建築家は自然を模倣して低炭素建築を建設している

建物は、自らエネルギーを生み出し、自然に存在する水を吸収し、廃棄物を出さずに、森林のように機能することができるだろうか？これが、ワシントン州シアトルにある6階建てのオフィスビル、ブリットセンターの設計のきっかけの一つでした。 

2013年に建設されたこの建物は、かつて現在の市街地を覆っていたダグラスモミの森を模倣することを目指しており、周囲の環境から必要なものをすべて吸収し、毒素を一切排出しません。高さ30メートルの五面体を持つこの建物は、必要な水はすべて雨水から得ており、廃棄物はすべて敷地内で堆肥化され、土壌に還元されます。575枚の太陽光パネルが樹木のようなキャノピーを形成することで、この建物は消費量の約30%多い電力を生み出す、ネット・ポジティブ・エネルギー・ジェネレーターとして機能します。

このような建物は、エネルギー消費を削減し、気候変動の抑制、あるいは逆転に貢献するために、まさに世界が必要としているものです。建築家たちは、そのインスピレーションを得るために、バイオミミクリーという科学（そしておそらくは芸術でもある）に目を向けています。バイオミミクリーとは、人間の問題に対する持続可能な解決策を模索するために、自然の生態系、プロセス、そして生物を模倣する手法です。

人類は常に自然からインスピレーションを得てきました。マジックテープや植物の種子についた小さなフック、大聖堂のドームや卵の殻、新幹線の先端、カワセミのくちばしなどを考えてみてください。しかし、建築におけるバイオミミクリーは、建物が環境に与える影響を軽減するという明確な目的を持っています。これには明確な必要性があります。建築活動、建設資材、そして建設工程は、世界の二酸化炭素排出量の47%を占めているからです。

自然の足跡を辿ることで、従来の製品よりもはるかに持続可能な革新的な建築材料が既に生み出されています。ノースカロライナ州に拠点を置く米国企業バイオメイソンは、サンゴ礁に着想を得て、製造工程で炭素を固定するバイオセメントを生産しています。これは、セメント製造時に通常起こることとは全く逆のことです（従来のセメント製造は世界の排出量の7～8%を占めています）。

バイオメイソンは、リサイクルされた花崗岩の破片にバクテリア、カルシウム、炭素を添加して炭酸カルシウムの生成を促進し、サンゴが骨格を形成するプロセスを本質的に再現します。このカーボンニュートラルなバイオセメントは、最も一般的なセメントと比較して二酸化炭素排出量を99.4%削減し、既に米国と欧州の政府および民間プロジェクトで活用されています。

そして、自然界には廃棄物など存在しないことに気づいた企業、バイオーム社があります。菌糸体（菌類の根の繊維で、強くて柔軟な性質を持つ）の分解能力に注目した同社は、このプロセスを利用してプラスチックを含む非天然素材をリサイクルし、これを飼料として生分解性菌糸体断熱パネルを「成長」させています。同社によると、このプロセスはカーボンネガティブなプロセスで行われ、毎月少なくとも16トンの炭素を隔離しています。

再考された材料を用いた建築はバイオミミクリーの成功例の一つですが、自然はより少ない材料で建築する方法も示しています。「自然の形状を考慮し、より少ない建築材料で複雑な形状を作り出すプロジェクトには、興味深い例がいくつか見られます」と、ペンシルベニア州ピッツバーグのフィッシャー・アーキテクチャーのプリンシパル、ベア・スポリドーロ氏は述べています。自然界に見られる構造形状を模倣することで、最終的には建設における二酸化炭素排出量を削減できると彼女は言います。

その一例が、グリムショー・アーキテクツが設計したコーンウォールのエデン・プロジェクトです。2つの温室（うち1つは世界最大の熱帯雨林を誇ります）は、粘土採掘場跡地（不均一な建築面）にジオデシック・ドームとして建てられています。ドームのモデルはシャボン玉で、敷地の地盤高に関わらず機能する建築形状を生み出すのに役立ちました。

建設業界は変化に抵抗する傾向がありますが、エデン・プロジェクトの主要デザイナーの一人であり、建築スタジオExploration Architectureの創設者でもある建築家マイケル・ポーリン氏は、業界の人々がようやく「通常業務を縮小するだけでは不十分だ」と気づき始めたと見ています。長年バイオミミクリーを提唱してきたポーリン氏は、バイオミミクリーはベストプラクティスから、彼の目には不可欠なものへと急速に変化したと述べています。

「5年前なら、バイオミミクリーの潜在的なメリットは、資源効率の劇的な向上、無駄という概念そのものをデザインから排除すること、そしてはるかに大きな幸福感の実現だと私は言っていたでしょう」とポーリンは言う。「今では、地球の限界内で私たち全員が繁栄できる、生態学的文明を築くための最高のチャンスだと言えるでしょう。」

