A@W Newsletter

Ontwerpers wordt vaak gevraagd naar hun inspiratiebronnen. Bestaan die uit reizen, uit beurzen, uit uitwisselingen met anderen? Dat is heel dikwijls waar, maar soms volgt een lumineuze inval gewoon tijdens een wandeling doorheen het bos, op het platteland of in de bergen. Het komt er in de eerste plaats op aan goed om je heen te kijken.

Mooi en mysterieus: de Physarum Polycephalum wordt in dit project gebruikt als biologische computer. Foto © ecoLogicStudio

Via het kunstproject ‘Gan-Physarum: La Dérive Numérique’ (De digitale golf) durven Claudia Pasquero en Marco Poletto, oprichters van het architectuur- en designinnovatiebureau ecoLogicStudio, in de toekomst te kijken. Zij en hun team kregen van het Centre Pompidou de opdracht voor de tentoonstelling ‘Réseaux-Mondes’ (Netwerken – Werelden). Ze moesten een machinelerend algoritme trainen om zich te gedragen als een levende slijmvorm om de blauwgroene toekomst van een bio-digitaal, autonoom Parijs weer te geven.

Complexe processen: de wijk Beaubourg in Parijs, waar ook het Centre Pompidou is gevestigd, in een artistieke transformatie door de slijmvorm Physarum Polycephalum. Foto © ecoLogicStudio

GAN is de afkorting van Generative Adversarial Network, wat vrij vertaald kan worden als Generatief Antagonistisch Netwerk. Het gaat om een algoritmische architectuur, die gebruik maakt van deep-learning methoden om nieuwe generatieve modellen te creëren. Deze krachtige vorm van kunstmatige intelligentie werd door het bioinformaticateam getraind om zich te ‘gedragen’ als een Physarum Polycephalum, een eencellige slijmvorm.

Wat gebeurt is als volgt: het getrainde GAN-Physarum wordt door de straten van Parijs gestuurd. In een door AI gegenereerde video ‘GAN-Physarum: La dérive numérique’ laat het zien hoe het de patronen van het huidige Parijse stadsweefsel decodeert en herinterpreteert. Zo kan men de overgang waarnemen van de oorspronkelijke morfologische orde naar een opkomend gedistribueerd netwerk van padensystemen. Het gaat bij manier van spreken om de blauwgroene, vochtige en levende infrastructuur van de stad van het volgende millennium.

Het sterke statement van een biologisch beeld: het kunstproject GAN Physarium ‘La dérive numérique’ van ecoLogicStudio in opdracht van het Centre Pompidou in Parijs. Foto © Naaro

Naast een AI-video en een bioschilderij van bijna een vierkante meter waarin een levende Physarum polycephalum zijn genetwerkte lichaam uitstrekt om zich te voeden met een web van voedingsstoffen die over het doek zijn verspreid om de huidige biologische hulpbronnen van Parijs nauwkeurig in kaart te brengen, bestaat het project uit een tweede video: ‘DeepGreen: Urbansphere’. Het toont de toepassing van het GAN-Physarum-algoritme op een reeks projecten die de studio in 2019 in samenwerking met het Ontwikkelingsprogramma van de Verenigde Naties (UNDP) is gestart. "Tegen deze achtergrond zijn we getuige van de ontvouwing van een postnatuurlijk verhaal. Het gaat om een tijd waarin de impact van kunstmatige systemen op de natuurlijke biosfeer wereldwijd is, maar hun actie is niet langer uitsluitend menselijk," zegt Claudia Pasquero, medeoprichter van ecoLogicStudio en hoogleraar biodigitale architectuur aan de UIBK en de UCL. "Steden als Parijs zijn co-evoluerende netwerken van biologische en digitale intelligentie geworden. Ze groeiden uit tot semi-autonome synthetische organismen."

