#1
建筑材料的新兴趋势
Emerging trends in building materials
前言
在经济飞速发展的今天，我们总是痴迷于建造，但也制造出了大量的建筑垃圾。
和大多数的不可回收垃圾一样，建筑垃圾＊终也会被扔进垃圾填埋场，随着可用填埋土地的减少，我们也急迫的需要更加可持续的解决方案。而我国每年的建筑垃圾产生量高达18亿吨，资源化利用率却不足5%。各种生物基材料应用的发展更好地解决了当前建筑垃圾带来的环境问题，再次赋予材料生命的属性，为整个建筑领域带来新生。
生物基材料带来建筑领域“革新”
Trends for 2023
▲2017年建筑和施工在＊终能源和污染中的全球份额
近几年，生物基材料作为一种面向可持续未来的新型材料，开始逐渐在各领域发展起来并走入大众视野。建筑领域也是如此，全球经济中约40%-50%的原材料流向并应用于建筑产品和部件，这使得建筑生命周期内（包括制造、采购、使用和拆除）的能耗和温室气体排放成为不容忽视的环境影响，而生物基建筑材料因其环保性、循环性、可持续性等特质，成为替代传统材料的新选择，以生物基材料打造的可持续建筑解决方案逐渐成为当今的重要流行趋势与发展方向。
生物基建筑材料作为建筑行业的一种创新和可持续选择，侧重于使用来源于生物体，如植物、动物和真菌的材料。它是建筑围护结构应用中一种很有前途的替代品，旨在提高使用中的能源效率。
▲生物基材料来源：蘑菇、菠萝、海藻
▲生物基材料来源：咖啡渣
▲生物基材料来源：秸秆
#2
生物基材料及其优势
Bio-based materials and their advantages
▲生物基材料：秸秆与菌丝
图片来源：Studio Cartier
什么是生物基材料？
当一种建筑材料包含植物或动物生物质时，它被称为生物基材料。生物质是一种生物来源的材料，但地质或化石形成的材料除外。因此，它们的原材料主要来自可再生资源，主要使用农业或木材工业的副产品，按来源分, 主要为农业生物质、林业生物质、工业废弃物、固体废弃物四大类。
▲生物基材料：软木建筑
这些材料通常分为传统和新兴两大类，其中传统生物基产品是生物可降解的，由动物或植物材料制成。例子包括木材、纸浆和纸张、皮革以及作为作物基材料的亚麻、大麻、竹和椰子纤维。新兴生物基材料代表了更多创新和技术先进的选择，可能仍在开发中或开始进入市场。
▲生物基材料循环
图片来源：艾伦·麦克阿瑟基金会
生物基建筑材料的优点是多方面的。它们是可再生的，具有低体内能量，并且可以是二氧化碳中性甚至是负值。此外，它们是优秀的热调节器，有助于节能建筑。它们可以通过光合作用迅速补充，对社会福祉产生积极影响，并且由于能够来源于植物和/或动物生物质的副产品和生物废料，被认为是可持续的。
▲菌丝体建筑
图片来源：Cecil Barnes V
生物基材料的优势
01
环保可持续
生物基建筑材料使用生物原料，例如植物纤维、竹材、麻材等，这些材料具有可再生性。使用生物基材料可以减少对非可再生资源的依赖，降低环境负荷并减少碳排放。同时，这些材料通常更易于回收和处理，有助于循环经济的实现。
02
良好的生物相容性
生物基建筑材料通常对人体和环境更友好。它们往往具有较低的挥发性有机化合物（VOC）排放，减少室内空气污染。此外，生物基材料也更加生物相容，减少了对人体的过敏反应和健康风险。
03
良好的保温和隔热性能
一些生物基建筑材料，如麻材和竹材，具有良好的保温和隔热性能。它们可以减少能源消耗，并提高建筑的能源效率。因此，生物基建筑材料在热带和寒冷地区具有潜在的应用优势。
04
多样性和可塑性
