Willow Technologies 是一家材料研究和建筑技术实践机构,已入选 ArchDaily 2023 年最佳新实践。该公司由加纳裔菲律宾设计师兼建筑科学家 Mae-Ling Lokko 创立,在生物基建筑材料的研究、开发和推广之间开展工作。使用农业废料和生物基材料通常会产生可扩展性、工业生产、标准化、防火和机械强度等技术问题。探索这些数据正是 Willow 科技公司的立足点,但特别是通过西非发展中地区的视角。通过对椰子、辣木、水稻和其他本地作物的全面研究,Lokko 的实践得以对各种作物的材料特性、可能的副产品、本地转化技术以及作为建筑材料的可扩展性的前景和挑战进行调查和编目。
Mae-ling 解释说,要实现农基材料的可扩展性,必须同时通过对这些材料的了解和教育来刺激需求。由于进口杂交食品品种的涌入和销售,该国本土品种的商业化程度不断下降,这就是 Willow Technology 探索使用椰子、辣木和水稻农副产品的基本理念。“如何促进加纳本土作物和农副产品的需求和生产性使用”成为该实践的一个研究问题,因为只有这样,作物才能产生足够数量的副产品,并扩大到建筑材料中。
作为通过英国文化委员会发出的 COP27 项目征集令的一部分,Willow 在加纳阿克拉 Efua Sutherland 公园的生物沟渠项目中采用了水稻和椰子髓作为核心的蓄水和耐洪成分。Willow 与非洲著名厨师 Selassie Atadika 合作,通过世界作物信托基金从非洲稻米中采购了 126 份稻米,并将其作为绿色基础设施在公园易受洪水侵袭的地段实施。该项目包括设计和安装生物沟渠,通过种植耐涝水稻和其他当地物种来减缓水流速度。通过这一示范项目,柳树技术公司参与了当地和全球参与者的教育工作,其中包括加纳科学与工业研究委员会(CSIR)、苏格兰建筑师汤姆-莫顿(Tom Morton)、阿西西大学(Ashesi University)的学生以及格拉斯哥麦金托什建筑学院(Glasgow's Mackintosh School of Architecture)。
对当地食品的高需求可以增加具有更广泛用途的副产品的前景。Willow Technology 对辣木副产品的开发就是一个很好的例子。辣木是加纳一种广受欢迎的树木,通常用于制茶、榨油、制作草药和药材。从辣木榨油后,会留下一种叫做榨粉或榨饼的副产品。这种类似面粉的物质可用作处理有毒废水的絮凝剂,帮助水中的重金属和有毒成分凝结沉淀。Willow Technologies 公司对辣木絮凝剂的研究和设计被用于一个处理 Global Mamas(一个蜡染妇女家庭企业网络)纺织废水的项目中。在一个概念验证项目中,该工艺将其废水的毒性降低到了美国环保局(EPA)规定的水平以下,使其可以安全地排放到城市废水处理系统中。该工艺的残留物还形成了一种污泥,可用作压缩土砌石。
Willow Technologies 公司认为,扩大农副产品的关键在于为来自食品、农业和建筑循环的分布式生物质开发新的分布式生产基础设施。Lokko 建议,要降低生产成本,首先要介入农业废弃物的收集和质量控制之间的差距,并为其设计方便的生产方法。该公司最初将椰子壳作为建筑材料的工作就体现了这些原则。由于缺乏处理系统,商贩们将成吨的椰子壳倾倒在路边。他们单独从商贩那里收集这些椰子壳用于这些项目,但他们的目标是在城市的特定地点开发一个分布式小型碾磨机系统,让椰子商贩处理他们的椰子壳并获得报酬。椰子壳被粉碎成轻盈、蓬松、干燥的纤维,更易于控制材料的生产。
加纳本地成熟椰子的木质素比例较高,与全球其他生产国的年轻椰子相比,在中密度和高密度纤维板等潜在建筑产品应用中具有结构优势。Lokko 的做法是通过热压方法利用这种椰壳材料,使用生物基胶水生产低碳、无毒的纤维板。这种工艺与重组木板或塑料板产品形成鲜明对比,后者是在较高温度下用胶水压制而成,由于使用合成胶水,会释放出挥发性有机化合物和有毒烟雾,损害工厂工人和建筑居民的健康。
尽管涉及到各种工艺,但 Willow Technologies 公司面临的最大挑战是改变人们对这些材料的看法,使其从加纳本地的材料转变为令人向往的材料。“通常,在建筑物中使用这些材料最快捷的方式是将其用作隔热材料。但是,一旦你把它们藏在墙里,就没有人真正关心它们,也没有人愿意花高价购买它们,”Mae-Ling 说。她补充说,设计在转变文化观念方面发挥着重要作用。在耶鲁 CEA 内罗毕生态馆和迪拜未来博物馆的展览等项目中,该事务所也采用了这种方法在项目中使用椰壳纤维板,利用这些板材的形状、纹理、颜色和表面图案来增加产品的机械、声学或热学性能。
这位加纳籍菲律宾建筑师认为,并非所有材料都能或应该永葆青春,我们需要重新思考所有建筑材料的维护价值和性能指标。Lokko 认为,对这类生物基材料进行涂层会大大降低这类材料独特的湿热行为对室内舒适度产生影响的可能性。这种材料的行为是重要的被动冷却技术,在湿热的热带环境中,这种技术依靠在傍晚和清晨吸收和储存水分,并在白天排出这些水分。
通过比较生物基产品的广泛特性,此类材料在利用丰富的当地资源以及在建筑物的整个生产、运营和报废过程中减少碳排放方面可以发挥巨大作用。在加纳和其他国家,要扩大农业废弃物和生物基产品在建筑材料中的应用并使之常态化,需要自下而上和自上而下的合作。一方面,需要在农业和建筑部门的利益相关者之间建立伙伴关系,以获取这些资源,并帮助当地工匠和专业人员提高技能,使其成为蓬勃发展的生物经济的一部分。另一方面,还需要各国政府在国家和地区政策中发挥积极作用,支持和激励这种伙伴关系,刺激市场需求。