Hoe het is en hoe het zou kunnen zijn. Guatemala City wordt gevat in een satellietbeeld met de huidige vegetatie en een gegenereerde blik in de toekomst voor een blauwgroene stad. Foto © ecoLogicStudio

‘DeepGreen: Urbansphere’ legt in detail de workflow uit die ten grondslag ligt aan het GAN-Physarum-algoritme. Het beschrijft het onderzoek van ecoLogicStudio naar de toepassing van kunstmatige intelligentie bij de ontwikkeling van nieuwe blauwgroene masterplannen voor moderne steden. De case Guatemala City wordt eruit gelicht en geïllustreerd met een virtuele tour van het datagestuurde groene plan. Dit is een langetermijnproject dat tot doel heeft systemische steden te ontwerpen die hun schaal en collectieve energie gebruiken om zowel mensen als ontheemde dieren een toevluchtsoord te bieden. Ze moeten het ontstaan van positieve microklimaten bevorderen, uitgeputte waterbronnen aanvullen en aangetast terrein herstellen om processen als woestijnvorming, bodemerosie en vervuiling om te keren. Dit vereist innovatieve strategieën om de stedelijke omgeving te herstellen. "Met DeepGreen denken we aan een autonome bio-digitale stad. Die is gemaakt voor zowel menselijke als niet-menselijke bewoners en wordt gepland door een nieuwe vorm van intra-menselijke intelligentie," vat Marco Poletto, medeoprichter en directeur van ecoLogicStudio, samen.

Microbiologie voor architectuur. De lucht kan worden gefilterd door een soort wanden of gordijnen. Foto © ecoLogicStudio

Een ander toegepast project van ecoLogicStudio is BIT.BIO.BOT, een immersief experiment om thuis een stedelijk microbioom te kweken. De experimentele ruimte is bedoeld om de co-existentie tussen menselijke en niet-menselijke organismen in de post-pandemische ‘Urbansphere’ te testen.

"Als we collectief, dagelijks en lokaal bijdragen aan het omzetten van luchtverontreinigende stoffen en waterverontreinigingen in voedsel dat rijk is aan voedingsstoffen, zullen er minder mogelijkheden zijn voor onevenwichtige virale ecologieën om niet-duurzame voedselvoorzieningsketens en vervuilde atmosferen te gebruiken om ons organisme aan te vallen en te schaden," stelt Claudia Pasquero.

Experimenterende visionaire ontwerpers: Marco Poletto en Claudia Pasquero, de oprichters van ecoLogicStudio. Foto © Naaro

In BIT.BIO.BOT combineert het stedelijk laboratorium geavanceerde architectuur met microbiologie om een kunstmatige habitat te creëren. Die wordt beheerd door een reeks systemen die de kweek van microalgen in stedelijke ruimten mogelijk maken. Het centrale biologische mechanisme hier is het proces van fotosynthese, aangedreven door de zon en het metabolisme van levende culturen van Spirulina Platensis, eencellige microben die vaak blauwgroene microalgen worden genoemd, en Chlorella SP. Deze levende organismen behoren tot de oudste op aarde en ontwikkelden een unieke biologische intelligentie die hen in staat stelt zonnestraling om te zetten in echte zuurstof en biomassa met een ongeëvenaarde efficiëntie.

Biologische intelligentie: levende culturen zoals microalgen kunnen zonnestraling omzetten in zuurstof en biomassa. Foto © Marco Cappelletti

BIT.BIO.BOT bestaat uit drie vloeiend met elkaar verbonden systemen die de architecturale basisomgevingen van een toekomstige woning belichamen: de levende gevel, de verticale tuin en het gemeenschapsleven. De levende bekleding herdefinieert de grenzen tussen menselijke en niet-menselijke ruimtes en tussen binnen- en buitenarchitectuur. Dit bestaat uit tien PhotoSynthEtica gordijnen. Bovendien verhoogt de geleding ervan de interactie tussen de groei van de microalgen in het bio-gelmedium en de omgeving, evenals het afschermings- en schaduwpotentieel. Elk gordijn is 3 meter hoog en 1 meter breed, met 35 meter digitale lasnaden die een holte vormen die 7 liter microalgenculturen kan bevatten.

