Elk jaar organiseert het architectuurtijdschrift eVolo een wolkenkrabberwedstrijd, die gericht is op nieuwe manieren om technologie, materialen en de openbare ruimte te gebruiken.
Hier zijn enkele inzendingen van dit jaar die zich richten op het oplossen van milieuproblemen. Als concrete bouwprojecten gaan ze te ver, maar ideeën eruit kunnen de wolkenkrabbers van de toekomst vormgeven.
Levende hoogbouw
Gemodificeerde bomen groeien uit tot een verticaal park. Op kleinere schaal gekweekte bomen kunnen bijvoorbeeld bruggen vormen.
Torenhoog park schiet zelf uit de grond
Realiteitsgehalte: groot
Boomstammen en groene bladeren zijn de bouwmaterialen van een gloednieuw type wolkenkrabber in New York. Het concept Living Skyscraper kan het evenwicht tussen staal, glas en beton en groene ruimten in steden enigszins herstellen.
De boomwolkenkrabbers zullen een verticaal park vormen en worden gebouwd van hardhout dat, volgens de Oekraïense bedenkers, zodanig zal worden gemodificeerd dat het sneller en rechter groeit dan normaal, waarbij de boomtoppen uitwaaieren in grillige, organische vormen.
Door twee bomen te enten kunnen ze met elkaar vergroeien. Dit wordt gedaan door van elke boom een stuk schors af te snijden, de groeilaag bloot te leggen en de twee plekken tegen elkaar te plaatsen.
Het idee om boomstructuren te maken is niet nieuw. In India weven mensen al eeuwen bruggen van levende boomwortels. Wetenschappers aan de Technische Universität München in Duitsland bestuderen nu hoe ze bomen in specifieke vormen kunnen laten groeien en ze met andere bouwmaterialen kunnen combineren.
Regenvangers
Als het regent, vangen deze wolkenkrabbers in Mexico-Stad water op met enorme paraplu’s. De miljoenenstad heeft een tekort aan water en installeert nu al regenvangers op daken.
Wolkenkrabber vangt regen op in reuzenparaplu
Realiteitsgehalte: gemiddeld
Mexico-Stad heeft te maken met een ernstige watercrisis. De megastad met 21 miljoen inwoners leegt zijn grondwaterreservoirs vlugger dan ze kunnen worden gevuld.
Het water onder de voeten van de burgers wordt zo snel opgepompt dat de hoofdstad, die 2200 meter boven de zeespiegel ligt en op voormalige meer- en rivierbodems is gebouwd, een meter per jaar zakt. Tegelijkertijd wordt Mexico-Stad geteisterd door zware regens tijdens het moessonseizoen, die regelmatig overstromingen veroorzaken.
De 400 meter hoge wolkenkrabber Lluvioso kan het probleem oplossen met 600 meter brede luifels, gemonteerd op 100 meter hoogte. Zo’n luifel bestaat uit tien opblaasbare vleugels, en bij regen ontvouwt hij zich met baleinen als een omgekeerde paraplu.
Naar schatting kan elke wolkenkrabber 332.000 kubieke meter regenwater per jaar opvangen.
De stad vangt al op kleinere schaal regenwater op. Het plan is om vóór 2025 zo’n 100.000 regenvangers op daken te plaatsen in de zwaarst getroffen gebieden.
Zeewolkenkrabber
De onderzeese wolkenkrabber drijft in de oceaan en laat water bevriezen. Het water wordt ontzilt met omgekeerde osmose, een techniek die wordt gebruikt om van zeewater drinkwater te maken.
Omgekeerde wolkenkrabber bevriest de zee
Realiteitsgehalte: gering
Het noordpoolijs krimpt volgens NASA elk decennium met 13,1 procent sinds 1981. Maar wat als we het smelten, waardoor de opwarming van de aarde en dus de klimaatverandering wordt versterkt, zouden kunnen vertragen?
Een Chinees architectenteam bedacht een drijvende, onderzeese ‘wolkenkrabber’, die water bevriest om de krimpende ijskappen weer aan te vullen.
Maar eerst moet de wolkenkrabber een deel van het zout uit het zeewater halen. Zout (NaCl) verlaagt het vriespunt van water doordat het in water oplost in natrium- en chloorionen, waardoor watermoleculen moeilijker ijskristallen kunnen vormen.
Door het zoutgehalte van het water te verlagen via het proces van omgekeerde osmose bevriest het zeewater makkelijker.
Bij omgekeerde osmose wordt water onder druk door een halfdoorlaatbaar membraan geperst, dat wel watermoleculen doorlaat, maar bijvoorbeeld geen zouten en organische stoffen.
De elektriciteit die voor het proces nodig is, wordt geleverd door zonnecellen en een windturbine rond de top van de wolkenkrabber. Het water wordt bevroren tot zeshoekige ijsschotsen en aan het zeeoppervlak door onderwaterrobots samengebracht om het noordpoolijs aan te laten groeien.
1. Opbouw herbergt controlekamer en windturbine
De wolkenkrabber steekt 120 meter boven het water uit en heeft een windturbine. Het glas in de koepel boven de controlekamer van het gebouw is bedekt met zonnecellen. En onder water zijn er verdiepingen met observatoria en laboratoria.
2. Vriesvormen maken 5 meter dikke ijsschotsen
Het gefilterde en ontzilte zeewater van de omgekeerde-osmose-installatie wordt bevroren tot ijsschotsen in zeshoekige vormen. De schotsen zijn in lagen opgebouwd tot een dikte van 5 meter. Als ze klaar zijn, zetten onderwaterrobots ze in elkaar.
