Vật liệu mà chúng ta xây dựng có hình dạng tốt hơn nhiều so với các tòa nhà của chúng ta. Chúng định hình cảnh quan, nền kinh tế và văn hóa của chúng ta. Ký ức đầu tiên của tôi khi làm việc với các vật liệu tự nhiên là trang trại của ông bà tôi ở Devon, Anh, dệt hàng rào từ cây thân gỗ—một kỹ thuật quản lý rừng bền vững—và xếp những bức tường đá khô. Vào thời điểm đó, tôi không nhận ra mình đang tham gia vào một nghề thủ công đã định hình nên cảnh quan nước Anh trong nhiều thiên niên kỷ. Vật liệu xây dựng đầu tiên tôi làm là khối gạch sống ở Rwanda, với loại đất và nước. Hơn tám phần trăm ngôi nhà trên thế giới được làm từ trái đất.
Tuy nhiên, ở Mỹ, ngành xây dựng vẫn bị bó hẹp trong hệ thống vật liệu hạn hẹp. Trong khi hàng trăm loài gỗ mọc khắp cả nước, chúng tôi chỉ dựa vào một số ít gỗ. Trong khi nông dân trồng cây gai dầu, rong biển và các loại cây tái sinh khác có thể trở thành vật liệu xây dựng thì chuỗi cung ứng hầu như không tồn tại. Trong khi rừng phải vật lộn dưới áp lực khí hậu, chúng ta vẫn tiếp tục sử dụng vật liệu theo những cách thường làm suy thoái cảnh quan nơi chúng sinh ra.
Để thay đổi cách chúng ta xây dựng, chúng ta phải thay đổi cách chúng ta nghĩ về vật liệu. Vật liệu xây dựng dựa trên sinh học là lựa chọn tốt nhất để mang lại lợi ích toàn diện trên Khung vật liệu chung, được tạo ra để truyền cảm hứng cho sự thay đổi tích cực trong đặc tính vật liệu.
Các vật liệu dựa trên sinh học hỗ trợ sức khỏe con người, khí hậu và hệ sinh thái cũng như nền kinh tế tuần hoàn nếu có nguồn gốc và sản xuất đúng cách. Nhiều loại là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tự nhiên (VOC), có thể được tạo ra mà không cần chất phụ gia có hại và giúp điều chỉnh độ ẩm để có môi trường trong nhà lành mạnh hơn. Hoạt động sản xuất của họ hỗ trợ quản lý đất tái tạo, giảm sự phụ thuộc vào khai thác và khoan cũng như sử dụng các sản phẩm phụ nông nghiệp. Chuỗi cung ứng của họ củng cố nền kinh tế nông thôn, cung cấp các biện pháp lao động minh bạch và công bằng hơn, đồng thời cho phép sản xuất ở quy mô cộng đồng.
Chúng tôi đã học được những bài học này từ thực tiễn của Người bản địa khi tạo ra mạng lưới vật liệu dựa trên sinh học và chuỗi cung ứng cho các dự án, bao gồm Trường tiểu học Ilima ở Cộng hòa Dân chủ Congo và Viện Nông nghiệp Bảo tồn Rwanda ở Rwanda (RICA). Với tư cách là một kỹ sư và nhà thiết kế, tôi được mở mang tầm mắt và tràn đầy năng lượng khi được làm việc cùng với các thợ thủ công và nữ thợ thủ công, cơ quan quản lý tòa nhà, các kỹ sư khác và ban tiêu chuẩn. Ở trường, chúng tôi được biết rằng gỗ từ cây padauk Châu Phi làm ván lợp mái bền, chống mối mọt và khí hậu nhiệt đới. Tại RICA, chúng tôi đã học cách thợ dệt sử dụng tre, lá sisal và lá chuối để làm đồ nội thất và đồ nội thất.
Các hệ thống mới hỗ trợ vật liệu dựa trên sinh học
Khó khăn trong việc tìm kiếm các vật liệu dựa trên sinh học được chế tạo tại địa phương ở Hoa Kỳ đã khiến MASS thành lập Tập thể Vật liệu dựa trên Sinh học, một mạng lưới ngày càng tăng gồm các nhà thiết kế, nhà sản xuất, nông dân, người kiểm lâm, nhà quản lý, nhà tài trợ và nhà nghiên cứu làm việc cùng nhau để suy nghĩ lại về cách vật liệu di chuyển trong hệ thống xây dựng của Mỹ. Ban đầu chỉ là một cuộc tụ tập nhỏ gồm các chuyên gia quan tâm vào năm 2023 đã phát triển với hơn 1.000 thành viên trên khắp Hoa Kỳ và hơn thế nữa. Sự quan tâm phản ánh nhận thức ngày càng tăng rằng việc xây dựng bằng vật liệu dựa trên sinh học không phải là một thách thức kỹ thuật mà là một thách thức về hệ thống. Mục tiêu của tập thể là tạo ra một không gian nơi các tác nhân không kết nối này có thể gặp nhau: các nhà thiết kế có thể nói chuyện với nông dân, người kiểm lâm có thể cộng tác với nhà sản xuất và cơ quan quản lý có thể tương tác với các nhà nghiên cứu.
