Использование эпидемии ясеня
Огромная часть из 8.7 миллиардов ясеней в Северной Америке заражена жуком-изумрудной узкотелой златкой.
С момента обнаружения в США в 2002 году изумрудная узкотелая златка уничтожила сотни миллионов ясеней, радикально изменив целые лесные экосистемы. По состоянию на октябрь 2018 года заражения были обнаружены в 35 штатах США и нескольких провинциях Канады.
Древесина ясеня используется для изготовления мебели, напольных покрытий и бейсбольных бит, а в прошлом применялась в массивном деревянном строительстве. Личинки златки вылупляются под корой дерева, что нарушает способность растения транспортировать питательные вещества по стволу, вызывая его разрушение.
Заражение заставило лесоводов, исследователей и ученых искать способы замедлить распространение вредителя или найти новое применение зараженным деревьям. Поскольку жук проник в Исследовательский лес Арнот Корнеллского университета в северной части штата Нью-Йорк, мы решили разработать метод использования гибнущих ясеней в качестве строительного материала.
Ясени, ставшие бесполезными
Как и в случае с другими инвазивными видами, глобальная торговля завезла изумрудную узкотелую златку в Америку.
Вероятно, она прибыла в Мичиган в 2002 году в грузовых контейнерах из Восточной Азии, где ясени устойчивы к жуку и его личинкам. Жуки быстро расплодились. В Нью-Йорке почти 8% всех деревьев — ясени, и с момента первого обнаружения жука в штате в 2009 году сдерживать заражение стало невозможно. Хотя сейчас разрабатывается ряд стратегий смягчения последствий, гибель местных ясеней, как ожидается, продолжится в обозримом будущем.
После заражения ясеня есть только два варианта: позволить дереву медленно разлагаться на месте или использовать его как дрова. Ни то, ни другое не идеально, поскольку оба процесса высвобождают дополнительный углерод в атмосферу, уже перенасыщенную CO2. Более того, продажа и распространение дров — один из основных путей распространения заражения.
Мы задались вопросом: что, если этим гибнущим ясеням можно найти применение в качестве строительного материала?
Переосмысление деревянного строительства
Индустрия деревянного строительства обычно избегает переработки зрелого ясеня — зараженного или нет — в пиломатериалы. Это связано с тем, что ясень часто состоит из «зрелой древесины», а это означает, что многие деревья имеют неправильно изогнутые стволы и необычную раздвоенную геометрию. Их странная форма делает их непригодными для обработки на обычных лесопилках, и они считаются практически бесполезными для строительства, стоимостью около $0.25 за дерево.
Строительная индустрия стала настолько эффективной и специализированной, что, несмотря на широкую доступность, разлагающиеся зрелые ясени обычно не считаются жизнеспособным строительным материалом.
Именно здесь вступаем в дело мы, исследователи и архитекторы, вооруженные новыми технологиями.
В Корнелле мы построили «Пепельную кабину» — полноразмерный прототип дома в лесах северной части штата Нью-Йорк, доказав, что эта «бесполезная» древесина может иметь будущее в жилищном строительстве.
Внедрив технологии высокоточной 3D-сканирования и роботизированного производства, мы разработали новый строительный процесс, который превращает древесину ясеня неправильной формы в широкодоступный, доступный и устойчивый строительный материал для новых домов в Северной Америке.
Цель этого исследования — переработать гниющие ясени в пригодные для использования строительные конструкции, фасады и умную мебель.
Это требует сдвига как в дизайнерском подходе, так и в методах обработки.
Архитекторы привыкли к стандартным размерам древесины, навязанным массовым производством пиломатериалов. Однако еще не так давно стволы неправильной формы и естественно изогнутые куски дерева считались вполне пригодными для строительства.
Например, кораблестроители использовали превосходные структурные возможности изогнутых стволов для критически важного усиления конструкции корабля в корме и носу. Во многих знаменитых немецких «Fachwerkhäuser», iconic half-timber houses, для структурных связей используется естественная геометрия дерева.
«Пепельная кабина» — небольшое здание площадью примерно 100 квадратных футов, являющееся прототипом, на исследования и разработку которого ушло много времени, усилий и ресурсов. Однако материальная стоимость здания относительно невысока — около $15 000, включая бетон, крепеж, изоляцию и окна. За исключением транспортных расходов, ясени были бесплатными.
Пользовательские компоненты кабины экологически устойчивы, включая неправильные по форме, но легкие и прочные структурные изолированные панели из зрелого ясеня, которые образуют оболочку пространства. Бетонное основание, напечатанное на 3D-принтере, исключает отходы, характерные для традиционного бетонного строительства.
Весь проект основан на ответственности за лучшее использование обильного ресурса и строительство лучших зданий, которые точно отражают наше время. Опираясь на недооцененную традицию, мы надеемся стимулировать вдумчивые технологические инновации.