В пустыне Намиб, до рассвета, небольшой жук-темница поднимается на дюну, сталкиваясь с туманным ветром, и наклоняет свое тело. Капельки конденсируются на его твердых внешних крыльях и стекают к его пасти. Эта стратегия выживания вдохновила южноафриканского дизайнера Шакиру Джассат на поиск альтернативных решений для 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.
Идея возникла у Джассат, когда она наблюдала, как дождь стекает по кирпичам напротив ее дома. Она задумалась, как здания могли бы улавливать эту воду вместо того, чтобы отводить ее в сторону. Традиционные методы сбора дождевой воды обычно полагаются на крыши и водостоки, тогда как Aquatecture использует фасады, что, по мнению Джассат, особенно актуально для высотных зданий и других конструкций с большими вертикальными поверхностями.
Вода поступает через панели под действием гравитации в бак для хранения. Секции водостоков, которые можно снимать, позволяют проводить очистку. Долгосрочная цель проекта — обеспечение водой для непитьевых нужд, таких как слив в туалетах и использование в стиральных машинах.
Для Джассат крайне важна интеграция системы в архитектурный язык, а не только сам процесс сбора воды. Концепция развивалась параллельно с исследованиями Шакиры 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 провело анализ возможности сбора водяного пара на панелях в Южной Африке. Исследование показало, что это возможно, однако уровень сбора недостаточен для поддержки всей концепции. В результате проект сосредоточился на более практичной возможности — сборе дождевой воды.
Далее проект перешел к пилотному этапу. Организация Engineers Without Borders присоединилась после того, как один из инженеров, работавших 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 на парковочном гараже в районе V&A Waterfront, напротив Фермерского рынка Орранжезичт. Студенты регулярно посещали объект для мониторинга уровня воды в баке и количества осадков, собирая данные для оценки пропускной способности системы. 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 Орранжезичт.
Однако пилотный проект также выявил сложности в измерении объема собираемой воды. Ветер, в частности, усложнял прогнозы, вынуждая исследователей учитывать, как меняющиеся условия влияют на взаимосвязь между количеством осадков и емкостью сбора. Исследователи также изучили воздействие материалов системы на окружающую среду. При ограниченных и неполных местных данных о воплощенном углероде, они сотрудничали с поставщиками и транспортными компаниями для сбора информации о переработанных материалах и расчета воплощенного углерода пилота. Полученные результаты должны были помочь определить корректировки для снижения выбросов в конечном продукте.
Эта работа позволила протестировать систему в реальной городской среде, одновременно исследуя вопросы материалов, воздействия на окружающую среду, обслуживания и производительности. 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 использовать пространство, не замечая обязательно инфраструктуру водоснабжения. Целью было продемонстрировать, что инфраструктура водоснабжения не обязательно должна быть визуально отделена от архитектуры.
Джассат сообщает, что Aquatecture вызвала значительный интерес. Система была представлена на Dutch Design Week, а также на многих других выставках и привлекла внимание СМИ, однако она хотела бы, чтобы это внимание трансформировалось в практическое применение. Она отметила: «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 Шакира 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. Someleze Mbele, который работал с группой студентов вместе с Шакирой 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 также имеют большое значение. 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. Mbele подчеркнул: «Материалы должны сопротивляться непогоде, УФ, коррозии и физическим повреждениям», добавив, что системы сбора и хранения должны быть «легкими в чистке и обслуживании и уменьшать засоры».
Он также отметил, что «децентрализованные системы сбора не обязательно следует рассматривать как замену крупномасштабной муниципальной инфраструктуре. Скорее, они могут дополнять существующие системы, повышая устойчивость и снижая нагрузку на централизованные источники воды». Доктор Ферриал Адам, исполнительный директор WaterCan, считает, что более широкая проблема заключается в проектировании зданий, потребляющих меньше воды, наряду с поиском дополнительных источников. Она утверждает, что альтернативные источники могут рассматриваться как фактор устойчивости, не затрагивая при этом вопрос о том, сколько воды потребляет застройка.
«Нам действительно нужно рассмотреть, как экономить воду, как строить будущие здания, которые используют меньше воды», — говорит она, настаивая на том, что устойчивость к водным ресурсам 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 аналогичную 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 пилотные испытания показывают, что система может быть построена и протестирована, но Джассат считает, что слишком рано говорить 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 сливает в унитазах, для меня это и есть успех».