Wij zoeken naar vormen en structuren in de natuur maar ook naar de mechanismen die de natuur gebruikt om deze vormen en structuren te laten ontstaan. Er zijn diverse parallellen te vinden tussen biologie en architectuur.
design. De combinatie van biologie en architectuur is momenteel zeer populair. Er worden tegenwoordig veel aardse en pure materialen en kleuren gebruikt voor design en sfeer. Vaak erg mooi.
duurzaamheid en cycli. Duurzaam bouwen is natuurlijk een heel belangrijke ontwikkeling dat wortels heeft in biologie en in architectuur. De reductie van energieverbruik en afval en het hergebruik van grondstoffen en materialen is niet zomaar een modegrill maar is een absolute noodzakelijkheid geworden om de aarde in de toekomst leefbaar te houden. Een kernwoord in deze ontwikkeling is de cyclus. Alles in de levende natuur, op elk denkbaar niveau, werkt in cycli. Er bestaat geen afval. Output van de één is input voor de andere.
De citroenzuurcyclus – www.illuminationstudios.com
Eén van de bekendste cycli in de biologie is de citroenzuurcyclus (ook wel Krebscyclus). Suikers (pyruvaat) worden in de mitochondriën omgezet in water en koolstofdioxide waarbij energie in de vorm van GTP vrijkomt. Het is slechts een klein deel van het metabolisme van een dier.
In de bouwwereld voeren verschillende partijen met verschillende kennis en kunde een onderdeel uit in een cyclus van activiteiten: ontwerp, productontwikkeling, bouw, regulering, sloop en afvalverwerking etc. Momenteel is de circulaire economie een zeer actueel onderwerp en een bron van studie, debat en nieuwe ideeën en ontwikkelingen. Dit is met name toepasbaar in de bouwwereld.
onderlinge afhankelijkheid. De onderlinge afhankelijkheid maakt een proces erg ingewikkeld. Biologen weten dat al langer. Organismen vormen ingewikkelde ketens van onderlinge afhankelijkheid. Het is uitermate complex maar blijft altijd erg verwonderlijk. Er bestaan talloze voorbeelden van prachtige onverwachte relaties tussen organismen.
de Parasolmier – www.calacademy.org
Bekend is de mutualistische relatie van de Parasolmier (Atta cephalotes) en de schimmel Leucocoprinus gongylophorus. De Parasolmier verzamelt stukjes blad dat in het nest door werksters tot moes gekauwd wordt. Het bladmoes dient als voedsel voor de schimmel dat door de speciale voedselaanvoer vaak alleen op deze plek in leven kan blijven. De mieren oogsten de vruchten van de schimmel (de paddestoelen dus) en gebruiken dit als hun voedsel. De onderlinge afhankelijkheid is echter nog ingewikkelder (èn interessanter en dus leuker!). Het nest kan zo nu en dan worden overwoekerd door een ander soort schimmel. Dit kan dodelijk zijn voor Leucocoprinus en daarmee indirect voor de Parasolmier. De mier schiet te hulp met een antibioticum. Op de huid van de mieren leeft een bacterie Streptomyces dat de binnendringer doodt. De triorelatie schimmel – mier – bacterie kan waarschijnlijk nog worden uitgebreid met een aantal plantensoorten waarvan de mieren de bladeren betrekken. Zie je? Dit wordt erg ingewikkeld. Onderzoekssuggestie: Bestaat er een ordening van de regionale verspreidingen van de mierennesten en boomsoorten en is deze ordening optimaal?
Partijen in een bouwproces zijn ook onderling afhankelijk. Iedere partij heeft een specialisatie en is daarmee uniek maar ook afhankelijk van een ander. De dynamiek van het bouwproces wordt gevormd door het aantal partijen en de onderlinge afhankelijkheid. Grote partijen overvleugelen anderen en verstart de dynamiek. De grootste dynamiek in een proces ontstaat als de deelnemende partijen een vergelijkbaar grote rol spelen. Dit is vaak het geval met kleine partijen die – per definitie, zou je kunnen zeggen – lokaal opereren. Naast de cyclische relatie volgt dus ook het belang van de localiteit (i.e. onderlinge regionale verspreiding van de partijen). Hieruit volgt een zekere locale verscheidenheid van kennis en ontwerptechnische oplossingen. Dit doet me altijd sterk denken aan de ambachtelijke en vaak regionaal verbonden ontwerpen van Peter Zumthor. Stelling: Een goede dynamische onderlinge afhankelijkheid volgt uit een locale circulaire economie.
optimalisatie
Hieronder zie je een voorbeeld van een kiezelwier, een soort alg. Het is een eencellig organisme met een extern skelet van siliciumdioxide (SiO2).
(Coscinodiscus excentricus Ehrenberg – www.MicroscopyView.com)
(Union Tank Car Building – Buckminster Fuller (1958))
… en zie de gelijkenissen. De koepel heeft een diameter van 117m en een hoogte van 38 meter. Detail: om een koepelvorm te kunnen maken bestaande uit hexagonalen (6-hoeken) is een incidentele 5 hoek nodig. Zoeken maar. Hint: Buckminster heeft hem ergens verstopt.
Deze vormen en structuren ontstaan uit een mechanisme waarbij enerzijds een beperking wordt gesteld aan het gebruik van materiaal en anderzijds de maximalisatie van het te overdekken volume. In de natuur zijn veel voorbeelden te vinden waarin een organisme een structuur vormt uit 2 (of meer) ogenschijnlijk tegen elkaar in werkende “krachten”. Het ligt voor de hand om dit mechanisme ook toe te passen in de bouw. Belangrijk is wel om van te voren vast te stellen welke krachten een rol spelen. Momenteel is dit vaak niet het geval, waardoor in een te laat stadium een factor onevenredig veel (of weinig) invloed heeft op de vorm van het gebouw.
Latere koepels van Buckminster Fuller (e.a.) zijn opgebouwd uit 3 hoeken. 5 en 6 hoeken kunnen uit 3 hoeken worden opgebouwd. Deze koepels zijn echter minder optimaal (i.e. meer materiaal) maar de flexibiliteit (van vorm en in bouwproces) is groter door een verhoogde modulariteit van de koppeling.
Op bioarchitectonische experimenten vind je de uitwerking hiervan in experimentele concepten!
Op minimaal bouwen – een case study vind je een onderzoeksvoorstel – in samenwerking met Bart Marseille – met een scherp doel en interessant uitgangspunt!
Op jaccobruil.nl vind je mijn bouwkundige projecten!
Voor vragen en opmerkingen neem gerust contact op!