La fachada del edificio BIQ (siglas en inglés de «coeficiente bio-inteligente») en Hamburgo, Alemania, ha sido diseñada no ya para afectar el exterior y el interior por su aspecto o rendimiento climático, sino que incorpora entre sus ventanales una estructura de tanques con microalgas que producen biomasa, transformada luego en energía para usar in situ.

El edificio BIQ, de forma cúbica y erigido sobre una planta de 839 metros cuadrados, alberga en 1.600 metros cuadrados útiles distribuidos en cuatro plantas y un ático destinados al uso residencial: 14 apartamentos y 1 dúplex con superficies comprendidas entre los 50 y los 120 metros cuadrados, que aprovecharán la infraestructura exterior no sólo como protección y proyección hacia el exterior, sino como fuente energética.

BIQ se presenta como «el primer edificio del mundo que funciona con energía de algas»; su aspecto contemporáneo es un intento de eludir el estereotipo según el cual los edificios de envergadura no pueden funcionar como la parte esencial de un sistema integrado (si queremos, «holístico») que incluiría urbanismo y vegetación de su entorno inmediato, clima local, orientación, materiales y comportamiento.

Los contenedores con microalgas no sólo tienen el aspecto de ventanales contemporáneos sino que, además de cumplir con su cometido de producción, aíslan el edificio de los elementos con sus características translúcidas (reduciendo radiación, frío y ruido).

Sobre respetar el legado que funciona

El bioclimatismo de BIQ no se circunscribe a métodos tradicionales asociados a la permacultura o al uso de materiales específicos, ni tampoco a técnicas de acondicionamiento térmico —como ocurre con el estándar de estanqueidad para reducir la pérdida energética Passivhaus—, sino que incorpora una planta de generación eléctrica a base de tanques de algas que generan energía.

Además de servirse de la técnica tradicional de conversión térmica de luz solar en función de la estación del año, la fachada explora una técnica comercialmente inédita: la conversión de la luz solar en biomasa, aprovechando el proceso de fotosíntesis de microalgas en el interior de biorreactores.

Además de producir energía para su consumo edificio, los tanques con microalgas de la fachada compensan las emisiones derivadas de la construcción, instalación y uso de la estructura («contenido energético») —la energía necesaria para garantizar la vida útil de un producto desde la materia prima hasta la gestión del desecho al fin de la vida útil—, convirtiendo CO2 en biomasa como cualquier otro organismo fotosintético.

Este proceso de generación energética —consistente en regular la transformación de energía lumínica en energía química estable, y de biomasa a electricidad—, tendría un coste de instalación y mantenimiento asumibles en edificios con cierta escala, explican los fabricantes. En el caso de BIQ, la instalación y mantenimiento asciende a 5 millones de euros, financiados por la oficina local de adaptación climática, IBA Hamburg.

Cuando la fachada del edificio regula, mejora y crea energía

Aplicado a gran escala, un esquema residencial a la vez asequible y capaz de crear la energía que consume a la par que logra compensar las emisiones absorbiendo CO2 suena, acaso, demasiado prometedor. ¿Qué ocurre con los detalles? La instalación, ¿funciona como promete?

Las fachadas sureste y sudoeste actúan como reactor biológico incorporan 200 metros cuadrados comprendiendo 129 «fotobiorreactores» que siguen mecánicamente la trayectoria solar.

Los fotobiorreactores, con 70 x 270 x 8 centímetros de dimensión e instalados en hileras, contienen microalgas en una solución de agua y aparecen sujetos a un marco metálico por los extremos superior e inferior, recordando el diseño de una pila.

El edificio residencial refrigerado con la sombra y la energía generada por tanques con microalgas se enmarca en una nueva corriente técnica en arquitectura que integra nuevos materiales, técnicas y métodos de producción energética en construcciones que imitan el comportamiento de la naturaleza (biomimesis): conscientes de que la pérdida energética en interiores pobremente aislados no es el único factor que determina el rendimiento medioambiental, este nuevo paradigma aboga por edificios con fachadas transpirables o permeables, imitando tejidos protectores en organismos vivos.

Gracias a la combinación de distintas «capas», cada una de ellas con una distinta estanqueidad, los edificios transpirables pueden beneficiarse de cubiertas que protegen (calentando o refrigerando en función de la hora y la estación) y, en ocasiones, generan energía, mientras una fachada interior protege del calor o de la intemperie.

