Biomimetische zonwering geïnspireerd op dennenappels

Wat kunnen we in architecturaal opzicht leren van de natuur? Veel, zo blijkt, zelfs met betrekking tot zonwering. Zo ontwierpen de inventieve ingenieurs van de Eidgenösssische Technische Hochschule (ETH) Zürich een automatisch zonweringssysteem dat geïnspireerd is op het karakteristieke gedrag van dennenappels. De houten ‘schubben’ openen namelijk bij koud en nat weer en sluiten automatisch bij warm en droog weer, zonder dat er elektriciteit of sensoren aan te pas komen. Een toekomstige gamechanger of blijft het bij een leuk wetenschappelijk experiment? 

Biomimetica of biomimicry is een samentrekking en afleiding van de Griekse woorden bios, wat ‘leven’ betekent, en mimesis, wat zich laat vertalen als ‘imiteren’. Het is een relatief nieuwe wetenschap die de natuur bestudeert en als inspiratie gebruikt om problemen in geïndustrialiseerde samenlevingen op te lossen. Zo is de werking van een zonnecel bijvoorbeeld gebaseerd op planten die aan foto-synthese doen. De genialiteit van de natuur nastreven bij het ontwerpen en ontwikkelen van producten, processen en systemen: daar draait het dus om bij biomimicry. De onderliggende redenering is dat natuurlijke oplossingen vaak ingenieus, duurzaam en stabiel zijn onder veranderende omstandigheden en – aangezien ze er zelf deel van uitmaken – de natuur geen schade toebrengen. Het bestuderen en imiteren van natuurlijke mechanismes kan onder meer van pas komen bij de materiaalselectie, productprocessen en het gebruik van bepaalde (bouw)systemen.

Een slim staaltje biomimicry zien we bij het innovatieve zonweringssysteem dat de ETH Zürich ontwikkelde, waarvoor een dennenappel als inspiratiebron fungeerde. Om de slaagkansen van de zaden – en het uitgroeien tot een boom – te maximaliseren, hanteren dennenappels een slim trucje: bij warm en droog weer openen de schubben van de kegelvruchten, zodat de zaden de wijde wereld in kunnen. Bij koud en nat weer sluiten ze. De schubben bestaan uit twee lagen vezels die loodrecht op elkaar staan. Daardoor buigen ze wanneer de lucht droger wordt. De ingenieurs van de ETH Zürich gebruikten die specifieke eigenschap als uitgangspunt bij de ontwikkeling van hun zonweringssysteem. Ze maakten schubben uit twee lagen hout, elk uit een andere houtsoort (beuk en spar). De lagen werden zo aan elkaar bevestigd dat de houtnerven loodrecht op elkaar staan. Op die manier reageren de planken, net als de schubben van de dennenappel, op de luchtvochtigheidsgraad.

Om het openen en sluiten van de planken te versnellen – bij de kegelvruchten gaat het uiteraard allemaal wat trager – bouwden de ingenieurs het systeem in paren. Wanneer het buiten vochtig is, staan de planken vrijwel verticaal tegen elkaar aan. Maar wanneer drogere lucht beide planken door de loodrechte houtlagen buigt, duwt de onderste plank zijn ‘collega’ vrijwel horizontaal, met schaduw als resultaat. Er komt met andere woorden geen elektriciteit of sensor aan te pas. Bovendien bestaat het systeem volgens de bedenkers uit milieuvriendelijke materialen, is het relatief goedkoop én gemakkelijk te installeren. Een belangrijke kanttekening is wel dat het systeem per regio gefinetuned moet worden. In sommige gebieden is het immers per definitie vochtiger dan in andere. Een groot nadeel is dan weer dat er weinig ruimte is voor controle: wie het systeem toch liever gesloten wil als de lucht niet droog genoeg is, heeft een probleem. Desondanks is het een concept met veel potentieel, zeker nu ontwerpers steeds massaler op zoek gaan naar duurzame en circulaire oplossingen met een functioneel-esthetische meerwaarde. Benieuwd of we dit revolutionaire zonweringssysteem in de nabije toekomst effectief zullen zien opduiken in vooruitstrevende architectuurprojecten!