3. Lange tentakels houden dieren op afstand
Verlichte tentakels steken tot 500 meter het water in om vissen en andere dieren op afstand te houden. Een lange pijp in het midden zuigt zeewater de wolkenkrabber in, waar het wordt gefilterd en dan in de omgekeerde-osmose-installatie stroomt.
Omgekeerde-osmose-installaties worden al veel ingezet in ontziltingsinstallaties, die zeewater ontdoen van zout en onzuiverheden en er schoon water van maken. Dat kan worden gebruikt als drinkwater of om landbouwgrond in droge delen van de wereld te bevloeien.
Wolkenkrabbers botten uit
Bij het concept Urban Parasitic System hangen woonmodules aan kabels tussen wolkenkrabbers om die ruimte te benutten. In Londen zijn twee gebouwen met elkaar verbonden door een doorzichtig zwembad.
Schimmelmodules groeien tussen wolkenkrabbers
Realiteitsgehalte: groot
De ruimte tussen wolkenkrabbers is op straatniveau beperkt. Maar in de lucht is er veel ruimte tussen de hoge torens, en daar maakt het wolkenkrabberconcept Urban Parasitic System gebruik van. Een van de doelstellingen is goedkopere huisvesting te bieden voor de groeiende stadsbevolking.
Het concept bestaat uit modules die kunnen dienen als woningen, winkels, sportscholen of bioscopen. Ze variëren in grootte van circa 6 x 6 x 6 meter tot 15 x 15 x 15 meter en zijn onderling en met de omringende wolkenkrabbers verbonden door sterke staaldraden.
Bewegende verbindingen en trillingsdempers beschermen de constructie tegen de invloeden van weer en wind. De verdeling van de modules tussen de gebouwen is geïnspireerd op de groei van slijmzwammen.
In Londen zijn constructies tussen hoogbouw niet onbekend. In 2021 werd op 35 meter hoogte Sky Pool geopend, een transparant zwembad van 27 meter lang, gebouwd van 20 centimeter dik glas in de ruimte tussen twee gebouwen.
3D-bouw
3D-printers bouwen huismuren in lagen op. Het grootste 3D-gebouw tot nu toe telt twee verdiepingen, maar het concept Printscraper wil wolkenkrabbers in 3D printen.
3D-printer bouwt en hergebruikt hoogbouw
Realiteitsgehalte: gemiddeld
In de steden van de toekomst moeten nieuwe torens snel gebouwd kunnen worden en oude snel en makkelijk afgebroken of gerestaureerd. Het concept Printscraper is precies daarvoor ontworpen.
Printscraper is een reusachtige mobiele 3D-printer die print met bouwmaterialen als beton en staal.
De printer is een toren die zich op de bouwplaats in tweeën splitst. Daarna splitsen de twee torens zich nog eens. Zo ontstaat er een vierkante structuur boven de bouwplaats, van waaruit de 3D-printkoppen naar de gewenste positie kunnen worden neergelaten om lagen beton en staal op te spuiten.
Printer ontvouwt zich ter plaatse
1. Printer arriveert op bouwplaats
De Printscraper is een mobiele 3D-printer met een hoofd- en een zijtoren, die tijdens het transport tegen elkaar aan zitten. De constructie kan op wielen worden vervoerd, en bij aankomst op de bouwplaats worden de torens gescheiden.
2. Torens klappen uit tot kubus
De hoofd- en zijtoren worden verlengd met een horizontale roosterconstructie bovenin, een diagonaal en twee kleinere torens. Zo ontstaat er een blokvorm rond de bouwplaats, waar de printkoppen worden uitgespannen en van bovenaf worden neergelaten.
3. Bouw vindt plaats achter gordijnen
Plastic gordijnen worden neergelaten vanaf de bovenste horizontale balken en houden lawaai en stof buiten. De printer bouwt een nieuw gebouw door laag na laag beton en staal op te spuiten – en kan zelfs gebouwen slopen en materialen recyclen.
De 3D-printer wordt volgens de bedenkers aangedreven door energiebronnen als de zon. De Printscraper kan niet alleen nieuwe dingen bouwen, maar ook bestaande gebouwen restaureren – en zelfs het printproces omkeren, zodat een gebouw kan worden gesloopt en de materialen voor hergebruik kunnen worden vervoerd via een buizensysteem in de printer.
Het 3D-printen van huizen vindt momenteel plaats in China, de VS en het Midden-Oosten. Het grootste 3D-gebouw tot nu toe is een kantoorgebouw van 640 vierkante meter en twee verdiepingen, dat in 2020 in Dubai is gebouwd.
Mobiele appartementen
De appartementen met besmette bewoners gaan via rails naar beneden, en die van niet-besmette bewoners gaan naar boven.
Pandemiewolkenkrabber isoleert besmetten
Realiteitsgehalte: gering
Spaanse griep, SARS, COVID-19 – de wereld wordt regelmatig op de proef gesteld door besmettelijke ziekten die zich razendsnel verspreiden.
Om de bewoners van moderne steden tijdens toekomstige pandemieën snel en doeltreffend te kunnen isoleren, heeft een nieuw type wolkenkrabber drie zones: een quarantainezone onderaan voor besmette mensen, een tussenzone voor gezondheidscontroles en bewoners met onbekende status, en een bovenste zone waar niet-geïnfecteerde bewoners zich veilig onder elkaar kunnen begeven.
De bewoners verhuizen met appartement en al door het gebouw als hun infectiestatus verandert. Alle appartementen kunnen op rails tussen de drie infectiezones worden verplaatst met behulp van magnetische levitatie.
De technologie is nog niet eerder toegepast in gebouwen, maar is al wel bekend van hogesnelheidstreinen. Daarbij laten elektrische spoelen en magneten de treinen boven het spoor zweven, waardoor ze snelheden van 600 km/h kunnen halen.
