La relación entre arquitectura y naturaleza es compleja. Si, por un lado, disfrutamos enmarcando la naturaleza como arte en nuestros hogares; por otro lado, tratamos a toda costa de evitar la presencia de naturaleza obstructiva "real" en nuestras paredes y estructuras, que pueden ser dañadas por raíces y hojas. Al mismo tiempo, utilizamos cubiertas verdes, jardines verticales y jardineras para acercar las ciudades a la naturaleza y mejorar el bienestar de las personas; pero también construimos edificios con materiales completamente desvinculados de la fauna y la flora. Aunque el avance de los biomateriales y las nuevas tecnologías está cambiando esto gradualmente, debemos preguntarnos si las estructuras y los edificios que ocupamos deben separarse de la naturaleza que los rodea. Esta fue la pregunta que llevó a los investigadores de la Universidad de Virginia (UVA) a desarrollar estructuras de suelo geométricamente complejas impresas en 3D en las que las plantas pudieran crecer libremente.
El equipo desarrolló un método para la impresión 3D con materiales de base biológica, incorporando la circularidad en el proceso. En lugar de los tradicionales materiales plásticos o de hormigón, la materia prima utilizada es la propia tierra y plantas locales mezcladas con agua e insertadas en la impresora para formar paredes y estructuras. Al combinar la velocidad, la rentabilidad y la baja demanda de energía con materiales de base biológica de origen local, el proceso de fabricación aditiva puede evolucionar y crear estructuras impresas en 3D que son completamente biodegradables y regresan a la tierra al final de su vida útil.
El equipo estaba formado por Ji Ma, Profesor Asistente de Ciencias e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UVA; David Carr, Profesor Investigador del Departamento de Ciencias Ambientales de la UVA; y Ehsan Baharlou, Profesor Asistente de la Escuela de Arquitectura de la UVA, así como Spencer Barnes, estudiante de la Universidad. Barnes realizó experimentos sobre las mezclas más propicias para la impresión, a través de dos enfoques: imprimir tierra y semillas en capas secuenciales o mezclar semillas con la tierra antes de imprimir. Ambos enfoques funcionaron bien.
Como señala Ji Ma en este artículo publicado por la Universidad, "el suelo impreso en 3D tiende a perder agua más rápidamente y mantiene un control más fuerte sobre el agua que tiene", dijo Ma. "Debido a que la impresión 3D hace que el ambiente alrededor de la planta sea más seco, tenemos que incorporar plantas a las que les gusten los climas más secos. La razón por la que pensamos que este es el caso es porque el suelo se compacta. Cuando el suelo se exprime a través de la boquilla, se expulsan burbujas de aire. Cuando el suelo pierde burbujas de aire, retiene el agua con más fuerza".
David Carr, por su parte, fue el encargado de encontrar la composición ideal del suelo para la estampación y las especies vegetales más propicias. Estos hallazgos asegurarían que las plantas pudieran prosperar dentro de la estructura y que el suelo pudiera acumular materia orgánica y recolectar los nutrientes necesarios. Propuso plantas que crecen naturalmente en áreas que parecen estar en los límites exteriores de la vida, plantas nativas que crecen prácticamente sobre rocas desnudas. La especie elegida fue Sedum (Stonecrop), de uso común en techos verdes. La fisiología de esta especie es similar a la del cactus y puede sobrevivir con muy poca agua, e incluso puede secarse hasta cierto punto para recuperarse.
El equipo publicó sus primeros resultados a principios de este año en el documento titulado Impresión 3D de estructuras de suelo ecológicamente activas. La investigación en torno a la tecnología ha continuado y los próximos pasos incluyen formulaciones de "tinta" de suelo para estructuras más grandes con al menos un piso, buscando anticipar problemas como la rotura del suelo en tensiones más grandes. Además, los investigadores también experimentaron con varias capas dentro de un panel de pared para aislar la pared interior y mantener la humedad de la pared exterior. Aunque es solo un comienzo, puede ser un paso para mantener la naturaleza más cerca de la fabricación humana.