しかし、建築家やエンジニアが解決策を見つけ、適用するのが難しい場合、バイオミミクリーを標準的な建築手法にするには時間がかかるかもしれません。そこで、シンシア・フィッシュマンと彼女のバイオミミクリー・デザイン・アライアンス（BDA）のチームは、バイオミミクリーのデザインや製品を検討し、それを作品に取り入れたい人々のためのワンストップショップのようなシステムを構築しています。建築家によって、建築家のために作成されたBDAのデータベース「Ensprd」は、建築環境における気候変動の緩和に活用できるバイオミミクリーの事例に特に焦点を当てています。

BDAの創設者兼ディレクターであるフィッシュマン氏は、建築分野におけるバイオミミクリーの主流化を目指し、このツールを開発しました。「建築家やデザイナーは、科学的データへのアクセスが限られていることが多く、アクセスできたとしても、デザインの世界に応用するのが難しい場合があります」と彼女は説明します。「バイオミミクリーの事例は数多く存在します。それらをデータベースにまとめることで、バイオミミクリーをより身近なものにできればと考えています。」

これまでのところ、Ensprd（米国国立科学財団の助成金を受けて運営）は3つのカテゴリーに分かれています。最初のカテゴリーでは、BDA自身がバイオミミクリーの可能性のある生物を研究した結果生まれたコンセプトが紹介されています。「ユーザーがこれらのコンセプトを自分のプロジェクトに直接実装したり、出発点として活用したりしてくれることを期待しています」とフィッシュマン氏は言います。

2つ目のカテゴリーは、物理的またはデジタル的にテスト済みのプロトタイプに焦点を当てています。フィッシュマン氏によると、これらはすぐに展開できるアイデアです。一例として、反射物質、ハイドロゲル、相変化材料（状態変化によって熱を吸収または放出する物質）で作られた建物の外皮が挙げられます。この外皮は、高温多湿の夏の日に建物のエネルギー使用量を最大66%削減できると推定されています。このデザインは、アフリカヨシガエルの皮膚に見られる太陽光を反射する屈折結晶や、ヘラクレスオオカブトの外殻に見られる糸状のネットワークに着想を得ています。この糸状のネットワークは、湿潤時に水分を吸収して温度を調節する空気で満たされた空間を作り出します。

エンスプードの3つ目のカテゴリーには、評価済みで市販されている事例が含まれています。例えば、水分子が付着できない蓮の葉の微細な突起に着想を得た、カビや藻類にも強いセルフクリーニング機能を備えた外装塗料があります。また、ザトウクジラの胸びれにある、抵抗力を低減する鋸歯状の縁をモチーフにした風力タービンブレードの設計もあります。これらのブレードを設計したWhalePower社は、従来の風力タービンブレードよりも年間20%多くのエネルギーを生産できると見積もっています。

バイオミメティック建築の最もよく知られた例の一つ、ジンバブエのハラレにあるイーストゲート・センターもここで紹介されています。このオフィス・商業複合施設には48基のレンガ造りの煙突とファンが設置されており、街の頻繁な停電時でも建物をパッシブ冷却します。換気システムは、複雑なトンネルとシャフトで温度を調節するアフリカのシロアリ塚にヒントを得たもので、実際に効果を発揮しています。建設後5年間で、イーストゲート・センターは市内の他の従来型冷却方式の建物と比較してエネルギー消費量を35%削減しました。

BDAの各エントリーには、バイオミメティックソリューションの仕組みを示すパフォーマンス指標、そのコンセプトが自然界でどのように機能していたかを説明するグラフィック、そして製品またはプロジェクトへのリンクが含まれています。また、各エントリーとサステナビリティ認証との関連性も記録されており、建築家はこれらのソリューションが、国連の持続可能な開発目標（SDGs）のような、より大きなグリーンコンセプトとどのように関連しているかを把握することができます。

現在、登録されているエントリは200件ですが、フィッシュマン氏はさらに600件を追加するための資金を申請中です。Ensprdは、ユーザーからのリクエストやトピック、新たな科学的発見に基づいて継続的に更新されます。また、デザイナーは独自のバイオミミクリープロジェクトをデータベースに投稿することもできます。

「建築環境におけるバイオミミクリーは、気候変動対策に活用できる、そして活用されるだろうと確信しています」と彼女は言う。「自然は、エネルギーや水の利用、そして素材の製造や特性といった面で、持続可能でレジリエントな方法を私たちに示してくれるのです。」

ポーリン氏も同意見だ。「地球規模の緊急事態への迅速な対応に必要な解決策はすべて揃っています」と彼は言う。しかし、バイオミメティクスはまだ本格的に普及していないと考えている。「緊急の行動を促し、地球の限界に合わせた経済、超低エネルギー素材、大気中の炭素を除去する建物など、新たな考え方を解き放つための世論の転換点が必要です」。ポーリン氏は、バイオミメティクス建築が何らかの効果を発揮するには、人々がその原則を擁護し、確実に活用される必要があると主張する。

2022年7月24日午後1時20分（東部標準時）更新：この記事の以前のバージョンでは、Biomimicry Design Allianceの名前のスペルが間違っていました。 

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この記事はWIRED UKで最初に公開されました。