Inspire จากโครงสร้างกระดูก สู่การออกแบบสะพานคอนกรีตดูดซับคาร์บอน กับโครงการ Diamanti ที่จะก่อสร้างแห่งแรกในฝรั่งเศส
ในโลกของสถาปัตยกรรมและวัสดุก่อสร้างในยุคที่ไปทางความยั่งยืนและเข้าสู่นโยบาย Net Zero เรื่องของแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดเชิงศิลป์เท่านั้น แต่สิ่งนี้สามารถกลายเป็นอีกหนึ่งทิศทางของการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อความยั่งยืน
และเมื่อเร็วๆ นี้ Wazzadu Low Carbon Material Library ได้เห็นหนึ่งในตัวอย่างที่น่าจับตาครับ กับโครงการ Diamanti ซึ่งเป็นสะพานได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างกระดูกของคนและใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบหุ่นยนต์เพื่อสร้างลวดลายที่ซับซ้อนคล้ายโครงตาข่าย และตัวสะพานสร้างมาจากส่วนผสมของคอนกรีตที่มีคุณสมบัติดูดซับคาร์บอนออกไซด์ได้มากกว่าคอนกรีตทั่วไป
เป็นการออกแบบที่น่าสนใจด้วยการผสมผสานเรื่องของสิ่งแวดล้อมกับเทคโนโลยีมารวมเข้าด้วยกัน ใครที่อยากทราบรายละเอียดเพิ่ม มาอ่านต่อในบทความนี้ครับกัน
ว่าด้วยเรื่องการทำโครงการ Diamanti
สะพานต้นแบบแห่งนี้หรือโครงการ Diamanti ออกแบบโดย Masoud Akbarzadeh (มาซูด อักบาร์ซาเดห์) รองศาสตราจารย์ด้านสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย และเป็นผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการที่ริเริ่มโครงการนี้ ร่วมกับทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ออกแบบสะพานแห่งแรกที่ใช้วัสดุน้อยลง 60% แต่ยังคงความแข็งแรงเชิงกลไว้ โดยได้รับแรงบันดาลใจที่เลียนแบบ โครงสร้างในกระดูกพรุนบางชนิด ที่เรียกว่า TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) ซึ่งเป็นระบบธรรมชาติที่อัจฉริยะและน่าสนใจครับ
เพราะโครงสร้างกระดูกภายในชนิดนี้มีลักษณะพรุนที่เต็มไปด้วยช่องว่างเล็กๆ แต่สามารถรับแรงได้มหาศาลโดยใช้วัสดุน้อยที่สุด ทีมผู้ออกแบบจึงเล็งเห็นว่า หลักการนี้สามารถนำมาประยุกต์กับโครงสร้างทางวิศวกรรม เพื่อให้ได้โครงสร้างที่แข็งแรงแต่เบา และแนวทางที่ใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
การเลือกใช้คอนกรีตสูตรพิเศษที่ผสม "ดินเบา"
ถัดจากเรื่องของออกแบบโครงสร้างแล้ว โครงการ Diamanti มีการเลือกใช้วัสดุคาร์บอนต่ำ อย่างคอนกรีตรูปแบบใหม่ที่พัฒนาโดย ดร.ชู หยาง จากภาควิชาวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ด้วยการใช้ดินเบาหรือ Diatomite (ไดอะตอมไมต์) วัสดุที่มีรูพรุนตามธรรมชาติและอุดมไปด้วยซิลิกา ซึ่งผลิตจากสาหร่ายฟอสซิล และนำมาใช้ผสมทดแทนปูนซีเมนต์บางส่วน
ดินเบาที่ผสมลงในคอนกรีตช่วยให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถซึมผ่านลงไปใต้ผิวดิน ถือว่าช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศได้ นอกจากนี้ตัวโครงสร้างของสะพานมีการออกแบบเพิ่มพื้นที่ผิวของสะพานทำให้ศักยภาพในการดูดซับคาร์บอนของส่วนผสมคอนกรีตเพิ่มขึ้นอีก 30% และเมื่อรวมเข้ากับคุณสมบัติของวัสดุที่ดูดซับคาร์บอน จะช่วยเพิ่มปฏิกิริยากับคาร์บอนในระดับจุลภาคให้สูงสุด สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการลดและดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น