Adaptando lenguajes de patrones a nuevos retos

Diseñados para proteger de la intemperie y de peligros objetivos del exterior, los edificios tradicionales se adaptaron al medio y la cultura donde evolucionaron: cabañas elevadas en lugares proclives a inundaciones o ataques de animales y vecinos hostiles; casas fortificadas creadas con un material abundante en la zona; edificios orientados a un patio interior para garantizar privacidad y seguridad en la vida grupal o familiar durante épocas de inestabilidad…

La arquitectura como disciplina ha evolucionado más allá de los ideales clásicos y con elementos funcionales y estéticos de origen tradicional, tal y como reflexiona Christopher Alexander en su ensayo Un lenguaje de patrones.

Materiales de la era industrial como madera de contrachapado, cemento, hierro o acero permitieron liberar la infraestructura de limitaciones propias del rendimiento de técnicas tradicionales, y la arquitectura moderna se benefició de diseños en que la honestidad del diseño y el uso se imponían a otras consideraciones, desde la ornamentación sin función estructural a las convenciones heredadas de realidades sociales y culturales pretéritas.

El ideal de la cabaña esencial permaneció vivo entre creadores y aficionados a los rincones domésticos dedicados al juego infantil, el bricolaje o el descanso introspectivo, incluyendo a los propios arquitectos.

Hoy, el recrudecimiento de acontecimientos de clima extremo, el difícil acceso a la primera vivienda y el reto climático influyen sobre el éxito de métodos de construcción y estándares de rendimiento energético, desde la modularidad prefabricada con herramientas que evolucionan y reducen costes con rapidez.

Vivienda modular: CNC vs. 3D (fabricación sustractiva vs. aditiva)

Como el resto de la industria influida por el diseño asistido por ordenador y la fabricación en serie, el sector de viviendas prefabricadas se debate en estos momentos sobre dos tipos de fabricación de prototipos y piezas con repercusiones dispares sobre el uso —y potencial malgasto— de materiales.

Las fresadoras de control numérico (CNC) son más asequibles y precisas que nunca, acercándose al taller doméstico de cualquier amateur con intención de experimentar a lo grande; sin embargo, este método de creación de piezas se basa en un esquema de fabricación sustractiva, malgastando un porcentaje de material más elevado que la fabricación aditiva, consistente en «imprimir» partes con las llamadas impresoras 3D.

Hasta ahora, la fabricación aditiva no había logrado crear modelos a escala para crear módulos de edificios prefabricados o unidades viables para crear estas partes (tales como «bloques constructivos» o ladrillos impresos). Estos métodos aditivos mejoran rápidamente y la fabricación aditiva parece tener futuro también en la obra civil y residencial, sobre todo en un momento en que incluso semanarios generalistas de gran tirada como The Economist dedican suplementos especiales al futuro de la economía circular, a sus retos e importancia estratégica.

Mientras la empresa finlandesa ZEN Robotics se abre paso especializándose en líneas de desensamblaje para recuperar material reutilizable entre escombros de construcción (ya se trate de metal, cartón, aglomerado, etc.), la empresa china Jiangsu LVHE se sirve de sensores para detectar materiales reutilizables entre desechos, dedicando los escombros restantes a la fabricación de ladrillos y otro material de construcción.

El contenido energético de las cosas

Empresas como la española Cosentino han aplicado con éxito técnicas similares en mercados adyacentes, abriendo el camino hacia métodos que reduzcan el impacto de una industria con elevadas emisiones debido al uso de cemento y otros materiales con un «contenido energético» elevado (como metales y polímeros de plástico).

Pero las nuevas tendencias en arquitectura no se centran únicamente en el uso de nuevas técnicas para transformar el rendimiento energético o la resistencia de materiales como la madera laminada CLT, capaz de convertirse en la estructura básica de edificios de varias plantas (e incluso rascacielos).

La madera laminada combina resistencia a la presión con un mejor rendimiento medioambiental al actuar como sumidero de CO2 (a diferencia de acero y cemento, cuya producción implica emisiones), aumentando la flexibilidad de la estructura y reduciendo dramáticamente su peso.

Una de las nuevas fronteras consiste en adaptar la «permeabilidad» de las técnicas tradicionales a las exigencias climáticas y medioambientales de las nuevas construcciones, explica Rachel Armstrong, profesora de arquitectura experimental de la Universidad de Newcastle en un artículo para Aeon.

