10 Verbazingwekkende bouwtechnologieën die de wereld kunnen veranderen

De effecten van mensen op de aarde worden elke dag dieper. Ons energieverbruik is hoger dan ooit en het wordt alleen maar erger. De bevolking groeit ook, wat een dramatische druk uitoefent op elementaire hulpbronnen zoals ruimte, water en voedsel. Ten slotte verandert de omgeving snel, wat heeft geleid tot extreem weer dat een enorm effect heeft gehad op steden over de hele wereld.

Om enkele van deze problemen aan te pakken, worden innovatieve veranderingen aangebracht in oude bouwtechnologieën om de toekomst mooi, schoon en (het belangrijkste) leefbaar te maken.

10 bamboesteden

De meeste mensen in het Westen denken aan bamboe als decoratief materiaal. Maar het is eigenlijk een ongelooflijke constructiebron. Bamboe is snelgroeiend, sterker dan staal en veerkrachtiger dan cement. Dit is de reden waarom Penda, een architectuurstudio in Beijing, China, bamboe wil gebruiken als de belangrijkste hulpbron om een ​​hele stad te bouwen.

De stad zou duurzaam, milieuvriendelijk en goedkoop zijn. De gebouwen zouden worden gebouwd door bamboestaven samen te voegen om een ​​X-verbinding te maken en ze vervolgens aan elkaar te binden met touw. Met behulp van deze techniek denkt Penda dat ze in 2023 200.000 mensen kunnen huisvesten.

Zodra een structuur is voltooid, kunnen toevoegingen eenvoudig zowel horizontaal als verticaal worden geïnstalleerd. Ook kan een kamer of zelfs een volledige structuur zonder veel moeite worden gedemonteerd, en aangezien het gewoon bamboestaven en touw is, kan het opnieuw worden gebruikt.

9 Diamond Nanothreads

Voor zover we weten zijn diamanten de moeilijkste mineralen die van nature op aarde voorkomen. In de juiste vorm maakt die sterkte diamanten tot een uitstekend bouwmateriaal.

Aan de Penn State University hebben onderzoekers innovatieve diamant-nanothreads gemaakt die 20.000 keer dunner zijn dan een haarlok. Toch worden diamanten nanotreads beschouwd als het sterkste materiaal op aarde (en mogelijk in het universum). Behalve dat ze dun en sterk zijn, zijn ze ongelooflijk licht.

De onderzoekers waren in staat om deze snaren van ultradunne diamanten te creëren door afwisselende drukcycli toe te passen op geïsoleerde benzeenmoleculen die zich in een vloeibare toestand bevonden. Dit creëerde ringen van koolstofatomen die samenkwamen in een ordelijke keten.

Deze nanothreads mogen niet worden gebruikt in de dagelijkse bouw, maar ze kunnen worden gebruikt in ambitieuze projecten, zoals de kabel voor een ruimtelift, die zou kunnen leiden tot goedkoper ruimtetoerisme.

8 Aerogel-isolatie

Aerogel is geen nieuw materiaal. In feite werd het onderzocht in de jaren 1920, met bevindingen over het materiaal gepubliceerd in 1932. Het is gemaakt door het verwijderen van vloeistof uit gel en het vervangen van de vloeistof door gas. Door dit te doen, wordt de substantie ultralichtgewicht omdat het 90 procent lucht is. Wanneer het tot een deken is gemaakt, is het geweldig voor isolatie. Aerogel is gebruikt voor het isoleren van leidingen in industriële gebieden en werd zelfs gebruikt op de Mars rover.

Een bedrijf dat aerogeltechnologie voor woningisolatie wil gebruiken, is Aspen Aerogels. Ze creëerden een product genaamd Spaceloft-dekens die gemakkelijk te verwerken zijn, omdat ze zo licht en dun zijn. Ondanks hun lichte gewicht hebben de dekens twee tot vier keer de isolatiewaarde per inch in vergelijking met traditionele isolatie van glasvezel of schuim.

Spaceloft-dekens laten ook waterdamp door, en misschien wel het meest indrukwekkend, ze zijn brandwerend. Hoewel huizen die omwikkeld zijn met aërogeldekens niet brandveilig zijn als de huizen erin Fahrenheit 451, dit type isolatie zou zeker het aantal woningbranden verminderen.

