Dom glonów - fotosynteza architektonicznej fantazji

Wszystko zaczęło się podczas Międzynarodowej Wystawy Budownictwa IBA w Hamburgu-Wilhelmsburg (2007-2013 r.). Idea ekspozycji skupiała się wokół architektury miast przyszłości w czasach zmian klimatu. Wielkim zaskoczeniem i zdziwieniem dla odwiedzających, w szczególności okazał się jeden, specyficzny budynek o zielonych ścianach - projekt BIQ (Bio Intelligent Quotient). Stanowił on przykład koncepcji "Smart Material Houses", której celem było przedstawienie możliwości adaptowalnych konstrukcji kubaturowych i koncepcji inteligentnych technologii budowlanych w ramach IBA (Internationale Bauausstellung) na praktycznych przykładach.

Oprócz "Algae House", inteligentne domy IBA obejmują również "Soft House", "Woodcube" i "Smart is Green" house. Dom glonów został zaprojektowany przez Splitterwerk Architekten z Grazu, w technologii domu pasywnego.

Przez kolejne lata, konstrukcja budowlana przechodziła różnego rodzaju modernizacje i ulepszenia. Pierwsze, znaczące problemy pojawiły się w 2014 r. i wynikały ze spadku właściwości materiałowych. Pojawiły się również problemy finansowe. Konstrukcja była zdemontowana, oczyszczona i wymieniono kilka elementów instalacji. Na szczęście inicjatywa badawcza "Zukunft Bau" (Budownictwo Przyszłości) zapewniła środki pieniężne, w przeciwnym razie odbudowa nie mogłaby zostać dokonana.

W trakcie tej gruntownej modernizacji, dodano również system, który fermentuje ścieki z mieszkań w biogaz. Sfermentowana woda resztkowa trafia następnie do reaktora glonów. Zainstalowano również instalację ekstrakcyjną, która umożliwia zbieranie alg w sposób ciągły podczas pracy fotobioreaktorów. Przebudowany reaktor na glony był gotowy na początku 2016 roku. W 2014 r. podczas 14 Międzynarodowego Biennale Architektury w Wenecji, Edith Hemmrich, Mark Blaschitz i Jan Wurm oficjalnie przedstawili światu Algenhaus prezentując jego technologię i nazywając go pierwszym na świecie budynkiem z fasadą bioreaktora wykonaną z glonów.

System oparty jest na funkcjonowaniu 129 bioreaktorów umieszczonych na fasadzie budynku. Z wyglądu przypominają one płaskie akwaria, wypełnione mieszaniną wody i jednokomórkowych glonów. Całość mieszaniny reaktywnej to, aż 3 500 litrów. Bioreaktory podłączone są pod system cyrkulacji gazowej, która dostarcza glonom dwutlenku węgla.

Ponadto, wzbudzenie wywołane przez bąbelki, wprawie w ruch glony, tym samym zabezpieczając instalację przed potencjalnym zatkaniem. Ponadto całość konstrukcji monitorowana jest przez elektroniczny system, który mierzy między innymi gęstość mieszaniny reakcyjnej. W przypadku osiągnięcia pułapu gęstości, część glonów jest odławiana i transportowana do pomieszczenia technicznego. Następnie w procesie fermentacji powstaje biogaz, który znów bardzo łatwo przetworzyć na energię zasilającą budynek. System zamontowany jest na doświetlonych promieniami słońca ścianach budynku mieszkalnego.

W sytuacji, kiedy temperatura w reaktorach osiąga poziom 40 stopni Celsjusza, należy je schłodzić. Pozyskana energia systemem instalacji służy do ogrzewania piętnastu mieszkań, co stanowi zaspokojenie 50 proc. całkowitego zapotrzebowania na energię mieszkańców bloku. 

Oszacowano, że wytworzony system bioreaktorów ma 48 proc. wydajność konwersji energii. Ważnym problem jest stałe zapewnienie dostaw dwutlenku węgla. Wyprodukowany w wyniku spalania biogazu powstałego z nadmiernej ilości glonów, jest odzyskiwany i za pomocą dyszy ponownie wprowadzony do systemu. Ewentualny nadmiar dwutlenku węgla jest magazynowany i może być lekko sprężany. W taki sposób Algenhaus tworzy obieg zamknięty i gaz nie przedostaje się do atmosfery. W domu z glonów upatruje się możliwości redukcji dwutlenku węgla pochodzącego z warunków miejskich.

W takiej sytuacji, modernizacji musiałaby uleć część instalacji gazowej, w celu wbudowania nowego podajnika pobierającego gaz z powietrza po wcześniejszym oczyszczeniu. Połączenie uprawy glonów wraz z produkcją energii wykorzystywanej do podgrzewania wody, odróżnia dom glonów od innych zielonych rozwiązań, jak np. projekt MINT w Berlinie. W tym przypadku hodowane są tylko glony bez produkcji ciepła.

Zauważono, że w obu tego rodzajach systemów, temperatura budynków była niższa niż w innych porównywanych. Ma to związek z pochłanianiem energii słonecznej przez glony, a tym samym zabezpieczają mieszkańców przed przegrzaniem w gorących okresach roku. Jak podali projektanci i wykonawcy domu z glonów, przez pierwsze dwa lata, trudno było utrzymać stan równowagi mieszaniny reakcyjnej. Dopiero po wprowadzeniu modyfikacji i ulepszeń, system zaczął działać bez zarzutów.

Dlaczego glony? Bo biologia wybranych gatunków nie jest zbyt skomplikowana. Do życia potrzebują wody, dwutlenku węgla i ciepła. Są w pełni odnawialnym źródłem energii, a ich tempo wzrostu może być od 5 do 15 razy szybsze niż wybranych gatunków roślin. Po wielu latach monitorowania systemu wydajności domu alg okazało się, że zakładana początkowo efektywność, w rezultacie jest nieznacznie mniejsza. Pomimo nie osiągnięcia zakładanego pułapu, system ma dodatni bilans energetyczny netto. Oznacza to, że produkuje więcej energii, niż zużywa. Nie jest to jednak instalacja uniwersalna.

Konstruktorzy i monitorujący Algenhause podsumowali, że jest to dobre i sprawne ekorozwiązanie jednak tylko w przypadku dużych pracujących, zielonych powierzchni. Szczególnie obiecujące są tu obszary wielkich miast, gdzie podobne instalacje mogłyby być montowane na fasadach biurowców, hal sportowych, magazynów czy ekranach akustycznych wokół autostrad. Byłaby to prawdziwie zielona przyszłość.

W perspektywie zmian klimatu, wszelkie technologie służące poprawie jakości powietrza, nawet w mikro skali warte są zainteresowania i określania ich ekopotencjału. Czy dom z glonami w perspektywie lat zyska na znaczeniu i stanie się powszechniejszy? Nie wiadomo. Wiadomo natomiast, że jest pierwszych, historycznym budynkiem, w których zastosowano glony w fotobioreaktorach.