Những thách thức của hệ thống rất phức tạp. Các công ty bảo hiểm có thể không hiểu các tài liệu mới. Quy chuẩn xây dựng tụt hậu so với sự đổi mới. Chuỗi cung ứng vật liệu tái tạo không tồn tại ở quy mô lớn. Cơ cấu tài chính ủng hộ các vật liệu thông thường được đưa vào thị trường. Không một môn học nào có thể giải quyết được những vấn đề này một mình.
Vật liệu xây dựng vào thực hành thiết kế
Các vật liệu dựa trên khoáng sản như đá, đất và gốm sứ là sự bổ sung cho các vật liệu dựa trên sinh học với các thế mạnh khác nhau. Vật liệu sinh học có thể không bao giờ thay thế hoàn toàn bê tông, vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới sau nước, nhưng đá là vật liệu thay thế vững chắc và bền vững. Tại RICA, chúng tôi xây dựng bằng nền móng bằng đá vữa, giúp giảm 60% lượng carbon chứa trong cấu trúc bên dưới. Đá thạch anh được khai thác trong phạm vi 10 dặm quanh địa điểm và được đặt theo kiểu lồng vào nhau để chống lại lực địa chấn. Chúng tôi nhấn mạnh những bài học trong một cuốn sách mới, Tìm kiếm sự dồi dào.
Nếu chúng ta nghiêm túc về hành động vì khí hậu, phát triển kinh tế nông thôn và cảnh quan trong lành hơn, thì vật liệu dựa trên sinh học sẽ mở ra con đường phía trước. Việc sử dụng chúng đòi hỏi phải xây dựng lại chuỗi cung ứng và thay đổi cách thức vận hành của ngành. Hãy xem xét một dự án mà chúng tôi đang thực hiện với Quốc gia Bắc Cheyenne. Thiết kế sử dụng gỗ tuyết tùng đỏ phía đông, một loài đang lan rộng khắp vùng Great Plains khi biến đổi khí hậu làm thay đổi hệ sinh thái. Tiểu bang đang tìm cách sử dụng cây này cho mục đích thương mại vì nó đang lấn chiếm vùng đồng cỏ. Cây là vật liệu xây dựng lý tưởng, tuy nhiên, sử dụng nó sẽ tốn kém hơn so với việc mua gỗ xẻ thông thường. Sự chênh lệch về giá cho thấy vấn đề, không phải ở chất liệu mà là ở hệ thống xung quanh nó. Ngành công nghiệp khai thác gỗ hiện nay đã phát triển qua nhiều thập kỷ, nơi các hoạt động lâm nghiệp được trau dồi qua nhiều thế hệ.
Nền kinh tế xây dựng ngày nay khuyến khích các chuỗi cung ứng công nghiệp được tiêu chuẩn hóa, đồng thời gây khó khăn cho các giải pháp thay thế tái tạo và địa phương. Cho đến khi những khuyến khích đó thay đổi, những vật liệu bền vững nhất thường sẽ có vẻ đắt nhất. Vật liệu cung cấp một cách hữu hình để làm điều đó. Khi mọi người bắt gặp những tòa nhà làm từ cỏ địa phương, gỗ địa phương hoặc sợi nông nghiệp, họ bắt đầu thấy mối quan hệ giữa cảnh quan và kiến trúc một cách khác biệt.
Để giúp các kiến trúc sư và nhà thiết kế giải quyết sự phức tạp của vật liệu, Mô hình Hiệp hội Phục vụ Kiến trúc, Perkins&Will và tập thể đã phát triển Lớp sơn lót Vật liệu dựa trên Sinh học & Khoáng sản. Hướng dẫn gồm tám chương dành cho các nhà thực hành Bắc Mỹ phác thảo hiệu quả sinh thái và văn hóa của các vật liệu dựa trên sinh học, bao gồm rơm, than sinh học và cây gai dầu.
Tại thời điểm nền kinh tế cảm thấy bất ổn và ngành xây dựng phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng, từ biến đổi khí hậu đến gián đoạn chuỗi cung ứng, việc tham gia một phong trào có thể là một trong những cách mạnh mẽ nhất để tiến về phía trước. Tương lai của ngành xây dựng sẽ không đến từ một loại vật liệu đột phá duy nhất. Nó sẽ đến từ một hệ thống mới. Hệ thống đó đang bắt đầu phát triển.
James Kitchin, một kỹ sư kết cấu và dân dụng, là Người mẫu của Hiệp hội Phục vụ Kiến trúc (KHỐI) Giám đốc Phòng thí nghiệm thiết kế tương lai dồi dào. Ông là người đồng sáng lập Tập thể Vật liệu Dựa trên Sinh học, tổ chức hội nghị thượng đỉnh ở Poughkeepsie, New York, từ ngày 7 đến ngày 8 tháng 5 năm 2026.
Nguồn: archpaper.com
