Φανταστήκατε ποτέ ότι το πριονίδι και το καλαμπόκι θα μπορούσαν να συμβάλουν στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και της στεγαστικής κρίσης;  Tο πρώτο σπίτι που έχει κατασκευαστεί από τρισδιάστατο εκτυπωτή με ανακυκλώσιμα υλικά είναι πλέον πραγματικότητα στο Πανεπιστήμιο του Μέιν στις Ηνωμένες Πολιτείες. Είναι βιώσιμα, φτηνά, όμορφα και πάνω απ’ όλα μπορούν να ανακυκλωθούν πλήρως στο τέλος της ζωής τους.

Σύμφωνα με άρθρο της Deutsche Welle (DW), η ιδέα για το έργο αυτό ξεκίνησε από ένα σκάφος μήκους 8 μέτρων και βάρους πάνω από 2.000 κιλά που κατασκευάστηκε από το Πανεπιστήμιο του Μέιν με τρισδιάστατο εκτυπωτή. «Αν μπορούν να εκτυπώσουν μια βάρκα, ίσως να μπορέσουν φτιάξουν και ένα σπίτι», σκέφτηκε ο Mark Wiesendanger, διευθυντής ανάπτυξης στο MaineHousing, μιας μη κερδοσκοπικής εταιρείας για τη χρηματοδότηση της στέγασης στο Μέιν.

Εκείνη την περίοδο στο Μέιν υπήρχε μεγάλη έλλειψη κατοικιών που εν μέρει ήταν αποτέλεσμα της ύφεσης στα τέλη της δεκαετίας του 2000. Η Πολιτεία χρειαζόταν περίπου 20.000 ενοικιαζόμενα διαμερίσματα για τη στέγαση νοικοκυριών με χαμηλό εισόδημα.

Έτσι, ο Wiesendanger αποφάσισε να επικοινωνήσει με το Κέντρο Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών του Πανεπιστημίου του Μέιν για να συζητήσει την ιδέα να κατασκευάσουν χαμηλού κόστους βιώσιμες κατοικίες με τρισδιάστατο εκτυπωτή.

Στην αρχή υπήρξε προβληματισμός σχετικά με τους περιορισμούς της τεχνολογίας στην εκτύπωση τρισδιάστατων σπιτιών. Ο Habib Dagher, ο μηχανικός που είχε κατασκευάσει το σκάφος και διευθυντής του Κέντρου γνώριζε ότι για την παραγωγή ενός «πιο βιώσιμου, ανακυκλώσιμου και πιο ευέλικτου» σπιτιού χρειαζόταν  μια νέα προσέγγιση.

Από πριονίδι

Η νέα αυτή προσέγγιση βρέθηκε όταν έκλεισαν τα επτά εργοστάσια παραγωγής χαρτοπολτού και χαρτιού που υπήρχαν στο Μέιν, αφήνοντας αδιάθετα πολλά απόβλητα ξύλου, δηλαδή πριονίδια.

Ο Dagher και η ομάδα του μετέτρεψαν τα απόβλητα σε ένα  δομικό υλικό που θα μπορούσε να εκτυπωθεί τρισδιάστατα με την προσθήκη ενός βιοπλαστικού συνδετικού υλικού από καλαμπόκι που να συγκολλά το πριονίδι.

Η επόμενη πρόκληση, που είχε να αντιμετωπίσει η ομάδα, ήταν το μέγεθος του έργου επισημαίνει η DW. Απαιτούσε την κατασκευή του μεγαλύτερου τρισδιάστατου εκτυπωτή πολυμερών στον κόσμο. Έχει μήκος 18,3 μέτρα, πλάτος 6,70 και ύψος 3 μέτρα. Φανταστείτε δύο ράγες που τρέχουν παράλληλα η μία με την άλλη και έχουν μήκος περίπου όσο τέσσερα μεσαίου μεγέθους αυτοκίνητα.

https://www.youtube.com/watch?v=9ur6LiZCfi8

Τον Νοέμβριο του 2022, το πρώτο μοντέλο ενός μικρού σπιτιού με σαλόνι, υπνοδωμάτιο, κουζίνα και μπάνιο σε τρισδιάστατη εκτύπωση ήταν έτοιμο.

Η πρωτοτυπία του σπιτιού αυτού έχει να κάνει με το βασικό υλικό κατασκευής. Οι επιφάνειες δημιουργήθηκαν με διαστρωματωμένο βιολογικό υλικό πριονίδι που δίνει την εντύπωση του συμπαγούς ξύλου και εκπέμπει ζεστασιά. Η κατασκευή σπιτιών σε τρισδιάστατο εκτυπωτή, δεν είναι κάτι καινούργιο, ωστόσο τα άλλά σπίτια που έχουν «εκτυπωθεί» είναι από σκυρόδεμα και συνήθως κιβωτιόσχημα και γκρίζα.

Το νέο αυτό σπίτι, που ονομάστηκε “Biohome” ολοκληρώθηκε σε τρεις περίπου εβδομάδες. Εκτυπώθηκε σε τέσσερα κομμάτια και επανασυναρμολογήθηκε επί τόπου μέσα σε περίπου μισή ημέρα.