Rendimiento energético, hermetismo y síndrome del edificio enfermo

Edificios de oficinas y residenciales han experimentado una evolución similar hacia estructuras herméticas, con casos especialmente eficientes como los demandados por estándares rigurosos que tratan de convertir esta estanqueidad en rendimiento energético, como la casa pasiva, un estándar propuesto por el Instituto de Arquitectura de Estados Unidos (AIA) que combina los preceptos de eficiencia energética del estándar Passivhaus con indicaciones propias de la arquitectura bioclimática.

Sin embargo, las construcciones herméticas y desconectadas del exterior han provocado un efecto mucho menos deseable que el aumento de la eficiencia energética: el síndrome del edificio enfermo, o SEE (SBS en sus siglas en inglés).

Esta patología, asociado sobre todo a la atmósfera controlada de edificios de oficinas (algunos de ellos emblemáticos por su simbología para la silueta de las grandes urbes), surge o se agrava a raíz de infecciones ambientales distribuidas a través de sistemas de refrigeración en espacios sin ventilación adecuada, y ha sido combatida con éxito por los constructores de casas pasivas con el uso de ventiladores para el filtrado de aire que mantienen una circulación ambiental óptima en el interior sin perder rendimiento térmico por estanqueidad.

El edificio y su entorno inmediato

Lo que ha podido solucionarse en viviendas con el estándar de casa pasiva resulta más complejo en grandes edificios. A menudo, el diseño de estas moles ha tenido en cuenta la instalación de complejos sistemas de refrigeración con una potencia y operativa a la que se ha llegado a partir de cálculos especulativos, y no a través de una concienzuda experimentación in situ; asimismo, muchos de estos edificios han sido diseñados para proyectar su estética, olvidando su impacto en un área de influencia que puede extenderse varias calles: los grandes edificios pueden transformar la incidencia de sol, corrientes de aire, lluvia, tráfico, ruido, presencia peatonal en la zona, etc.

El edificio en 20 Fenchurch Street, Londres, llevó a la portada de la prensa mundial a su renombrado arquitecto, Rafael Viñoly, debido al efecto de su fachada cóncava —con una envergadura de 25 plantas— sobre una calle adyacente sobre la que concentraba el sol reflejado en su superficie acristalada.

Mientras los nuevos inquilinos del edificio se aislaban en su sistema de climatización, a pie de calle los curiosos hacían demostraciones sobre la potencia del calor concentrado por el reflejo solar sobre su fachada, encendiendo fuegos para cocinar y achicharrando objetos.

Poco a poco, patologías que podrían haberse evitado con una integración más concienzuda del edificio en su entorno y una mayor permeabilidad de las condiciones en el interior, empiezan a detectarse antes de que sea demasiado tarde.

Persona, edificio, entorno: sistemas e interdependencia

Una de las claves, esgrime Rachel Amstrong en su artículo para Aeon, consiste en recuperar los preceptos de la arquitectura atenta a su contexto, en la que el edificio y su interior son parte de un sistema de interrelaciones (tesis ya sostenidas en distinto grado por la permacultura o incluso la arquitectura orgánica de mediados del siglo XX).

A finales los años 70, coincidiendo con la repentina concienciación sobre la eficiencia energética a raíz de la crisis del petróleo de 1973, florecieron algunas iniciativas bioclimáticas como la que llevó a la Administración de Jimmy Carter a promover la instalación la instalación de paneles solares (1979).

En este contexto, surgió el New Alchemy Institute (hoy Green Center de Cape Cod, Massachusetts), una iniciativa a pequeña escala para, explica Armstrong, «reconcebir los espacios de construcción como parte integrante de un ecosistema humano capaz de sostenerse a sí mismo».

En el nuevo esquema promovido entonces por este instituto, aparecían elementos como energía solar, agricultura orgánica y acuacultura en torno a viviendas capaces de mejorar colaborando con su entorno inmediato. Recursos como el ecléctico fanzine Whole Earth Catalog, en California, o el ensayo Permaculture One, firmado por Bill Mollison y David Holmgren, influyeron sobre la experimentación en arquitectura bioclimática y «transpirable».

