Şeker Kamışından Yapı Bloğu: Sugarcrete

Grimshaw Architects ve University of East London (UEL), şeker kamışının yan ürünü olan küspesinden yapılan birbirine kenetlenen bir forma sahip bir biyomalzeme yapı bloğu olan Sugarcrete'i yaratmak için işbirliği yaptı.

Sugarcrete, tuğla ve betona alternatif olarak düşük maliyetli ve düşük karbonlu yeniden kullanılabilir bir inşaat malzemesi olmak üzere geliştirildi.

Malzemenin konsepti, tasarımı ve üretimi, aralarında öğretim görevlisi Armor Gutierrez Rivas, Sürdürülebilirlik Araştırma Enstitüsü eş-direktörü Alan Chandler ve araştırma görevlisi Bamdad Ayati’nin de bulunduğu University of East London personeli ve akademisyenleri tarafından yönetildi.

UEL ekibi, malzemeyi Grimshaw Architects’ten mimar Elena Shilova, Grimshaw tasarım teknolojisi direktörü Andy Watts ile birlikte ve şeker markası Tate & Lyle Sugars’ın desteğiyle geliştirdi.

Sugarcrete ekibine göre şeker kamışı, dünya çapında her yıl üretilen yaklaşık iki milyar ton üretim hacmiyle dünyanın en büyük mahsulü. Bundan 600 milyon ton, yan ürün olarak lifli küspe oluşuyor.

Sugarcrete, geleneksel tuğlaya göre dört kat daha hafif olacak ve geleneksel tuğlaların karbon ayak izinin yüzde 15 ila 20’sine sahip olacak şekilde tasarlandı. Sugarcrete malzemesini oluşturmak için küspe mineral bağlayıcılarla karıştırıldı.

Araştırma ekibine göre malzeme ayrıca betondan daha ucuz ve karbon emisyonu 20 kat daha düşük.

Sugarcrete ekibi, “Dünya küspe üretiminin yalnızca yüzde 30’unu kullanan Sugarcrete, geleneksel tuğla endüstrisinin yerini alabilir ve 1,08 milyar ton CO2 potansiyel tasarrufu sağlayabilir, yani küresel CO2 üretiminin yüzde üçü,” diyor.

“Ne ile inşa ettiğimiz, karbonu nasıl kilitlediği ve kritik olarak, üretiminden ve dağıtımından kimin yararlandığı, Sugarcrete’in araştırma planının temelini oluşturuyor.”

Grimshaw’dan mimarlar, Fransız mühendis John Abeille’in 1699’daki düz tonozlu çatı tasarımından yola çıkarak malzemeyi birbirine geçen bloklar halinde oluşturmak için kullanılan konik kenarlı çok yüzlü bir şekil geliştirdiler.

Birbirine kenetlenen modüller, değişen yönlerde düzenlenmiş ve harç gerektirmeden üç metreye kadar uzayabilen modüler bir zemin levhası olan Sugarcrete Slab’ı oluşturmak için ardgermeli çevre bağları ile bir arada tutuluyor.

Robotik fabrikasyon ve artırılmış gerçeklik (AR) teknolojisi kullanılarak, bloklar birden fazla proje için yeniden kullanılabilecek şekilde kolayca inşa edilecek ve demonte edilecek şekilde tasarlandı.

Sugarcrete malzemesi ayrıca yalıtım özelliklerine sahip ve yangına dayanıklı. Proje ekibi, malzemenin yalıtım panelleri, taşıyıcı duvarlar ve yapısal zemin ve çatı levhaları için kullanılabileceğini söylüyor.

Sugarcrete ekibi, “Atık bazlı malzemelerin yapısal dayanım açısından düşük olduğuna dair zorlu yanlış anlamadır, Sugarcrete dolgunun ötesinde kendi kendini destekleyen yapısal uygulamalar sunabilir,” diyor.

“Grimshaw’ın birbirine kenetlenen geometrilere olan ilgisi, Sugarcrete Slab adı verilen sökülebilir, yeniden kullanılabilir, yangına dayanıklı bir kompozit zemin levhası inşa etmek için Sugarcrete’i bir yayılma elemanı olarak kullanmak üzere yeni bir fırsat ortaya koyuyor,” diye devam ediyor.

“Karşılıklılık ve dağıtılmış güçler ağı nedeniyle, sistem geleneksel yekpare montajdan daha üstün performans gösteriyor.”

Sugarcrete’in arkasındaki araştırma, malzemenin dünya çapında, özellikle şeker kamışının yerel olarak yetiştirildiği topluluklarda üretileceği umuduyla herkesin erişimine açık.

2023 Earthshot Ödülü’ne aday gösterilen proje ekibi, UEL’in ticari markasını aldığı Sugarcrete malzemesini daha da geliştirmeyi planlıyor.

Ekip, Gelecekteki yapısal testler, malzemenin kesme ve çekme kapasitesini incelemeye odaklanacağını ve bunun, daha sonra sistem içindeki donatı dağılımını denemek ve muhtemelen azaltmak veya açıklık kapasitesini artırmak için kullanılabileceğini söylüyor.

Tasarım ekibi, küresel güneydeki şeker kamışı hasadı topluluklarının yerel bağlamında çalışan canlı projelerde malzemenin nasıl kullanılacağını araştırıyor.

Araştırmanın sonraki adımlarında, çeşitli ekinler ve bölgelerden elde edilen yan ürün mevcudiyeti ve Sugarcrete’i küresel olarak dağıtma potansiyelini haritalayan performans kriterleri ile bağlantılı dijital araçların geliştirilmesi ve ortak tasarımı olacak.

Atıklardan veya biyomalzemelerden yapılan diğer inşaat malzemeleri arasında yerel belediye atıklarından yapılan düşük karbonlu bir tuğla ve odun kömürü ve lif kabağından yapılan betona alternatif bir biyo-tuğla yer alıyor.