ชีววิทยาสังเคราะห์สามารถเสนอแนวทาง
ที่ยั่งยืนอย่างแท้จริงต่อสิ่งแวดล้อมที่สร้างขึ้น ทำนายว่า Rachel Armstrong และ Neil Spiller
คอลเลกชันออนไลน์
สถาปนิกได้รับแรงบันดาลใจจากรูปแบบและหน้าที่เว็บสล็อตของระบบธรรมชาติมาอย่างยาวนาน ทว่าเซลล์และสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยายังมีข้อกำหนด เช่น โภชนาการและโครงสร้างสนับสนุนการเจริญเติบโต ซึ่งจำกัดการใช้ในการก่อสร้าง ชีววิทยาสังเคราะห์นำเสนอวิธีใหม่ในการผสมผสานข้อดีของระบบสิ่งมีชีวิตกับความทนทานของวัสดุแบบดั้งเดิมเพื่อสร้างสถาปัตยกรรมที่ยั่งยืนและตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง
ในบริบทของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการขยายตัวของเมือง มีความจำเป็นต้องเปลี่ยนวิธีการก่อสร้างที่เป็นอันตรายต่อที่อยู่อาศัยของเราด้วยวิธีที่ยั่งยืน ปัจจุบัน สถาปัตยกรรมมีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเมือง 40% ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ถูกเผาในระหว่างขั้นตอนต่างๆ ของการผลิตวัสดุและการก่อสร้างอาคาร ในขณะที่ประชากรโลกเพิ่มขึ้น – เข้าใกล้ 9 พันล้านคนในปี 2050 70% ของพวกเขาจะอาศัยอยู่ในเมือง – การปล่อยคาร์บอนจากสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นจะเพิ่มขึ้น หากเราสร้างด้วยเหล็กและคอนกรีตต่อไป แม้แต่มาตรการประหยัดพลังงานที่เข้มงวดที่สุดก็ไม่อาจลดการผลิตก๊าซเรือนกระจกได้ แม้แต่หลังคาและผนังที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมก็ยังต้องการระบบสนับสนุนที่ใช้พลังงานสูงเพื่อบำรุงรักษาภายในสภาพแวดล้อมที่ประดิษฐ์ขึ้น
ต้องใช้กลยุทธ์ในการสร้างอาคารที่ “ลบคาร์บอน” ได้ ซึ่งรวมถึงการปรับเปลี่ยนนวัตกรรม การเก็บเกี่ยวพลังงาน การรีไซเคิลวัสดุ และการใช้องค์ประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์และตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมโดยตรง ส่วนต่อประสานที่ออกฤทธิ์ทางเคมีสามารถเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศขนาดเล็กรอบ ๆ พื้นผิวและทำหน้าที่เป็น ‘ยารักษาสิ่งแวดล้อม’ ตัวอย่างเช่น สารเคลือบสามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนพื้นผิวอาคาร ดูดซับมลพิษ หรือดักจับอนุภาคฝุ่นด้วยไฟฟ้าสถิต
พื้นผิวที่มี ‘เซลล์’ ประดิษฐ์ที่ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์
สามารถทำให้อาคารเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เครดิต: R. ARMSTRONG
ตัวสร้างทางชีวภาพ
เครื่องมือของชีววิทยาสังเคราะห์กำลังกระตุ้นการพัฒนารูปแบบใหม่ของสถาปัตยกรรมที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมโดยผสมผสานคุณสมบัติแบบไดนามิกของระบบสิ่งมีชีวิต เช่น การเจริญเติบโต การซ่อมแซม ความอ่อนไหว และการจำลองแบบ ยังอยู่ในระยะเริ่มต้น ความร่วมมือแบบสหวิทยาการที่หลากหลายกำลังผุดขึ้นเพื่อค้นหาการใช้งานใหม่ ๆ สำหรับวิศวกรรมจีโนมจากบนลงล่างและเทคนิคการประกอบตัวเองทางเคมีจากล่างขึ้นบน รวมถึงการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และการผลิตวัสดุที่ประหยัดพลังงาน ความท้าทายที่ต้องแก้ไข ได้แก่ การยังชีพและการสนับสนุนระบบชีวภาพภายในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้น ข้อกังวลด้านจริยธรรมทางชีวภาพ และการรับรองความปลอดภัยสาธารณะ