Het probleem is dat aerogel veel duurder is dan traditionele isolatie, hoewel het op de lange termijn geld bespaart op de energierekening. Ook kunnen niet alle huizen eenvoudig achteraf van het materiaal worden voorzien. De dekens werken het beste in oudere huizen of met nieuwe huizen die speciaal zijn ontworpen om te worden geïsoleerd met aerogel.

7 Road Printer

https://www.youtube.com/watch?v=ifdA0kxP7lM

Het duurt lang om een ​​weg te effenen. Gemiddeld kan een werknemer 100 vierkante meter (1.100 voet) per dag plaveien op de traditionele manier. Om dat proces te verkorten, zijn wegprinters zoals de Tiger Stone bestratingsmachine, die 300 vierkante meter (geplaveide weg) in een dag kan "printen".

Een andere is de RoadPrinter van RPS, die 500 vierkante meter (5300 ft) per dag kan doen. Een tot drie operators voeren losse stenen in de machine. Vervolgens sorteert de stamper de stenen in een patroon zoals een tapijt. Op dat moment neemt de zwaartekracht het over en legt de machine de steenweg af. Daarna drukt een stoomwals de stenen op hun plaats.

De printers zijn elektrisch aangedreven en hebben niet veel bewegende delen, waardoor ze eenvoudig te gebruiken en te onderhouden zijn. Ook maken ze niet veel lawaai, vooral in vergelijking met traditionele wegenbouwmethodes.

Natuurlijk is het grote verschil tussen de meeste wegen en de machine-gedrukte exemplaren dat de machines baksteen in plaats van asfalt leggen. Maar steenwegen zijn ook beter dan asfalt omdat ze water filteren, uitzetten wanneer ze bevroren zijn en langer meegaan.

6 Kabelloze multidirectionele liften

Een groot probleem met enorme infrastructuren is hoe je er efficiënt in kunt rondlopen. Mensen kunnen alleen zo snel en zo ver lopen. Ook heeft elke liftschacht slechts één liftkooi. Als je ooit een lift in een groot gebouw hebt moeten gebruiken, weet je dat het vaak lang kan duren om een ​​auto te krijgen.

Het Duitse liftbedrijf ThyssenKrupp probeert die problemen op te lossen. In plaats van kabels te gebruiken, zou de voorgestelde lift de magnetische levitatietechnologie gebruiken. Hierdoor kunnen hun auto's zowel verticaal als horizontaal rijden. Het zou ook meer dan één auto per as toelaten, wat de wachttijden zou verkorten. Dus er is minder behoefte aan meerdere liftdeuren.

Ten slotte zouden de magnetische liften veel minder energie gebruiken, waardoor ze beter zijn voor het milieu. In 2016 is ThyssenKrupp van plan het nieuwe liftsysteem te testen in een gebouw op hun onderzoekscampus.

5 Solar Paint

Een van de grootste klachten over zonnepanelen is dat ze grote, lompe ogen zijn die niet krachtig genoeg zijn. Om dat te veranderen, produceren een paar onderzoekers zonnecellen die zo klein en flexibel zijn dat ze op oppervlakken kunnen worden geverfd. In feite heeft een team van onderzoekers van de University of Alberta een spray-on zonnecel gemaakt met nanodeeltjes zink en fosfor.

Als elke huiseigenaar zijn dak zou beschilderen met dit soort zonneverf, zou dit meer dan voldoende energie voor het huis kunnen genereren en onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen kunnen verminderen. Er is geen aanpassing achteraf nodig, waardoor het bouwwerk tot een minimum zou worden beperkt. Ook is zonnelak veel goedkoper in productie dan traditionele zonnepanelen. De zonnecellen die in de verf worden gebruikt, zijn nog niet efficiënt, maar de onderzoekers werken eraan dit probleem op te lossen.

4 verticale steden

Volgens projecties van de Verenigde Naties zullen er tegen 2050 meer dan 9,6 miljard mensen op aarde zijn. Dat zijn 2,3 miljard meer mensen dan we vandaag hebben. Ook wordt geschat dat 75 procent van de wereldbevolking in steden woont, wat onze problemen met het gebrek aan ruimte in onze steden nog verergert.

Een manier om dat probleem te verhelpen is om verticale steden te bouwen. Er worden al enkele verticale verticale steden gebouwd in de Sahara, de Verenigde Arabische Emiraten (VAE) en China.

