A természet a kezdetektől a művészek, és az építészek állandó múzsája, így a természeti világ színei és formái beépülnek az ember alkotta szerkezetekbe. Az épületeket a természet elemei, a szél és a nap, a domborzat és a növényzet is befolyásolják.
Míg az építészet a természet működési mechanizmusain alapul, az épületek semleges objektumokként magasodnak, amelyek statikusak maradnak a biológiailag fejlődő világban. Az antropocentrikus „beton dzsungelek” élettelenek, elválasztják az embereket a természetes környezettől, és egyensúlyhiányt okoznak, amely mértéke a világjárvány alatt megnövekedett. Milyenek lennének a városok, ha nem lennének határok az emberek és az ökoszisztéma között?
Az épületek, mint egyedi tárgyak, egyfajta élősködő kapcsolatban állnak a természettel. A fenntartható építészet gyakran többre törekszik, mint a „zöld” városok esztétikai felszíni folyamata. A „biodesign” néven ismert feltörekvő kutatási terület innovatív lehetőségeket kínál a városok „növekedésének” hatékony módjainak megtalálására. Az új eszközök és technológiák lehetővé teszik a tervezők számára, hogy ne csak a természet szépségéből merítsenek ihletet, hanem annak adaptív funkcióiból és folyamataiból is. Ennek a feltörekvő területnek a felfedezése az építészeti gondolkodást az épített és a művelt világ közötti szimbiózis koncepciója felé terelheti a közeljövőben.
A természet intelligens; veleszületett biológiai rendszerei folyamatosan fejlődnek, alkalmazkodnak és túlélnek. A bioszámítástechnika fejlődése megnyitotta az utat a természetes intelligencia épületekben való felhasználása előtt, és arra ösztönzi az építészetet, hogy a természet kiterjesztésévé váljon. A városok jövőjében az épített környezet természetfüggő szervezetté válhat. Azok az épületek, amelyek egykor a környezet akadályait jelentették, elválaszthatatlanul kapcsolódnának a természeti tájhoz: az emberek a nem emberi életvilághoz.
A szervezet számos szinten metabolizálódik, a sejtektől és szervektől a testekig és az ökológiáig. A városok hasonlóképpen élnek többféle kontextuális léptékben, az anyagok összetétele éppúgy befolyásolja a városi tájat, mint a közlekedési hálózatok. Az épített környezet mozgatja az ökológia fejlődését, hiszen folyamatosan alkalmazkodnia kell az emberhez, nem pedig fordítva. A biológiailag integrált városoknak más élőlényeket is magukba kell foglalniuk, és különböző szinteken kell reagálniuk, hogy fenntartható ökológiát hozzanak létre a természettel.
Bioanyagok
Az építőanyagok még a legkisebb városi léptékben is erősen befolyásolják, hogy az építészeti szerkezetek miként reagálnak a környezetre. A kutatók számos bioanyagot tesztelnek, mindegyiknek megvan a maga sajátossága és kulcsfontosságú hozzájárulása. Az „élő” építőanyagok, a bioanyagok egy alkategóriája, élő anyagokat és azok kémiai reakcióit használva olyan összetevőket hoznak létre, amelyek növekednek, reagálnak és alkalmazkodnak környezetükhöz.
A Colorado Boulder Egyetem Élőanyag-laboratóriuma egy kísérleti és számítástechnikai anyagtudományi kutatólaboratórium, amelyet Dr. Wil Sruber vezet. A csapat egyfajta „biocementet” fejlesztett ki mikroalgákból, amelyeket napfénnyel, tengervízzel és CO2-val termesztenek. Hasonlóan ahhoz, ahogy a korallok és az osztrigák építik fel héjukat, a mikroalgák szorosan megkötik az anyagot. Az algák annyi szenet nyelnek el, hogy a tömbök 90 százalékkal kevesebb szenet tartalmaznak, mint a normál cement.
Az élő anyagok is szivacsokból készülnek, ahogy David Benjamin bemutatta a The Living kiállításon a MoMA-ban. A „Hy-Fi” nevű projekt egy 12 méter magas, biológiailag lebomló tornyot foglal magában, amelyek micélium téglákból készülnek. A téglát természetes úton, gomba micéliumból és zúzott kukoricaszárból állították elő a legújabb számítástechnikai és biotechnológiai technológiával. A micélium téglák erősebbek, mint a beton, könnyűek, tűzállóak és jól hő- és hangszigeteltek.
