inleiding

Hoewel de natuur altijd een rol heeft gespeeld in architectuur, is combinatie biologie en architectuur momenteel erg populair. Er worden tegenwoordig veel aardse en pure materialen en kleuren gebruikt voor design en architectuur. Ook worden oplossingen uit de natuur afgekeken en nageboost in technologie en architectuur. Vaak erg mooi en interessant.

cropped-koraal.jpg

duurzaamheid en cycli.  Duurzaam bouwen is een heel belangrijke ontwikkeling. De reductie van energieverbruik 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.

onderlinge afhankelijkheid. Het bestaan van cycli impliceert de onderlinge afhankelijkheid van processen. Onderlinge afhankelijkheid kan een proces erg ingewikkeld maken. Biologen weten dat al langer. Organismen vormen ingewikkelde ketens waarin de ene soort afhankelijk is van de andere. Dit kan heel complexe vormen aannemen en is vaak erg verwonderlijk. Er bestaan talloze voorbeelden van prachtige onverwachte relaties tussen organismen.

parasolmier

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 blijkt echter nog ingewikkelder. 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 relatie schimmel – mier – bacterie omvat ook nog de plantensoort waarvan de mier de bladeren betrekken. Of de plant er zelf baat bij heeft en ook deel uitmaakt van het mutualistische netwerk weet ik niet.

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. De grootste dynamiek in een proces ontstaat als de deelnemende partijen een vergelijkbaar grote rol spelen. Naast deze functionele relatie volgt ook het belang van de regionale verbinding van de partijen. De partijen zijn niet groot en opereren daardoor vaker meer regionaal dan nationaal.  Dit leidt tot een zekere locale diversiteit van kennis en ontwerptechnische oplossingen. Dit doet me altijd sterk denken aan de ambachtelijke en vaak aan de regio verbonden ontwerpen van Peter Zumthor.

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

(Coscinodiscus excentricus Ehrenberg – www.MicroscopyView.com)

Union Tank Car Dome

(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”.

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.

adaptiviteit. Een logisch vervolg is dan de optimalisatie van onderlinge afhankelijkheid. Dit brengt ons bij adaptiviteit. Adaptiviteit is het vermogen van een systeem (dit kan een biologisch, economisch, constructief of welk systeem dan ook zijn waar verschillende krachten of belangen op elkaar in werken) om te veranderen waardoor een nieuwe ontwikkelde toestand van het systeem optimaler gebruik maakt van grondstoffen of financiële kosten (in algemene zin: energie).

Het bijzondere van adaptiviteit is dat het naast de fysieke cq. ruimtelijke component een tijdscomponent toevoegd. Het systeem verandert dus in vorm / ruimte en in tijd. Een dynamisch systeem dus.

dynamische systemen of architectural nudging? Nu kan ik verschillende kanten op. Eén route volgt de temporele eigenschappen van adaptiviteit. De andere route volgt de fysieke / ruimtelijke aspecten van adaptiviteit: de optimalisatie van materiaal- en ruimtegebruik. Dit pad gaat van minimaal-bouw en minimaal-ruimtegebruik via affordances naar architectural nudging. Deze concepten komen we ook tegen in onze bioarchitectonische experimenten.

naar dynamische systemen

naar minimaal-bouwen

naar bioarchitectonische experimenten