生物基建筑材料具有多样性和可塑性，可以通过不同的加工和设计方式来实现多种建筑形态和用途。例如，生物基材料可以通过压制、热压成型、3D打印等方式生产出各种形状和尺寸的构件，以满足不同的建筑需求。
独特的设计性
生物基建筑材料可以赋予建筑独特的自然美感和温馨感。其纹理、色彩和质感可以为建筑营造出独特的风格和氛围。
生物基材料的重要性不仅仅在于可持续性
它们被确定为减碳和减废的解决方案，与更广泛的可持续性战略保持一致。它们的应用潜力是多样的，从建筑建造到包装。向生物基材料的转变部分是由于对全球变暖、节能和生命周期分析问题日益增加的认识，使植物基材料被定位为环保、可持续和高效的。
#3
多种多样的生物基材料
A wide variety of biobased materials
在建筑行业的背景下，生物基材料可用于绝缘、结构组件和饰面等多种应用。这个领域的创新导致了非木质生物基建筑材料的发展，对亚麻、大麻、稻草、竹子、藤蔓、芦苇、羊毛、泥炭、草和几种髓植物等材料进行了广泛的研究。这些材料不仅环保，还在耐久性、强度和能源效率方面提供了改善的性能。以下是应用广泛的生物基材料：
软木
是一种可再生的建筑材料，不会对树木造成伤害，并且十年后自然再生。它具有防火、隔音且极度防水的多种理想特性，适用于室内外多种用途。
▲图片来源：Biohm
菌丝体
是真菌的营养生长部分，由孢子产生的数百个交织的纤维组成，干燥后极为坚固。与农场废料结合使用，可形成可以用于建筑的有机砖，之后可以分解并返回碳循环，菌丝体不仅在隔热和隔音方面优于石化或塑料基建筑材质，而且作为一种天然材料，它有着更安全、更健康的优势，使得基于菌丝体制成的建材成为传统材料的理想替代品。
马铃薯淀粉制成的中密度纤维板 (MDF)
这种中密度纤维板用马铃薯淀粉衍生的树脂替代了甲醛，降低了对健康和环境的影响。
亚麻油布
这种地板覆盖物由天然材料制成，如亚麻籽油、天然树脂、软木粉、木粉和石灰石粉，是一种可生物降解的选择，并且可以燃烧提供相对清洁的能源。
05
▲图片来源：Iwan Baan
生物塑料(大豆)
生物塑料比合成塑料分解速度更快，产生生物质，使用的主要成分之一是基于大豆的粘合剂，有助于减少二氧化碳排放和甲醛的使用，同时在生产过程中也需要更低的温度。
沙漠沙（ Finite）
学生们开发的一种名为Finite的复合材料，使用丰富的沙漠沙子代替常用的细白沙，它与混凝土一样坚固，但与混凝土不同，是一种可以生物降解的材料，也可以收集后多次重复使用，减少材料消耗。
06
#4
生物基材料的未来之路
The way forward for bio-based materials
▲图片来源：Arcadia
生物基建筑材料的应用场景广泛，可以包括住宅、商业和工业建筑。它们可以根据不同建筑类型和气候的具体需求进行定制，为建筑师和建造者提供了一个多功能的工具包，用于设计不仅可持续性强，而且对居住者健康，并与循环经济目标保持一致的建筑。
总结
生物基材料的使用正在成为提高建筑物能源效率的关键，提供环境和经济效益。 在建筑中使用植物基生物质材料有助于减少化石能源需求，保护环境免受二氧化碳的侵害，并减少不可降解废物的产生。
▲软木建筑
图片来源：Adria Goula
随着我们对可持续生活的需求，生物基建筑材料逐渐成为热门研究方向，相比传统建筑材料，它可以带来更广阔的前景与可持续发展，虽然目前我们同样也会面临的研究技术、生物相容性、成本把控、商业化等问题与挑战，但生物基建筑材料的已成为当今建筑领域重要的发展趋势，我们终将会打造一个与万物和谐共生的建筑生态环境。
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