Biokonstrukció
A városok nem csak épületekből állnak, hanem az építészettel kapcsolatos elképzelésekből is. A hagyományos tervezési és építési technikák óriási mennyiségű energiát és erőforrást fogyasztanak anélkül, hogy bármit is visszaadnának a természeti környezetnek. A fenntartható jövő érdekében épületeinknek képesnek kell lenniük arra, hogy dinamikusan alkalmazkodjanak és megújuljanak az erőforrások: a növekedni, gyógyulni, lélegezni és metabolizálódni képes épületek az ökoszisztémák aktív részévé válnak. A biológia integrálása a tervezési folyamatokba arra ösztönözné az építészeket, hogy az épületeket dinamikus rendszernek tekintsék, amely lehetővé teszi az erőforrások különböző helyek közötti áramlását.
A fent látható ARUP Solar Leaf volt az első olyan bioreaktív homlokzatú épület, amely algák biomasszából és naphőből termel megújuló energiát. A zéró kibocsátású épületet bioreaktorpanelek borítják, amelyek energiát termelnek a szerkezet táplálásához. Az épület szinte élőnek tűnik kihajló homlokzatával, zajával, a víz és az algák vizuális mozgásával. A fejlett lakásrendszerek és biotechnológia segítségével a passzív épület energia-önellátó.
A londoni Bartlett University College biointegrált tervezési tanszékének hallgatóinak kutatási projektje függőleges épületeket vizsgál, mint biológiai lakóegységeket. A terv a természettel integrált vertikális ökológiát javasol a globális felmelegedés, a rossz levegőminőség és a biológiai sokféleség csökkenésének megoldásaként. A felhőkarcoló kölcsönhatásba lép a környezettel a helyi levegő tisztításával. Az élő biológiai bőr, az anyagok és a tervezési stratégiák kombinációja a szennyezőanyag-elnyelő növények biológiai sokféleségét eredményezi. A diákok a brit építészeti, mérnöki és integrált irodával, a Foster + Partners-sel együttműködve nemzetközi előadást tartottak „Városaink tüdeje” témában.
Biovárosok
A városok egymással összefüggő rendszerek rétegeiből állnak, amelyek támogatják az anyagcseréjüket, mint például az élelmiszer- és vízútvonalak, az energiaútvonalak, a kibocsátások és a hulladéktermelés. Az emberi rendszerek rendezetlenül élnek együtt a természetes rendszerekkel, ami ökológiai egyensúlyhiányhoz és katasztrofális forgatókönyvekhez vezet. A spekulatív „biovárosok” a várostervezés koncepciója, amelyet a természetes intelligencia közelít meg, tereket és rendszereket tervezve minden élőlény számára.
Az ecoLogicStudio úttörő a biourbanizmus területén, és a DeepGreen projekttel a mesterséges intelligencia várostervezésben való felhasználását kutatja. A bioszámítógépes tervezési keretrendszer kidolgozásával a csapat elemzi a városi adatokat, hogy szimulált alternatívákat hozzon létre a fenntartható városfejlesztéshez. A szimulációk biológiai modellezési kutatásokon alapulnak, ötvözve a fizikát és a mesterséges intelligenciát. Az AI-t arra képezték ki, hogy felismert organizmusként viselkedjen, hogy észlelje a lehetséges növekedési mintákat vagy feltérképezze a város erőforrásainak áramlását. A keretrendszer bármely városban megvalósítható, és már tesztelték az UNDP partnervárosaiban, például Vranjéban Guatemalában és Mogadishuban.
Ezt a tervezési keretet felhasználva Oscar Villarreal Viera projektje előrejelzi azokat a klímaváltozási forgatókönyveket, amelyek áradásokat okozhatnak a londoni East Enden. A Biocenosis Nest egyesíti a szerkezetet a vízzel, hogy vizes élőhelyeket hozzon létre. Az átmeneti zónaként szolgáló vizes élőhely a biodiverzitás központjává is válik, amely tápanyagokkal látja el az ökoszisztémát. Az AI-t arra képezték ki, hogy utánozza a nyálkás penész természetes intelligenciáját, amelyet egy nem emberközpontú elosztórendszer létrehozására használnak a vizes élőhelyekből. Az „épületek” rostos szövedékként jelennek meg, a belsejében emberek és más élőlények élnek a felszínen.
A városon belüli biológiai rendszerek megértése és integrálása révén a zöld várostervezés új formája alakítható ki. A jövőbeli fejlődéshez az ember, az emberi lábnyom és a környezet kapcsolatának újraértékelése szükséges. Újra kell gondolnunk a régi paradigmákat, és át kell alakítanunk a városok tervezési módját. Az antropocentrikus épített környezettől való eltávolodás lehetővé teszi, hogy a jövő települései részt vegyenek az élőlények közös rendszerében. Ha a természettel építkezünk, nem pedig ellene, a városok és a természet együtt fejlődhetnek intelligens szuperorganizmussá.
