重新思考建造住所的方式,或许是提升可持续性的重要一步。一种可能的做法是打造能够与自然界互动的可渗透建筑。
传统建筑旨在抵御严酷的外部世界,让我们在一侧安居,而将废弃物留在另一侧。长期以来,建筑师依赖砖石、铝材和玻璃等“硬质”材料,专门用来阻挡外部环境进入。过去如此,如今亦然,追求不透水性始终是建筑的重要目标。
现在是时候重新思考这种做法了。我们现有的建筑环境浪费了太多淡水和其他重要资源,也向周围环境排放了太多有毒物质。为了与自然界建立更可持续的关系,我们需要允许化学物质在居住空间内部以及室内外之间进行交换。我们需要拥抱可渗透性。
现代社会兴起之前,外部世界总会有一定程度渗入我们的居住空间,途经摇摇欲坠的砖墙、破损的密封处以及敞开的门窗。然而,19世纪中叶工业城市迅速发展,污染、过度拥挤和疾病构成了新的外部威胁。解决办法是加强对栖居环境的控制,结果建筑变成了真正的屏障。
如今的建筑“围护结构”将生活和工作空间隔绝起来,其程度前所未有。许多办公室已无法手动打开窗户,让微风吹入。自动空调系统(往往只听从传感器和软件的指令)把夏日热气排向灼热的人行道,加剧城市热岛效应,并增加与高温相关的健康风险。这样的建筑忽视了新陈代谢,而新陈代谢正是生命系统动态运行的支架。
20世纪70年代,生态学家约翰·托德、南希·杰克·托德和威廉·麦克拉尼创立了新炼金术研究所(New Alchemy Institute)——如今的绿色中心,位于马萨诸塞州科德角——旨在重新构想建筑空间,将其视为自我维持的人类生态系统的一部分。这些空间不会被严密密封,而是向自然元素的流动敞开。该研究所尝试整合多种可持续系统,例如太阳能、有机农业、水产养殖和生物庇护所设计;这些实践与生活空间的可渗透性相辅相成。他们的研究成果指明了一条充满希望的前进方向。

将可渗透性融入建筑,始于建筑材料的构成。过去20年间,工程师开发出多种具有不同程度可渗透性的有机建筑材料。菌丝建筑——由真菌根部的纤维材料制成的建筑构件——强度堪比混凝土,隔热性能则与玻璃纤维相当。BioMASON砖由微生物构筑,无需烧制,强度与传统砖石相当。生物塑料由细菌利用垃圾填埋场和污水处理厂产生的沼气制成。由于不以石油为原料,生物塑料的碳足迹更低。它们如同木材一般,是通过“培育”而成的。
这些内部遍布孔隙的“软质”材料,能够实现传统建筑无法达到的几何形态、结构特性和效果。戴维·本杰明设计的Hy-Fi 塔由菌丝(蘑菇)砖建成,展现了这一领域的巨大潜力。然而,即使现代建筑师使用这些新型有机材料,通常仍会对其进行处理,使其与环境接触的表面呈现“硬质”特性。
充分拥抱可渗透性,将开启广阔的生态与环境可能性。尤其是半透性陶瓷,经过处理后可成为生物膜的附着表面。生物膜是细菌或其他微生物组成的大型协同菌落。生物膜可以培育出半导体特性,类似太阳能电池或计算机电路。经锰处理后,生物膜还可成为过滤器,调节空气和水进入建筑的流量。
建筑师开始探索在结构中有策略地布置“硬质”和“软质”界面的可能性,以调节资源输送,并引导有机系统对这些输入作出响应。例如,BIQ住宅位于汉堡,其外立面由填充微藻的薄壁水箱构成。藻类吸收阳光和二氧化碳,并产生可用于发电的生物质。随着生物质增加,这些半透明的活体水箱吸收更多阳光,从而调节建筑温度。在这个案例中,水箱玻璃不透水,却能让阳光进入——这是一种不同形式的可渗透性,对外立面内部的有机交换至关重要。
“活体建筑”(LIAR)项目获得包括欧盟在内的机构资助,致力于打造半透性设计的示范案例,成果颇具成效。例如,该项目旨在将浴室、厨房和商业空间改造为关注环境、富有生产力的场所。房间的部分墙体被生物反应器取代,这些反应器是自成一体的微生物系统。一类生物反应器是燃料电池,内部容纳厌氧细菌,可生产电力和清洁水。另一类是藻类光生物反应器,可生产用作燃料或食物的生物质。第三类是合成生物反应器,可制造酒精或其他植物基材料。
生物反应器墙体足够坚固,可以用作室内隔断;同时,它们也是建筑内部生活中活跃且发挥实际功能的部分。它们可以从生活污水中回收洗涤剂,为花园生产肥料,还能仅利用中水、二氧化碳和阳光合成新型可生物降解洗涤剂。未来的生物反应器还可能产生生物发光照明,生产营养丰富的食品补充剂,并从饮用水中去除多氯联苯(PCBs)等有害的雌激素模拟物。在商业空间中,活体墙可以循环利用水、为绿色屋顶施肥并净化空气,让建筑内部更健康、更接近自然环境。
LIAR项目仍处于原型阶段,投入和产出的定量数据尚未正式确定。不过,项目负责人预计,未来10年内,集成式生物反应器墙体系统将出现在真正的住宅中。
坚硬、惰性的界面短期内不太可能过时。活体建筑真正的影响,在于引入一套新的结构和功能系统,改变我们对建筑环境中可持续性和资源管理的看法。尤其是,LIAR项目让人们看到与自然过程建立新型主动关系的可能性。
我们可以探索以身体、生物、机械乃至电气方式与生命世界交流的新途径。打破室内与室外之间的屏障,将使我们能够调节水和矿物质等重要资源的流动。最终,我们的住宅、商业空间和城市将拥有某种人工新陈代谢,从而迟来地实现建筑环境与自然世界之间更合乎伦理、更加互惠共生的关系。