จุดนี้เอง ที่เป็นการช่วยลด Embodied Carbon ที่มักเกิดขึ้นตั้งแต่กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ แต่ทางโครงการที่ออกแบบสามารถทำให้โครงสร้างของสะพานทำหน้าที่เสมือนแหล่งกักเก็บคาร์บอนขนาดย่อมในตัวเอง แล้วเมื่อผนวกเข้ากับโครงสร้างของวัสดุที่มีช่องรูพรุนคล้ายโครงสร้างกระดูก กับพื้นที่ผิวสัมผัสของคอนกรีตที่เพิ่มขึ้น ส่งผลตัวสะพานของโครงการ Diamanti ดูดซับคาร์บอนได้ดียิ่งขึ้น
ลดพลังงานและทรัพยากรในการผลิต ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ
ปิดท้ายด้วยที่โครงการนี้ ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อช่วยลดเวลาการก่อสร้าง ลดการใช้แรงงานคนและปริมาณของวัสดุ ทำให้การใช้พลังงานด้านการก่อสร้างสะพานลง 25% และระบบโครงสร้างช่วยลดการใช้เหล็กลง 80% เท่ากับช่วยลดการปล่อยคาร์บอนจากใช้วัสดุหลายชนิดลงไปอีก
การใช้เทคนิคก่อสร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติกับคอนกรีตสูตรดินเบา ช่วยให้ภาพรวมของโครงการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ในจำนวนมากเมื่อเทียบกับเทคนิคการก่อสร้างสะพานทั่วไป อีกทั้งลดต้นทุนการก่อสร้างลงประมาณ 25-30% แม้ว่าวิธีนี้จะยังไม่พอเพียงต่อการนำมาใช้เป็นโซลูชันหลักในการแก้ปัญหาดูดซับคาร์บอนทั้งหมดที่ปัจจุบันโลกมีการปล่อยออกมาในปริมาณหลายล้านตัน แต่ว่าถือนี่เป็นอีกนวัตกรรมที่จะเป็นต้นแบบในการพัฒนาและต่อยอดสู่โซลูชันใหม่ๆ ที่จะช่วยเรื่องแก้ปัญหามลพิษในอนาคต
สำหรับโครงการออกแบบสะพาน Diamanti ได้รับการอนุมัติเมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา ในเรื่องการก่อสร้างสะพานตันแบบแห่งแรกในฝรั่งเศสและอยู่ระหว่างการตัดสินใจของทางสถานที่ว่าจะเริ่มต้นสร้างเมื่อไหร่ ซึ่งถ้าสะพานนี้หากสร้างเสร็จแล้ว เราจะคอยติดตามการทดสอบและประเมินการใช้ว่ารูปแบบโครงสร้างนี้และตัวนวัตกรรมวัสดุที่ใช้นั้นจะสามารถประยุกต์ใช้กับงานสถาปัตยกรรมอื่นๆ ได้หรือไม่
ขอบคุณข้อมูลจาก : https://www.bangkokbiznews.com
ขอบคุณรูปประกอบจาก : https://parametric-architecture.com
ผู้เขียนบทความ
ด้วยการเกณฑ์การประเมินคาร์บอนฯ ที่แบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่
1. Low Carbon CFO (Carbon Footprint for Organization) : การประเมิน carbon footprint ขององค์กร
2. Low Carbon CFP (Carbon Footprint of Product) : การประเมิน carbon footprint ของผลิตภัณฑ์
ทั้งนี้เพื่อผลักดันให้ผู้ผลิตและผู้พัฒนาวัสดุที่มีความมุ่งมั่นในการลดคาร์บอนจากวัสดุที่จำหน่าย มุ่งสู่เส้นทาง Low Carbon material ที่จะเกิดขึ้นในอนาคต ทางโครงการมีการแบ่งเฟสที่บอกระดับว่าแต่ละองค์กรอยู่ที่จุดไหนแล้วบ้าง ได้แก่
Phase 1 : Committed เข้าร่วมโครงการ Wazzadu Low Carbon Material Library สู่เส้นทาง Low Carbon
Phase 2 : On-Track ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
Phase 3 : Achieved สามารถปล่อยคาร์บอนฯ ต่ำได้แล้วเมื่อเทียบจากครั้งก่อนๆ
หวังว่าห้องสมุดที่รวมวัสดุคาร์บอนฯ ต่ำนี้จะช่วยให้ทุกท่านได้พบกับวัสดุที่สามารถใช้ออกแบบให้เกิดเป็นสถาปัตยกรรมคาร์บอนต่ำได้จริง ... อ่านเพิ่มเติม
