建筑与自然之间的关系是复杂的。一方面，我们喜欢在家里把自然当作艺术来装裱；另一方面，我们又极力避免在墙壁和结构中长出“真正”的植物，以防止建筑被植物根叶损坏。与此同时，我们利用绿色屋顶、垂直花园和花箱，让城市更接近自然，改善人们的生活；但我们也使用完全非生物的材料建造建筑物。尽管生物材料和新技术的进步正在逐渐改变这一点，我们仍然应该问自己：人工建造的结构和建筑物是否需要与周围的自然分开。这个问题促使弗吉尼亚大学（UVA）的研究人员研发出复杂几何形的3D 打印土壤结构，在该结构表面植物可以自由生长。
该团队开发了一种使用生物基材进行 3D 打印的方法，并将可循环性融入到整个过程中。打印使用的原材料不是传统的混凝土或塑料材料，而是将土壤本身和当地植物、水混合并使用打印机形成墙壁和结构。通过将速度、成本效率和低能耗与本土生物基材相结合，增材制造工艺可以开发并创造出完全可生物降解的 3D 打印结构，在其使用寿命结束时落地成泥。
该团队成员有 UVA 工程与应用科学学院科学与材料工程助理教授 Ji Ma、UVA 环境科学系研究员 David Carr、UVA 建筑学院助理教授 EhsanBaharlou 以及 UVA 在读学生 SpencerBarnes。Barnes 对最有利于打印的混合物进行了两种打印方式的实验：按顺序分层打印土壤和种子，或者在打印前将种子与土壤混合。两种方法都效果不错。
正如 Ji Ma 在这篇 UVA 发表的文章中指出的那样，“3D 打印的土壤往往会更快地失去水分，并对其保有的水分有更强的锁水力，”Ma 说。“由于 3D 打印使植物周围的环境更加干燥，我们必须使用喜干的植物，我们认为是这种情况的成因是土壤被压实了。当土壤通过喷嘴挤出时，里面的气泡被推出去了。而没有气泡时，土壤会更紧地锁住水。”
与此同时，David Carr 则负责寻找理想的打印土壤成分和最有利的植物物种。这些研究将确保植物能够在打印结构内茁壮成长，土壤可以积累有机物并收集必要的养分。他选择了在能在极限地区自然生长的植物——生长在裸露岩石上的当地植物，他选择的物种是景天（Stonecrop），通常用于绿色屋顶。该物种的生理特征与仙人掌相似，只需很少的水分即可生存，甚至可以在干枯一定程度后复原。
该团队今年早些时候在题为“3D 打印生态活性土壤结构”的论文中发表了他们的第一个成果。围绕该技术的研究仍在继续，下一步包括为至少有一层的大型构造物制定土壤配方，以试验在更大的张力下土壤崩塌等问题。此外，研究人员还对土墙内的各种隔层进行了实验，以隔离内墙并保持外墙的水分。虽然这只是一个开始，但它可能走出了让自然与人造更近的一步。
译者：刘亦为
