Die Rolle der Biomimikry bei der Gestaltung einer nachhaltigen gebauten Umwelt

May 22, 2023

Die Menschheit hat große Probleme mit der Nachhaltigkeit der gebauten Umwelt. Die Natur hat viele Lösungen parat.

Von Desiree Izecksohn und Sreeja Raghunathan

12. Mai 2023

Das Mobius-Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, die Lebensmittelproduktionsindustrie zu revolutionieren, indem wir das, was wir weniger brauchen, also den Abfall, in das umwandeln, was wir viel mehr brauchen: lokal angebaute, kohlenstoffarme, nahrhafte Lebensmittel. Visualisierung: Filippo Previtali

[GreenBiz veröffentlicht eine Reihe von Perspektiven zum Übergang zu einer sauberen Wirtschaft. Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten spiegeln nicht unbedingt die Position von GreenBiz wider.]

Die Natur hatte einen Vorsprung von 3,8 Milliarden Jahren, als der Mensch lernte, komplexe Herausforderungen zu lösen. Seit Jahrtausenden ahmen Menschen die natürliche Welt nach, um die Komplexität und Herausforderungen der gebauten Umwelt zu lösen – von der alten indischen Felsarchitektur im Jahr 6000 v. Chr. bis hin zu gotischen Kathedralen.

Angesichts der wachsenden Erkenntnis, wie sich Urbanisierung, Industrialisierung und ungebremstes Wirtschaftswachstum auf unsere Welt auswirken, müssen wir uns bei der Suche nach nachhaltigen Lösungen auf die Natur verlassen.

Moderne Bautechniken sind materialintensiv und umweltschädlich – sie sind für etwa ein Viertel der Landsystemveränderungen und 40 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Und da jede Woche eine Fläche von der Größe von Paris bebaut wird, müssen wir es besser machen.

Der jüngste Bericht des Weltklimarats warnt erneut eindringlich und betont die entscheidende Rolle der gebauten Umwelt bei der Eindämmung des Klimawandels. Die Bauindustrie hat die Kraft, eine widerstandsfähigere, naturfreundlichere Wirtschaft zu gestalten, und die Natur kann uns zeigen, wie das geht: Von der Stadtebene über die Gebäudeplanung bis hin zur Material- und Komponentenebene gibt es eine Fülle von Beispielen, aus denen wir lernen können.

Das futuristisch anmutende Gewächshaus des Mobius-Projekts zeigt genau das, was Städte jetzt brauchen: eine Möglichkeit, das Infrastruktursystem einer Stadt – von der Abfallbehandlung bis zum Wassersystem beispielsweise – durch einen geschlossenen Kreislaufwirtschaftsansatz zu verwalten.

Iguana Architects, der Schöpfer des Projekts, hat dies nach dem Vorbild der Eiche modelliert, einem der brillanten Beispiele der Natur, das das Potenzial hat, seine Ausgangsressourcen wie Materialien, Energie und Wasser wiederzuverwenden und so als geschlossenes Kreislaufsystem zu fungieren und Ressourcen zu schonen. Durch die Nachahmung eines natürlichen Ökosystems denkt Mobius Wasseraufbereitung, Energieerzeugung und Abfallmanagement neu. Biologische Abfälle werden beispielsweise in lokal angebaute Lebensmittel umgewandelt, wodurch die Lebensmittelwege verkürzt werden – oder sie werden in Methan umgewandelt, um Strom für das Gewächshaus zu erzeugen.

Vielen Städten fällt es schwer, ihre eigenen Lebensmittel anzubauen – insbesondere in trockeneren Regionen. Das Sahara Forest Project versucht, Leben in einer der unwirtlichsten Umgebungen der Erde zu schaffen und dabei von den Innovationen der Natur für das Leben in der Wüste zu lernen. Forscher untersuchten, wie der namibische Nebelkäfer in einer so trockenen Umgebung überlebt, und fanden heraus, dass er Wassertröpfchen aus Nebel und Wind anzieht und sammelt, um sie zu trinken. Der hydrophile Panzer des Käfers ermöglicht es ihm, in einem Klima zu überleben, das nur 1 Zentimeter Wasser pro Jahr erhält. Basierend auf dieser Erkenntnis wurde die Idee des meerwassergekühlten Gewächshauses geboren.

Das ist noch nicht alles – Sonnenkollektoren wurden auch so angeordnet, dass sie das von einem Spiegel reflektierte Licht empfangen, um die Sonnenenergie exponentiell zu nutzen. Exploration, das Architekturbüro hinter diesem Projekt, schuf ein 2,4 Hektar großes Pilotprojekt – ein solcher Erfolg, dass sie behaupten, dass „eine Anlage mit [148 Hektar] Gewächshäusern alle Gurken, Tomaten, Paprika und Auberginen liefern könnte, die derzeit nach Katar importiert werden.“ " Das Projekt wurde in Jordanien und Tunesien skaliert und erfolgreich umgesetzt.

