света, германската ThyssenKrupp, се опитва от години да реши тези проблеми. Тяхното последно предложение е да се премахнат традиционните стоманени въжета, а вместо тях асансьорите да използват технологията Maglev – или магнитната левитация. Освен редица традиционни проблеми използването на такива асансьори ще позволи придвижването не само във вертикална, но и в хоризонтална посока. Тази технология ще има и още предимства – използването на повече от една кабина за шахта, което ще намали значително и времето за изчакване на придвижващите се. Това означава и намаляването на броя врати за асансьорите.

Не на последно място магнитните асансьори ще използват доста по-малко енергия, което ще ги направи и екологично полезни. През настоящата година ThyssenKrupp планира реалните тестове на такива асансьори в специално изградена сграда в изследователския им център.

 

Соларни бои

Дали от името вече ви става ясно за какво става дума? Точно така – за заместването на традиционните соларни стъклени (полимерни) панели с боя. Едно от най-неприятните неща, свързани с всеки соларен панел, е това, че те са големи, чупливи, тежки и, разбира се – недостатъчно мощни. Затова се изграждат на цели обезлесени полета.

За да променят тази гледка, изследователи от редица държави опитват да създадат соларни елементи, които са толкова малки и гъвкави, че буквално могат да се смесят с боя и да се нанасят на всякакви повърхности. Група учени от университета Алберта вече са създали такива елементи, нанасящи се във вид на спрей и съдържащи наночастици от цинк и фосфор, способни да преработват слънчевата енергия в електричество.

 

 

Евентуалното бъдеще пред тази технология ще изглежда така. Всеки собственик на дом ще може да боядиса покрива си със соларна боя, която да генерира повече от достатъчно електричество за нуждите на домакинството. И така значително да се намали зависимостта на човечеството от фосилните горива. Няма да се налага и изграждането на допълнителни обемисти конструкции, което също е голямо предимство – няма да е нужно да похабите цялата си ливада, за да правите гора от панели там.

Освен това соларната боя ще бъде значително по-евтина за производство в сравнение с традиционните соларни панели. Единственият голям проблем пред масовата употреба на тази технология за момента е, че наносоларните частици все още не са достатъчно ефективни. Но учените гарантират, че след няколко години ще се справят и с този проблем.

 

Вертикални градове

Според изследвания, представени пред Съвета на Обединените нации, през 2050 година на Земята ще живеят около 9.6 милиарда души. Това ще рече едни допълнителни 2.3 милиарда в повече спрямо днес! Освен това е изчислено, че около 75% от световната човешка популация ще живее в градовете, което веднага навързва редица други проблеми около този факт – като например липсата на нормално жизнено пространство.

Един от начините да се справим с този проблем е конструирането на цели вертикални градове. От години насам се предлагат подобни проекти за създаване на такива места в едни от най-богатите и населени региони на планетата – Арабските емирства, Китай и дори в Сахара, – където все пак има доста място и наличие на постоянно слънчево греене.

 

 

Такива вертикални градове ще представляват всъщност гигантски сгради, които ще поместват не само жилищни домове, но и работни офиси, магазини, ресторанти, градини и паркове.

Една от най-известните италиански архитектурни компании – Luca Curci, вече има проект за изграждане на вертикален град в Обединените арабски емирства, който ще има цели 189 нива! Той ще приютява 25 000 души заедно с офисите, ресторантите и магазините. И на хората, живеещи вътре, почти няма да им се налага да напускат града сграда. Това ще реши до голяма степен проблема с пространството, както и „въглеродния отпечатък“ за всеки от тях (замърсяването с въглеродни емисии на атмосферата).

Мегаструктурите, разбира се, ще бъдат самоподдържащи се и екологично съобразени. Тъй като ще са огромни и гигантски, соларни елементи за генериране на ток от Слънцето ще бъдат разположени по цялото протежение на сградите. Освен това ще използват и геотермална енергия за допълнителни нужди, както и ще събират дъждовна вода за домакинствата.

 

Умният бетон

Когато един градски регион, изпълнен с бетон, започне да се наводнява заради силен дъжд, то обикновено няма достатъчно място за оттичане на водата. Това може да влоши положението в градски условия, защото там няма достатъчно почва, която да абсорбира водата.

