Les chercheurs pionniers des blocs de construction reconfigurables pour la construction de la Terre et du monde hors du monde

Pendant des siècles, les innovations dans les matériaux structurels ont priorisé la résistance et la durabilité, souvent à un prix environnemental élevé. Aujourd’hui, l’industrie de la construction représente environ 10% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, le ciment, l’acier et le béton responsables de plus des deux tiers de ce total. Alors que le monde presse pour un avenir durable, les scientifiques courent pour réinventer les fondations mêmes de notre environnement bâti.

Désormais, les chercheurs de Georgia Tech ont développé une nouvelle classe de blocs de construction modulaires, reconfigurables et durables – un nouveau paradigme de construction ainsi que des maisons terrestres comme pour les habitats extraterrestres.

Leur étudepublié dans Matièredémontre que ces unités innovantes, surnommées éco-voxels, peuvent réduire empreintes de pas carbone de jusqu’à 40% par rapport aux matériaux de construction traditionnels. Ces unités maintiennent également les performances structurelles nécessaires aux applications allant des murs porteurs aux ailes d’avion.

« Nous avons créé des structures durables en utilisant ces éléments de construction respectueux de l’environnement, combinant nos connaissances de la mécanique structurelle et conception mécanique avec des pratiques de fabrication et des évaluations environnementales pertinentes par l’industrie », a déclaré Christos Athanasiou, professeur adjoint à la Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering.

Leur travail offre une solution potentielle à la crise croissante de l’abordabilité du logement. Alors que les catastrophes axées sur le climat telles que les ouragans, les incendies de forêt et les inondations augmentent, les maisons sont endommagées à des taux plus élevés et les coûts d’assurance montent en flèche. Cette crise est alimentée par la hausse des prix des terrains et les réglementations restrictives de développement. Pendant ce temps, la demande croissante de logements exerce une pression croissante sur les ressources mondiales et l’environnement. La modularité et la circularité de l’approche développée peuvent traiter efficacement ces problèmes.

Les nouveaux blocs de construction

Les éco-voxels – à base de voxels écologiques, l’équivalent 3D des pixels – sont fabriqués à partir de polytriméthylène téréphtalate (PTT). Le PTT est un polymère partiellement à base de bio dérivé du sucre de maïs et renforcé avec des fibres de carbone recyclées à partir de déchets aérospatiaux (matériau de ferraille perdu pendant la fabrication de composants aérospatiaux).

Les éco-loxels peuvent être facilement assemblés en grandes structures de chargement, puis démontées et reconfigurées, le tout sans générer de déchets. Par conséquent, ils offrent une approche très adaptable et durable de la construction.

L’équipe a testé les éco-voxels et a constaté qu’ils pouvaient gérer la pression auxquelles les bâtiments sont généralement confrontés. Ils ont également utilisé simulations informatiques Pour montrer que changer la forme des éco-voxels les rend adaptés à de nombreux besoins de construction différents.

Les chercheurs ont comparé l’approche éco-voxel à d’autres émergents méthodes de construction Comme le béton imprimé en 3D et le bois de lamit-laminée croisée (CLT), constatant que les éco-voxels offrent des avantages environnementaux importants. Alors que les matériaux traditionnels et alternatifs sont souvent lourds et à forte intensité de carbone, la paroi éco-voxel avait l’empreinte carbone la plus faible: 30% inférieure à celle du béton et 20% inférieure à la CLT.

Ces résultats mettent en évidence les éco-voxels comme une solution prometteuse à faible teneur en carbone et haute performance pour une construction durable et abordable, ouvrant de nouvelles possibilités pour des solutions de construction plus rapides et plus durables. En plus des utilisations résidentielles, abris d’urgence Construit avec des éco-voxels pourrait être utilisé pour les scénarios de relief catastrophe, où l’assemblage rapide, la modularité et un impact environnemental minimal sont cruciaux.

« Cette étude illustre la façon dont les progrès de la mécanique structurelle, du développement composite durable et de l’analyse de la durabilité peuvent produire des solutions transformatrices lorsqu’elles sont couplées. Eco-voxels – nos blocs de construction modulaires et reconfigurables – procurent un évolutif, évolutif, à faible carbone Alternative qui redéfinit notre approche de la construction dans des environnements terrestres et extraterrestres « , a déclaré Athanasiou.

Bâtiment dans l’espace

Au-delà de leur potentiel terrestre, les éco-voxels peuvent également offrir une solution prometteuse pour la construction hors du monde où les méthodes de construction traditionnelles sont irréalisables. Leur assemblage léger et rapide – les structures peuvent être érigées en moins d’une heure – et la dépendance à des matériaux durables ou d’origine locale en font des candidats idéaux pour les futurs abris martiens ou lunaires.

« La capacité de construire ces structures rapidement est un avantage significatif pour la construction de l’espace », a déclaré Athanasiou. « Dans l’espace, nous avons besoin d’unités légères fabriquées à partir de matériaux d’origine locale. »

Peut-être plus important encore, les chercheurs envisagent un avenir où l’environnement bâti minimise non seulement les dommages, mais contribue activement à la préservation de la santé planétaire.