Während einzelne Lebewesen uns viel beibringen können, gilt dies auch für ganze Ökosysteme. Inspiriert durch das Konzept der ökologischen Sukzession, bei dem sich die Struktur einer biologischen Gemeinschaft im Laufe der Zeit entwickelt, entwickelten Jan Kudlicka und sein Team einen Plan zur Sanierung der einkommensschwachen Rio-Siedlung Favela da Rocinha. Sein Plan: Die Region in vertikale Ebenen zu gliedern, wobei das Erdgeschoss für Geschäfte, Arztpraxen und andere Dienstleistungen vorgesehen ist, die mittlere Ebene für das Wohnen und die Dächer für Spielplätze, Open-Air-Kino und Gärten. Dies optimiert die Raumnutzung in einem überfüllten Gebiet, das nicht herauswachsen kann, sondern „nach oben“ wachsen muss, da der Raum durch die Berge oben und die Stadt unten begrenzt ist. Das Projekt zielt auch darauf ab, die Struktur bestehender Gebäude zu regenerieren, anstatt sie abzureißen, um neue zu bauen – und so Material zu sparen und die Umweltverschmutzung zu minimieren.

Das Eden-Projekt, ein riesiges Gewächshaus, das vom biblischen Garten Eden inspiriert ist, wurde so gestaltet, dass es Seifenblasen ähnelt. Bild mit freundlicher Genehmigung von Unsplash

Renommierte Architekten – von Antonio Gaudi über Buckminster Fuller bis hin zu Frei Otto – haben sich bei der Planung ihrer Gebäude von der Natur inspirieren lassen. Sogar der Eiffelturm soll auf der Struktur des menschlichen Oberschenkelknochens basieren. Während die Biomimikry schon seit einiger Zeit in den Köpfen der Architekten beschäftigt ist, wird sie nun auf einer neuen Ebene erforscht.

In letzter Zeit hat man sich von etwas inspirieren lassen, das auf den ersten Blick zerbrechlich erscheint. Das Eden-Projekt, ein riesiges Gewächshaus, das vom biblischen Garten Eden inspiriert ist, wurde so gestaltet, dass es Seifenblasen ähnelt – optimal in der Sonne positioniert, um eine vollständige Selbsterwärmung zu ermöglichen. Libellenflügel dienten als Inspiration für die beste Art und Weise, Stahlteile zusammenzusetzen – was eine leichte Struktur ermöglichte, deren Transport von Ort zu Ort weniger Kohlenstoffemissionen erforderte.

Leichtbau ist ein Hauptanliegen bei der Gestaltung der gebauten Umwelt: mit weniger mehr erreichen. Während Hanf und Bambus herausragende Optionen sind, können wir uns auch von der Abalone-Muschel inspirieren lassen. Chemisch ähnelt seine Zusammensetzung der von Tafelkreide, obwohl es einen wesentlichen strukturellen Unterschied zwischen beiden gibt: Die Art und Weise, wie die Kalziumkarbonatscheiben der Schale geschichtet sind, macht die Formation 3.000-mal stärker. Durch die Nachahmung der Scheiben können wir starke Strukturen mit der Hälfte des Materialvolumens schaffen und so den Bedarf an Neumaterialien im Bauwesen reduzieren. Inspiriert von diesen Abalone-Scheiben arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung von biegbarem Beton, der die Lebensdauer der Infrastruktur verlängern und gleichzeitig die Kosten senken kann.

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Wir können uns auf eine mikroskopische Ebene beschränken, um herauszufinden, welche anderen Tricks die Natur noch im Ärmel hat. Das Lotusblatt zum Beispiel weist winzige Härchen auf, die mit einer wachsartigen Schicht bedeckt sind, die dafür sorgt, dass es trocken bleibt. Die Struktur des Lotusblattes hat zu einer Schutzbeschichtung für Außenbereiche geführt, die wasser- und schmutzabweisend ist und den Wartungsbedarf von Gebäuden verringert. Wenn es regnet, perlen die Tropfen ab und nehmen auf dem Weg nach unten Schmutz auf. Dadurch verringert sich der Bedarf an Schutzausrüstungen, die normalerweise giftig sind und die Umwelt belasten können.

Kalksteinproduzierende Bakterien dienten auch als Inspiration, um die Wartungskosten um Millionen Euro zu senken und gleichzeitig die Lebensdauer von Gebäuden zu verlängern. Hendrick Jonkers, ein Forscher von der TU Delft, war fasziniert von der Art und Weise, wie sich Knochen nach einem Bruch regenerieren, und wollte dies auf die Regeneration in der gebauten Umwelt übertragen. Er entdeckte, dass bestimmte Bakterien Kalkstein produzieren und so die Lücken und Risse füllen können, die im Laufe der Zeit Betonstrukturen beeinträchtigen.

Die Natur kann als Leitfaden für die Stadtplanung nachhaltiger Städte dienen, einzelne Gebäude gestalten und sogar als Muse für Materialinnovationen fungieren. Wir verfügen bereits über eine umfangreiche Bibliothek an Lösungen – wir müssen sie nur noch im großen Maßstab einführen.

Angesichts der Auswirkungen auf die gebaute Umwelt ist es an der Zeit, sich ernsthaft mit dem Bauen zu befassen, das im Einklang mit der Natur steht, statt ihr zu schaden. Obwohl biomimetisches Design definitiv nicht der heilige Gral auf dem Weg zu einer regenerativen gebauten Umwelt ist, könnte es eine Quelle der Inspiration sein. Wir halten uns gerne für die intelligenteste Spezies – aber Mutter Erde verfügt über viel mehr Jahre Erfahrung und teilt gerne ihr kostenloses geistiges Eigentum.

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