За да намали тези наводнявания, английската компания Tarmac демонстрира специален вид асфалтов продукт, наречен Topmix Permeable. Той е уникален, ето защо. Традиционният бетон позволява известно количество вода да се просмуква в почвата, но количеството е едва 300 милиметра вода за час. Topmix може да позволи на цели 36 000 милиметра вода за час да премине през него, което са цели 3300 литра вода за минута!

 

Въпреки че използва пясък, подобно на традиционния бетон, Topmix всъщност има добавени частици натрошен гранит, размесени в хомогенна маса. Водните молекули лесно минават около тези частици и след това се абсорбират надолу в почвата, като допълнително се отвеждат от дренажни системи под настилката и се събират във водни резервоари.

Освен че по този начин намаляват вероятността за наводнения, Topmix може да поддържа лесно улиците сухи и следователно по-сигурни за трафика на автомобили. Освен това водата може да се събира и използва допълнително по най-различни начини, вместо просто да се губи някъде под земята.

Проблемът, стоящ пред този лесно просмукващ се бетон, е, че може да бъде ползван само в места, където не става прекалено студено. Студеното време кара водата да замръзва, а бетонът да се разширява, което, разбира се, ще го повреди. Освен това той е и по-скъп за производство и полагане спрямо традиционния. Но ако бъде използван в градовете на бъдещето, той може да спести пари в дългосрочен план, защото ще предотврати всякакви загуби от наводнения, а и ще събира дъждовната вода.

 

Умни тухли

Ако само поразгледате умните тухли, произведени от компанията Kite Bricks, ще ви стане ясно, че те са вдъхновени не от друго, ами от… играчките на Lego! Тези строителни блокчета имат бутони на върха си и могат лесно да се свързват точно като пластмасовите си събратя. Smart Bricks се задържат на място чрез допълнителна арматура, но имат и най-различни вариации и форми, за да улеснят дизайна и лесното конструиране на различни обекти.

Вместо да използват цимент за „спойка“, тези тухли се закрепват една за друга чрез здраво двустранно адхезивно слепващо вещество. От вътрешната страна на сградата пък могат да бъдат ползвани лесно сменящи се различни панели със специален рисунък, пасващ точно на тухлите. Тези панели допълнително ще премахнат нуждата от боядисване на стените или тапети и други покрития.

 

 

За изграждането на подове и тавани са предвидени други типове умни тухлички. А централната им част е куха, което е добре дошло за изолационните им качества, а освен това ще улесни прокарването на водопроводни системи и електрически кабели. Тези уникални тухли цялостно ще спомагат за добрата енергийна ефективност, ще намалят нуждата от електроенергия за отопление и охлаждане, а на всичко отгоре може би ще намалят и цената на конструкцията с цели 50 процента!

 

Роботи зидари

Учени от известния по цял свят Харвард също опитват да дават чудесни идеи за това, как строежите да подобрят своята ефективност. Те копират идеи директно от живия свят, от насекомите, наречени термити. Тези същества могат да изграждат гигантски спрямо размерите им структури, въпреки че дори нямат бригадири и началници, които да ги надзирават. За да създават своите градове, термитите просто домъкват парченца материал до мястото за строежа, а когато дадената позиция вече е запълнена, просто запълват следващата.

Проектът, наречен TERMES, използва същата идея за конструкция, но използва малки работливи роботи. Такива дребни и сравнително евтини дронове ще изграждат структурите, следвайки първоначално заложен дизайн и поставяйки блок по блок всяка следваща част, докато цялата сграда стане готова. Това означава, че роякът роботи ще има по-малка нужда от човешка интервенция, след като вече хората са им задали предварителните параметри. Просто ги програмирате и оставяте да си наредят „пъзела“.

 

 

Роботите зидари ще бъдат много подходящи за изграждане на структури в места, които са опасни за хората. Като например в Космоса или под водата. Освен това те ще работят неспирно и безотказно, като ще спестяват на хората много време и усилия. И тъй като ще се насочват и действат сами, изграждането на структурите ще бъде съвсем точно и ефективно – до голяма степен изчистено от неприятните човешки грешки.