В пустыне Намиб маленький жук темного цвета поднимается на дюну, сталкиваясь с туманным ветром, и наклоняет свое тело. Капельки оседают на его затвердевших внешних крыльях и стекают к его пасти.
Для дизайнера из Южной Африки Шакиры Джассат эта стратегия выживания предложила иной подход к проектированию зданий: возможно ли, чтобы поверхности зданий тоже собирали воду?
Ее ответ — система Aquatecture Water Harvesting, представляющая собой модульные панели, устанавливаемые на фасадах зданий для сбора дождевой воды. Эти панели направляют воду через водостоки в накопительные резервуары, превращая вертикальные поверхности в зоны сбора.
Изначально идея возникла, когда Джассат наблюдала, как дождь стекает по кирпичам напротив ее дома. Она задумалась о том, как здания могли бы улавливать эту воду, вместо того чтобы отводить ее.
Традиционный сбор дождевой воды обычно опирается на крыши и водостоки. Однако Aquatecture использует фасады, что, по мнению Джассат, представляет особую возможность для высотных зданий и других конструкций с большими вертикальными поверхностями. Вода стекает через панели под действием гравитации в накопительный бак. Съемные секции водостоков позволяют проводить очистку. Долгосрочная цель системы — обеспечение водой для непитьевых нужд, таких как смыв в туалетах и использование в стиральных машинах.
Для Джассат важна интеграция системы в архитектурный язык, а не только сбор воды. Концепция развивалась параллельно с исследованиями Джассат в области других методов сбора атмосферной влаги, включая изучение технологий сбора тумана и влаги, в том числе в сотрудничестве с инженерным факультетом Технического университета Эйндховена. Семестровое студенческое исследование проверило возможность сбора водяного пара на панелях в Южной Африке; результаты показали, что это возможно, но недостаточно для поддержки всей концепции.
Собранная дождевая вода используется для полива кустарников
Более практичной возможностью оказался сбор дождевой воды. Проект затем перешел к пилотному этапу. Организация Engineers Without Borders приняла участие после того, как инженер, работавший над проектом V&A, связал ее с Джассат. В 2021 году она выбрала десять студентов из студенческого общества Engineers Without Borders Южной Африки Университета Кейптауна, представляющих различные дисциплины, включая геоматику, гуманитарные науки, машиностроение, гражданское и химическое машиностроение, для изучения и оценки пилотной установки Aquatecture.
Пилотная установка была размещена в паркинге в районе V&A Waterfront, напротив Фермерского рынка Орранжезич. Студенты регулярно посещали объект для мониторинга уровня воды в баке и количества осадков, собирая данные для оценки способности установки собирать воду. Проект достиг ранней вехи, когда накопительный бак, спонсируемый JoJo South Africa, наполнился собранной дождевой водой. Студенты подключили шланг к баку, и вода была использована для полива кустарников на близлежащем Фермерском рынке Орранжезич.
Однако пилотный проект также выявил трудности в измерении объема собираемой воды. Ветер, в частности, усложнял прогнозы, вынуждая исследователей учитывать, как изменяющиеся условия влияют на взаимосвязь между количеством осадков и емкостью сбора. Исследование также изучало воздействие материалов системы на окружающую среду. При ограниченных и неполных местных данных о воплощенном углероде исследователи работали с поставщиками и транспортными компаниями, чтобы собрать информацию о переработанных материалах и рассчитать воплощенный углерод пилота. Полученные данные должны были помочь определить корректировки для снижения выбросов в конечном продукте. Эта работа позволила проекту протестировать систему в реальной городской среде, одновременно изучая вопросы материалов, воздействия на окружающую среду, обслуживания и производительности.
Пилотный проект привлекает внимание
Пилотная установка в Waterfront в Кейптауне остается на месте, и собранная вода используется для полива растений. Джассат отмечает, что ей импонирует то, что люди могут пользоваться пространством, не замечая обязательно инфраструктуру водоснабжения. Целью было продемонстрировать, что инфраструктура водоснабжения не обязательно должна быть визуально отделена от архитектуры.