นักวิจัยกำลังพัฒนาตัวอย่างที่น่าสนใจของระบบชีวภาพที่สามารถตอบสนองหน้าที่ทางสถาปัตยกรรมได้ แบคทีเรียที่พบได้ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม เช่น Micrococcus, Staphylococcus, Bacillus และ Pseudomonas ที่ยังคงอยู่ในอากาศ อาจถูกดัดแปลงเพื่อใช้เป็นไบโอเซนเซอร์ ศูนย์แห่งใหม่ที่มหาวิทยาลัยโอเรกอนในเมืองยูจีนมีแผนที่จะประสานงานการวิจัยที่เชื่อมโยงสถาปัตยกรรมและจุลินทรีย์ ทั้งที่มีอยู่และได้รับการออกแบบ ศูนย์ชีววิทยาและสิ่งแวดล้อมสรรค์สร้าง (BioBE) ของมหาวิทยาลัย ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนในช่วงซัมเมอร์นี้จากมูลนิธิ Alfred P. Sloan ในนิวยอร์ก จะตรวจสอบ ‘ไมโครไบโอมของสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้น’ – ระบบนิเวศของแบคทีเรียที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นภายในอาคารและการมีปฏิสัมพันธ์กับพวกมัน มนุษย์และสิ่งแวดล้อม ความสัมพันธ์ดังกล่าวมีความสำคัญต่อการรักษาคุณภาพอากาศภายในอาคาร
สายพันธุ์ของแบคทีเรียในอากาศอีกชนิดหนึ่งคือ Brevundimonas แสดงให้เห็นว่าเป็นตัวบ่งชี้ถึงสารมลพิษในร่ม: บางชนิดสามารถเผาผลาญสารพิษ เช่น สารหนู และสามารถดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อเปลี่ยนสีเมื่อมีโลหะหนักหลายชนิด แบคทีเรียประเภทอื่นอาจปลูกประดับบนผนังหรือหลังคาเพื่อส่งสัญญาณระดับมลพิษที่เป็นอันตรายในเมืองต่างๆ ตัวอย่างเช่น นักศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร ออกแบบแบคทีเรีย Escherichia coli เพื่อเปลี่ยนสีเมื่อมีสารชักนำ ซึ่งเป็นระบบที่สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อตรวจจับโลหะหนักได้ นี่เป็นเพียงหนึ่งในหลายผลงานที่เป็นผู้บุกเบิกในการแข่งขัน International Genetically Engineered Machine (iGEM) ประจำปี 2552 ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในเคมบริดจ์
รากฐานที่จมของเวนิสอาจได้รับการสนับสนุนโดยการปลูกแนวปะการังหินปูนเทียมที่สร้างขึ้นโดย ‘โปรโตเซลล์’ ที่มนุษย์สร้างขึ้นที่ตั้งโปรแกรมได้ เครดิต: COURTESY C. KERRIGAN
รูปแบบใหม่ของแสงที่ใช้แบคทีเรียเรืองแสงกำลังได้รับการตรวจสอบโดยนักจุลชีววิทยา Simon Park ที่มหาวิทยาลัย Surrey ใน Guildford สหราชอาณาจักร ในปีพ.ศ. 2552 ร่วมกับศิลปินแอนน์ โบรดี เขาได้สาธิตบูธภาพถ่ายที่ถ่ายภาพบุคคลโดยใช้แสงที่ปราศจากตัวตนซึ่งเกิดจากโฟโตแบคทีเรียม ฟอสโฟเรียม ต้นคริสต์มาสเรืองแสงที่ผลิตในปี 2550 โดยนักชีววิทยา Edward Quinto จากมหาวิทยาลัย Santo Tomas ในกรุงมะนิลา โดยใช้แบคทีเรีย Vibrio fischeri ที่เรืองแสงได้ทางชีวภาพจากไส้ของปลาหมึก ทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการใช้ต้นไม้ที่ส่องสว่างเป็นไฟถนนเว็บสล็อต