En paralelo, Paolo Soleri, antiguo alumno de Frank Lloyd Wright, erigía en Arizona su idea de ciudad-edificio autosuficiente, o arcología, bajo el nombre de Arcosanti. Eran años en que ingenuidad y experimentación relativizaban la importancia de mecanismos indispensables en la actualidad, tales como rondas de capital riesgo y patrocinadores de envergadura.

Materiales y sistemas para viviendas sostenibles

Comunidades como el Centro CERES de Melbourne, Australia, donde Bill Mollison trabajó en sus últimos años (y donde Kirsten y yo mismo pudimos saludarlo, lo que dejaría el pequeño legado de la fotografía que acompaña a su perfil en Wikipedia, así como esta fotogalería), aplicaron ideas a escala local replicadas luego en otros puntos, gracias a la labor de Masanobu Fukuoka (agricultura), Brad Lancaster (recuperación de agua: ver vídeo de Kirsten Dirksen) y otros expertos en disciplinas relacionadas con hábitats humanos.

Cuatro décadas más tarde, el trabajo de estos pioneros y la inspiración de técnicas del pasado y de otras culturas aportan lecciones que, combinadas con nuevas tecnologías, podrían transformar el comportamiento de edificios y urbanismo. Surgen firmas que crean al fin lo prometido durante los años de la supuesta «innovación verde» que nunca llegó del todo, o no lo hizo a la escala necesaria: productos de construcción a base de micelios (hongos), ladrillos «cultivados» a base de microorganismos, los primeros edificios que, como la mencionada Casa BIQ en Hamburgo, no se conforman con una epidermis bioclimática y permeable, sino que producen energía y, a la par, reducen emisiones…

Son los primeros pasos de un tipo de arquitectura y urbanismo capaces de hacer realidad una visión y experimentación con una raigambre rica y capaz de adaptarse a materiales y condiciones de distintos entornos.

Rachel Armstrong finaliza su artículo volviendo a la idea de crear edificios que se comporten como sistemas que aprenden de su contexto, capaces de equilibrar la necesidad funcional (servir correctamente para el uso cotidiano) estética y ambiental.

Comportamiento pasivo (estanqueidad, ventilación, materiales, volumetría, orientación) y adaptación al medio bajo demanda (en función del uso, la estación, la hora del día y otras funciones programables), pueden ponerse al servicio del siguiente paso: mejorar el entorno inmediato y, de un modo difícilmente mesurable a corto plazo, lograr un cambio urbanístico y climático de calado, usando técnicas para generar energía y convertir cualquier material en parte integrante de una economía circular, además de mejorar la calidad del aire interior ante retos como la contaminación urbana, los materiales tóxicos o la falta de ventilación en espacios herméticos (en casos severos, origen del síndrome del edificio enfermo).

Futuro

El proyecto Living Architecture (LIAR), financiado parcialmente por la UE, explora cómo mejorar diseños de arquitectura semi-permeable e integradora de sistemas de retroalimentación del entorno tales como la instalación de biorreactores en lavabos, cocinas y espacios comerciales: paredes y otras superficies infrautilizadas pueden convertirse en biorreactores capaces de albergar microalgas (en lugares con acceso lumínico) o bacterias anaeróbicas.

Los biorreactores de bacterias transformarían biomasa electricidad y agua purificada; los contenedores de microalgas añadirían la capacidad de producir alimentos y mejorar el ambiente; y un tercer tipo, los biorreactores sintéticos, crearía alimentos fermentados y/o alcohol a partir de materia orgánica.

Por sus características físicas y estéticas, los biorreactores pueden erigirse en un productivo complemento a fachadas y espacios comunes en grandes instalaciones, o incluso como separador de estancias y ambientes en oficinas y viviendas.

¿Es viable concebir viviendas con fachadas y superficies supletorias alojando biorreactores que regulan el clima, generan energía, compensan emisiones, purifican agua y aire o producen alimentos y bebidas? ¿Podría un esquema similar interesar a propietarios y empresas, que se encargarían de mantener y gestionar excedentes productivos?

¿Cuánto costaría crear viviendas, oficinas y edificios públicos que se comportan como un sistema dentro del espacio circundante, usan materiales compatibles con una economía circular y no sólo reducen el impacto, sino que mejoran su contexto con menos CO2 y partículas contaminantes, más autosuficiencia energética y alimentación «de la pared de la cocina a la mesa»?