Deze verticale steden zouden gigantische gebouwen zijn die woningen, werkplaatsen en winkels zouden bieden. Het Italiaanse bedrijf Luca Curci Architects gaat bijvoorbeeld een gebouw bouwen in de VAE met 189 niveaus. Het zal 25.000 mensen huisvesten, samen met winkels en bedrijven. Omdat mensen het gebouw niet hoeven te verlaten, zou dit het ruimtevraagstuk oplossen en de carbon footprints van bewoners verminderen.

De megastructuren zouden zichzelf in stand houden en groen zijn. Omdat ze zo groot zijn, kunnen zonnepanelen door de gebouwen worden geplaatst. Ze zouden ook gebruik maken van geothermische energie en regenwater verzamelen.

3 Slim beton

https://www.youtube.com/watch?v=-iJP7DFt6AU

Wanneer een gebied begint te stromen, zijn er niet genoeg plaatsen om het water af te tappen. Dit wordt erger in stedelijke gebieden omdat er minder grond is om het water te absorberen. Om de overstromingen tegen te gaan, heeft het Britse bedrijf Tarmac een asfaltproduct ontwikkeld met de naam Topmix Permeable.

Het meeste beton laat wat water in de grond weken, maar slechts ongeveer 300 millimeter water komt er per uur door. Topmix kan 36.000 millimeter (118 voet) water doorlaten per uur, wat ongeveer 3.300 liter (880 gal) per minuut is.

In plaats van zand te gebruiken zoals de meeste beton, maakt Topmix zijn product met stukjes gebroken graniet die samen zijn verpakt. Water stroomt door deze stukken graniet, waar het in de grond kan worden opgenomen, naar een rioolstelsel kan worden geleid of kan worden opgevangen in een waterreservoir. Naast het verminderen van de overstromingskansen, houdt Topmix de straten droger, waardoor ze veiliger worden. Ook kan het water op een aantal manieren naar een reservoir worden geleid voor hergebruik.

Het probleem met doorlatend beton is dat het alleen kan worden gebruikt in gebieden waar het niet te koud wordt. Koud weer zou het beton doen uitzetten, wat het zou vernietigen. Het is ook veel duurder om te installeren dan traditioneel beton, maar steden kunnen op de lange termijn geld besparen als het product overstromingen vermindert.

2 slimme stenen

Alleen al door te kijken naar de Smart Bricks ontwikkeld door Kite Bricks, kun je zien dat ze werden geïnspireerd door Lego. Deze bouwstenen hebben knoppen aan de bovenkant en ze verbinden precies zoals Lego-stukjes. Slimme steentjes worden op hun plaats gehouden met behulp van wapeningsijzer, met stukken van verschillende vormen gelaagd in het ontwerp.

In plaats van cement te gebruiken, worden de stenen samengehouden met een sterke, dubbelzijdige kleefstof. Aan de binnenkant van het gebouw kunnen verwisselbare panelen met patronen aan de stenen worden bevestigd. Deze panelen zouden de behoefte aan gipsplaat en schilderen verwijderen. Er zijn ook stukken om vloeren en plafonds te bouwen. De middelpunten van de blokken zijn leeg, waardoor er ruimte is voor isolatie, sanitaire leidingen en elektrische draden.

De stenen zouden leiden tot betere thermische energiebeheersing, grotere veelzijdigheid in de constructie en lagere bouwkosten van ongeveer 50 procent.

1 Robotzwermconstructie

Om innovatieve methoden te ontwikkelen in de bouwwereld, keerden onderzoekers van Harvard zich tot de natuur voor inspiratie, met name termieten. Termieten kunnen grote structuren bouwen ondanks dat ze geen centraal toezicht hebben. Om dit te doen, brengen termieten een stuk vuil naar de eerste bouwplaats. Als die plek wordt ingenomen, gaan ze gewoon naar de volgende plek.

Het TERMES-project gebruikt hetzelfde idee van zwermconstructie, maar ze gebruiken kleine robots. Deze eenvoudige, goedkope drones bouwen structuren door een eerste ontwerp te volgen en een blok in de volgende beschikbare ruimte te plaatsen totdat de structuur is voltooid. Dit betekent dat de zwerm weinig ingrijpen van mensen nodig heeft na het eerste ontwerp.

De zwermen zijn ideaal voor het bouwen van gebouwen op gevaarlijke plaatsen, zoals in de ruimte of onder water. Ze zouden ook werk kunnen verrichten dat een verspilling van menselijke tijd zou zijn. Omdat ze zelfbegeleid zijn, kunnen ze structuren efficiënter en effectiever bouwen dan mensen.