De BioFactory: in het hoofdkantoor van Nestlé in Lissabon loopt al een proefproject. Foto © André Cepeda

De ‘Vertical Garden’ of verticale tuin, een algentuinsysteem voor thuisgebruik, vormt een dichte bufferzone tussen de levende gevel en de gemeenschapsruimte, die wordt gebruikt voor een intensief model van verticale algenkweek. Op een 3 meter hoge en volledig omkeerbare roestvrijstalen structuur zijn 15 biobombola's ondergebracht. Elke unit is gemaakt van borosilicaatglas en 3D-geprinte bioplastic onderdelen en herbergt 10 liter microalgenculturen in een zeer efficiënt voedingsmedium. De algen kunnen meerdere keren per week onafhankelijk van elkaar worden geoogst en tot 100 gram biomassa opleveren. Dit komt overeen met de aanbevolen dagelijkse eiwitinname voor een gezin van vier personen. Tijdens de productie is de ‘Vertical Garden’ in staat om CO2 te absorberen in een hoeveelheid die gelijk is aan die van drie grote, volwassen bomen. Zo wordt gezorgd voor een duidelijke weg naar koolstofneutraliteit in de architectuur.

Adrián López Velarde en Marte Cázarez, de oprichters van Adriano di Marti, waren op zoek naar een alternatief voor leer zonder dierenleed en vervuiling, maar van de beste kwaliteit. Foto © Adriano di Marti

Een verandering van omgeving naar de andere kant van de aarde: voor Adrián López Velarde en Marte Cázarez begon het allemaal bij het besef van een zeer specifiek probleem. De textielindustrie is de tweede grootste vervuiler op aarde en leer vormt de ruggengraat van deze bedrijfstak. Het meeste leer is afkomstig van vee, waarbij veel water wordt gebruikt. Het moet ook worden gelooid, wat leidt tot nog meer waterverbruik. Ten slotte moet leer worden behandeld met giftige chemicaliën die niet alleen slecht zijn voor het milieu op zich, maar die het leer ook niet biologisch afbreekbaar maken. Dit resulteert in 100 miljoen ton afval per jaar. De twee ondernemers willen dit veranderen en gingen daarom op zoek naar een alternatief waarbij geen dierlijk of synthetisch leer wordt gebruikt, noch plastic flessen, die evenmin milieuvriendelijk zijn. Dus startten ze een intensief onderzoek naar plantaardige materialen en vonden ze een oplossing die dichter bij hen thuis lag dan ze dachten. Ze kwamen uit bij de cactus, de meest voorkomende plant in Mexico. De cactus is goed voor de huid en heeft niet veel water nodig. Bovendien absorbeert hij de kooldioxide en fixeert hij die.

Onder de naam Desserto produceren Adrián López Velarde en Marte Cázarez plantaardig imitatieleer van cactusbladeren. Dit wordt niet enkel in de mode-industrie maar ook in de auto- en meubelindustrie steeds populairder. Foto © Adriano di Marti

Het resultaat is een gepatenteerd materiaal op basis van de cactusplant, dat een alternatief vormt voor dierlijk leder en kunstleder. De cactusplant is duurzaam en voldoet aan hoge eisen en strikte milieunormen, zoals in de mode-industrie. Dit wordt bereikt doordat de oogst de cactus zelf niet beschadigt. Zo is de gemiddelde levensduur ongeveer 8 jaar. Alleen volwassen bladeren worden geoogst en dit gebeurt op een zachte manier, zodat de jonge bladeren terug kunnen groeien en om de 6 tot 8 maanden kunnen worden geplukt. Dit heeft tal van voordelen: zo worden de biodiversiteit in de hele regio hersteld en wordt de LUC (Land Use Change) omgebogen, het gaat van intensief gebruik terug naar meer natuurlijke omstandigheden. Ten slotte verrijkt de oorspronkelijke cactusteelt, die typisch is voor Mexico, de microflora van de bodem.