Το πρωτότυπο δοκιμάστηκε ένα χρόνο με ακραίες καιρικές συνθήκες στο βορρά των ΗΠΑ που περιλάμβαναν κρύο -45 βαθμούς Φαρενάιτ (-42,7 βαθμούς Κελσίου), άφθονο χιόνι, ανεμοθύελλες και έντονες βροχοπτώσεις.

Εν τω μεταξύ, η πανδημία του COVID επιδείνωσε τη στεγαστική κρίση.  Πολλοί κάτοικοι μεγαλουπόλεων όπως η Νέα Υόρκη είχαν αρχίσει να μεταναστεύουν σε φθηνότερες, αγροτικές περιοχές όπως το Μέιν.

Έτσι, τα 20.000 ενοικιαζόμενα διαμερίσματα που ο Wiesendanger είχε προβλέψει ότι χρειαζόταν για την κάλυψη των αναγκών στέγασης, δεν επαρκούσαν πλέον.

Ο πληθυσμός της Πολιτείας των περίπου 1,3 εκατομμυρίων κατοίκων αυξήθηκε κατά 25.000 μέσα σε δύο χρόνια, πιέζοντας τα πράγματα ακόμη περισσότερο. Οι τιμές των ακινήτων αυξήθηκαν κατά τουλάχιστον 30% σε πολλές περιοχές αναφέρει η DW.

Ο Wiesendanger αναθεώρησε τις ανάγκες στέγασης της πολιτείας, υπολογίζοντας ότι μέχρι το τέλος της δεκαετίας θα χρειάζονταν περίπου 84.000 κατοικίες για όλα τα εισοδηματικά επίπεδα.

Η επόμενη πρόκληση που είχε να αντιμετωπίσει η ομάδα του BioHome ήταν η επίσπευση της αύξησης της παραγωγής.

https://www.youtube.com/watch?v=QYlhrjMq59o

Τα πλεονεκτήματα και οι προκλήσεις

H δυνατότητα κατασκευής με βασικό υλικό το πριονίδι δίνει ένα ακόμη συγκριτικό πλεονέκτημα στα Bio Homes σε σχέση με τα άλλα σπίτια από σκυρόδεμα, αφού ο παγερός χειμώνας του Μέϊν δε επιτρέπει κατασκευές με σκυρόδεμα για έξι μήνες το χρόνο.

Το πρώτο σπίτι ολοκληρώθηκε σε τρεις εβδομάδες με ρυθμό παραγωγής είκοσι κιλών υλικού ανά ώρα, το φθινόπωρο του 2023, η παραγωγή είχε φτάσει στα πεντακόσια κιλά την ώρα.

Με αυτούς τους ρυθμούς και με δύο κεφαλές εκτυπωτών να εργάζονται ταυτόχρονα, ένα σπίτι μπορεί να ολοκληρωθεί μέσα σε περίπου 48 ώρες.

Το προβλεπόμενο εμπορικό κόστος για την «εκτυπωμένη» κατοικία είναι 37.000 ευρώ, δεδομένου ότι το ξυλάλευρο και το βιοπλαστικό είναι σχετικά φθηνά υλικά.

Και σε αντίθεση με την κανονική κατασκευή σπιτιών, η τρισδιάστατη εκτύπωση καταργεί μεγάλο μέρος του εργατικού κόστους. Πράγμα που στις παρούσες συνθήκες αποτελεί πλεονέκτημα λόγω της έλλειψης εργατικού δυναμικού στον κατασκευαστικό τομέα, η οποία δυσκολεύει την κατασκευή οικονομικά προσιτών κατοικιών.

https://www.youtube.com/watch?v=X1ihWUuZN2E

Επίσης, το αποτύπωμα διοξειδίου του άνθρακα στην κατασκευή του BioHome είναι περίπου 30% χαμηλότερο από ένα σπίτι που χτίζεται με τον παραδοσιακό τρόπο. Κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό, αφού σύμφωνα με το Περιβαλλοντικό Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών (UNEP) το 40% όλων των εκπομπών CO2 που σχετίζονται με την ενέργεια αφορούσαν τον κατασκευαστικό τομέα το 2021.

Όμως το έργο πρέπει να δοκιμαστεί κι άλλο προτού περάσει στη μαζική παραγωγή, όπως για παράδειγμα η ανταπόκριση των υλικών σε διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες.

Παρά τις προκλήσεις, ο Wiesendanger είναι ιδιαίτερα αισιόδοξος από τη δυνατότητα παραγωγής αυτών των σύνθετων σπιτιών από ξύλο και ρητίνη που εκτυπώνονται σε 3D.

«Μου αρέσει το γεγονός ότι είναι πλήρως ανακυκλώσιμα και δεν έχουν τόσο μεγάλο αντίκτυπο στο περιβάλλον», δήλωσε στην DW. «Θα είναι ένα σούπερ μονωμένο και φθηνό σπίτι,  το οποίο, όμως φαίνεται και όμορφο».