Джассат говорит, что Aquatecture привлекла значительный интерес. Ее демонстрировали на Dutch Design Week, а также на многих других выставках, и она получила освещение в СМИ, однако она хотела бы, чтобы это внимание трансформировалось в практическое применение. Она отмечает: «Мне хотелось бы оказать большее влияние, чем просто привлечь внимание в этом проекте». Сложность, по ее словам, возникает, когда интерес должен перейти в инвестиции, производство и строительство.
Производство стало одним из центральных вопросов. Джассат стремится к тому, чтобы система производилась максимально локально. Интерес к технологии распространился на Кению благодаря архитектору, работающему там, но кенийские производители не смогли изготовить систему. Это побудило к дальнейшему изучению мест производства панелей в Южной Африке и в других частях континента, в то время как Джассат также рассматривает производителей в Индии и Китае. Сам производственный процесс должен соответствовать принципам технологии, что подразумевает учет материалов, долговечности и возможности обслуживания системы с течением времени.
Сомелезе Мбеле, который работал с группой студентов вместе с Джассат в рамках проекта через Engineers Without Borders и участвовал в полевых исследованиях пилотного этапа, заявил, что осуществимость и доступность модульного сбора дождевой воды на стене сильно зависят от материалов, производства и местного снабжения. Инженерные требования не менее важны. Панели должны выдерживать воздействие непогоды, ультрафиолета, коррозии и физических повреждений. Системы сбора и хранения должны оставаться доступными для чистки, а структурные соединения должны быть спроектированы с учетом безопасности и долговечности. Системы сбора и хранения также должны быть «легкими в очистке и обслуживании и уменьшать засоры».
Мбеле добавил, что «децентрализованные системы сбора воды не обязательно следует рассматривать как замену крупномасштабной муниципальной инфраструктуре. Скорее, они могут дополнять существующие системы, повышая устойчивость и снижая нагрузку на централизованные источники водоснабжения».
Слишком рано говорить о масштабе влияния
Доктор Ферриал Адам, исполнительный директор WaterCan, считает, что более широкая проблема заключается в проектировании зданий, которые потребляют меньше воды, наряду с поиском дополнительных источников. Альтернативные источники могут рассматриваться как фактор устойчивости, но это не решает вопрос о том, сколько воды потребляет застройка. Она утверждает: «Нам действительно нужно рассмотреть, как экономить воду, как строить будущие здания, которые используют меньше воды». Адам настаивает, что устойчивость к водным кризисам должна быть интегрирована в развитие, а не добавляться постфактум.
Это может включать повторное использование воды внутри зданий, например, направление воды от мытья рук в бачки унитазов, наряду со сбором дождевой воды. Адам считает, что этот подход должен охватить и бедные сообщества, где резервуары для воды, цистерны и общинные или временные санитарные узлы часто служат ответом на неадекватные услуги. Она видит такую же потребность в промышленности, горнодобывающей отрасли и сельском хозяйстве: при проектировании более устойчивых систем необходимо учитывать водопотребление и загрязнение.
Для Aquatecture более широкое внедрение требует готовности застройщиков инвестировать, производителей, способных выпускать панели и системы, которые пользователи могут обслуживать. Финансирование остается препятствием. Джассат в основном финансировала разработку самостоятельно, за исключением поддержки пилотных проектов. Застройщик из Йоханнесбурга выразил заинтересованность, но поставил под сомнение готовность клиентов инвестировать. Проект еще не готов к выходу на рынок. Его пилоты показывают, что систему можно построить и протестировать, но Джассат считает, что слишком рано заявлять о измеримом влиянии в полном масштабе. Она продолжает работать над материалами, производством, финансированием и партнерствами. Для нее успех будет измеряться тем, что система обеспечивает: «Когда она собирает воду и смывает в этих туалетах, тогда для меня это успех».