Er worden verder grote hoeveelheden water bespaard, omdat er geen kunstmatige irrigatie nodig is. Ook het gebruik van chemicaliën zoals pesticiden en insecticiden kan achterwege gelaten worden. Het materiaal wordt gewassen met water, vervolgens versnipperd en gedurende drie dagen in de zon gedroogd, wat evenzeer energie bespaart. Via een industrieel proces worden de eiwitten en vezels van de cactus geëxtraheerd om bio-hars te produceren. Dit wordt met niet-giftige chemicaliën omgezet in een diervrij en hoogwaardig flexibel biomateriaal dat een alternatief vormt. Het wordt in de gewenste vorm gegoten en krijgt de gewenste kleur. Het is een materiaal dat ademt en niet vlekt. Een belangrijk criterium is ook dat er geen sectoroverschrijdend conflict is, aangezien het bijproduct aan de voedingsindustrie wordt geleverd in een kwalitatief betere vorm die aantrekkelijker is en de landbouwsector stimuleert om meer cactussen te planten.

Het multifunctionele Stratum meubel van The New Raw leent van de natuur om te aarden en te kalmeren. Foto © Michele Margot

Maar het werkt ook andersom, wanneer het kunstmatige natuurlijk wordt. De Rotterdamse ontwerpstudio The New Raw liet zich inspireren door geologische gelaagdheid bij het creëren van het oversized entree-meubel 'Stratum'. Het sculpturale, 18 meter lange element verfraait de ontvangstruimte van het nieuwe kantoorgebouw van een pionier op het gebied van online boodschappen doen in Utrecht. Het grootste monolithische werk dat het creatieve duo tot nu toe ontwierp, zet de hele ruimte in beweging: het draait, buigt, vouwt en ontvouwt zich in verschillende hoogtes en breedtes. Het is multifunctioneel ontworpen en doet dienst als zitplaats, receptie, plantenbak, staande werkplek en leuntafel.

Gelaagde schoonheid: plastic afval verandert in een diverse, op maat gemaakte rotsformatie. Foto © Pim Top/ Michele Margot

Het project transformeert 880 kilogram plastic afval in een nieuw soort ‘steen’. Er worden rotsformaties gesimuleerd door middel van een geavanceerde techniek die een 3D-sculptuur creëert. Zoals natuurlijke lagen fossiele sedimenten in de loop der tijd worden samengeperst en versteend, zo wordt bij Stratum een nieuwe laag bovenop de vorige afgezet totdat deze zijn uiteindelijke massieve vorm aanneemt. Sommige lagen zijn vervormd tot bogen door latere bewegingen toen de sedimenten nog zacht waren. Om de metafoor van het geologische proces te versterken, is het afgeronde silhouet het resultaat van een voorzichtige esthetiek die ontwerp, robotica en vakmanschap combineert, waardoor het werk bewust een ambachtelijke flair krijgt. Grijze penseelstreken op een crèmekleurige ondergrond worden met willekeurig geplande tussenpozen en in steeds wisselende oriëntaties aangebracht. De resulterende kleur is geïnspireerd op stapeldozen in supermarkten, een subtiele knipoog naar de klant. Tezelfdertijd versterkt de textuur het aardse karakter van het meubilair.

De ontwerpers van ‘The New Raw’ bij het ‘Print Your City - Zero Waste lab’ in Thessaloniki. Foto © Stefanos Tsakiris

Stratum is een op maat gemaakt meubel dat maximaal functioneert en zich aanpast aan verschillende situaties. Het is geschikt voor kantoren, recepties, wachtkamers of catering. Met zijn solide vorm choreografeert het een interieurlandschap dat met zijn gebogen lijnen uitnodigt tot intuïtieve verkenning.

"Spelen en interageren met Stratum stimuleert de zintuigen en creëert engagement met anderen. Materialiteit is een belangrijke factor in ons onderzoek omdat het een belangrijke rol speelt in onze mentale, visuele en fysieke perceptie van een ruimte," leggen Panos Sakkas en Foteini Setaki uit, die allebei architect zijn en de medeoprichters van de studio. "In dit geval versterkt Stratum het karakter en de functionaliteiten van een gewone inkomhal, terwijl het een gevoel van vertrouwdheid geeft en de bezoekers op hun gemak stelt."

Dit is een door Jan Hoffman bewerkte vertaling van een artikel dat geschreven werd door Barbara Jahn