Biologia: cosa può insegnare ad architettura ed ingegneria?

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La biologia può insegnare molto all’architettura ed all’ingegneria, che possono creare costruzioni e materiali complessi a partire dall’analisi di semplici concetti di ottimizzazione ed economia delle risorse, sperimentati dalla natura in millenni di evoluzione. Dalla pelliccia degli orsi alle foglie delle piante fino alle singole cellule, ogni organismo si è evoluto per ottimizzare i consumi di energia attraverso meccanismi biologici facilmente applicabili a tecniche e strutture architettoniche.

Architettura e Natura: imparare da ciò che ci circonda

IL TWD, ISOLAMENTO TERMICO TRASPARENTE ISPIRATO AL PELO DELL’ORSO

Il TWD (Transluzente WaermeDaemmung), letteralmente “isolamento termico trasparente”, è un materiale ideato e brevettato da Thomas Herzog, celebre architetto tedesco. Si tratta di un tipo di isolante trasparente, che si ispira alla pelle dell’orso. L’orso possiede pelle nera, caratteristica che gli permette di assorbire calore (la temperatura della sua cute d’inverno può raggiungere i 70°), ma è dotato di peli trasparenti di forma tubolare, cavi, che permettono la captazione dell’energia solare, impedendo nel contempo che il calore venga ceduto all’ambiente. Questo meccanismo è alla base del funzionamento del TWD, materiale isolante trasparente che posizionato sulla parte esterna di una parete opaca convoglia i raggi della radiazione solare sulla superficie muraria, permettendo poi di cedere per irraggiamento il calore accumulato da quest’ultima.

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Questo materiale è stato per esempio utilizzato nello studentato di Windberg in Germania, progettato dallo studio Herzog und Partners.
Il TWD è formato da piccolissimi tubi trasparenti di policarbonato e lavora, come l’insieme dei peli dell’orso bianco, quale accumulatore termico; nel contempo permette un’efficace conservazione dell’energia termica guadagnata, esercitando un altissimo potere d’isolamento termico verso l’esterno nelle ore notturne. La luce infatti lo oltrepassa e riscalda lentamente la parete interna che, per inerzia termica, durante la notte (5 – 6 ore dopo) cede all’edificio il calore accumulato.

OTTIMIZZAZIONE FORMA – STRUTTURA

Le forme presenti in natura sono espressione di un’ottimizzazione forma – struttura, in relazione alle condizioni climatico – ambientali del contesto e di una minimizzazione dell’impiego di materiali. Alcune architetture organiche, biomorfe, si basano su questi criteri. Basti pensare alle costruzioni contemporanee di Santiago Calatrava, che volutamente si ispirano a forme naturali, sfruttando il principio dell’ottimizzazione strutturale e di risorse. La Stazione d’Oriente di Lisbona emula una foresta, esprimendosi come una sequenza di tronchi e di chiome, mentre la Gare de Lyon assume le sembianze di un uccello, con ali e corpo leggeri.

Lo stesso alveare, dotato di cellette di forma esagonale, esprime un principio di ottimizzazione di disposizione nello spazio, ed è stato più volte studiato e replicato in architettura (storico esempio è la cupola della Chiesa di Sant’Andrea al Quirinale a Roma).

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Altro esempio di ottimizzazione dello spazio si ha nelle piante: le foglie si dispongono solitamente in modo radiale rispetto al fusto, per massimizzare l’esposizione al sole e quindi la fotosintesi cellulare. In alcuni recenti progetti di torri, quali la Cactus Tower dello studio UCX a Rotterdam e il Bosco Verticale di Stefano Boeri a Milano, i balconi ed i terrazzi sono stati disposti appunto in modo radiale rispetto al baricentro delle torri stesse, per ottimizzare la relativa esposizione al sole.

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OTTIMIZZAZIONE DELL’ENERGIA – ARCHITETTURA “PRODUTTIVA”

La cellula (animale o vegetale) è la più piccola struttura classificabile come essere vivente. Essa può essere definita come unità autosufficiente, che utilizza sostanze nutritive per convertirle in energia. Il metabolismo cellulare si basa su principi di ottimizzazione delle risorse e dei tempi. L’architettura ecosostenibile cresce sulle stesse idee di base, prevedendo l’utilizzo di materiali a bassa energia incorporata (embodied Energy), economia di risorse, creazione di flussi tra interno ed esterno dell’edificio.

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L’architettura identificabile come “produttiva” nasce dal concetto di produzione di energia all’interno del costruito, utilizzando l’energia solare o altre fonti di energia rinnovabile, proprio come fanno le cellule nei sistemi biologici.

Valentina Cursio

Valentina Cursio Ingegnere edile-architetto

PhD, ingegnere edile-architetto, dirige [email protected], promuovendo la biomimesi (imitazione della natura) in campo tecnologico ed architettonico. Ama la danza, il teatro, i colori e la vita. Idealista e determinata, è convinta che ognuno di noi può scrivere il proprio futuro e cambiare una piccola parte di mondo. Lotta per i sogni, sempre!