Tại Venice Architecture Biennale 2025, một dự án kiến trúc biophilic đột phá mang tên Picoplanktonics (tạm dịch: sinh vật phù du) đang thu hút sự chú ý của công chúng khi sử dụng các cấu trúc sinh học in 3D chứa vi khuẩn sống với hình thù giống sinh vật ngoài hành tinh đang vươn lên từ các hồ nước cạn để hấp thụ carbon dioxide (CO2) trong không khí. Đây là tác phẩm của Living Room Collective, một nhóm nghiên cứu do nhà thiết kế sinh học Andrea Shin Ling dẫn dắt, được Ủy ban Nghệ thuật Canada tài trợ.
Gian triển lãm Canada tại Venice Architecture Biennale 2025 trưng bày các cấu trúc được bao phủ bởi vi khuẩn lam cô lập carbon từ không khí thông qua quá trình quang hợp và tạo xi măng sinh học.
Từ trái sang phải là Nicholas Hoban, Clayton Lee, Andrea Shin Ling và Vincent Hui – các thành viên của Living Room Collective.
Đại diện của nhóm, kiến trúc sư và nhà thiết kế sinh học Andrea Shin Ling giải thích rằng họ đã kết hợp hai quá trình chuyển hóa cổ xưa: quang hợp và phối trộn xi măng sinh học. Trong đó, vi khuẩn lam (cyanobacteria) – một trong những nhóm vi khuẩn cổ xưa nhất trên hành tinh, là thành phần đóng vai trò chủ chốt. Đây là loài thủy sinh có khả năng cố định đạm và tự quang hợp. Ngoài ra, nó được cho là đã đóng vai trò quan trọng trong “Sự kiện Oxy hóa lớn” cách đây 2,4 tỷ năm, biến đổi bầu khí quyển từ môi trường giàu CO2 thành môi trường giàu O2 nhờ khả năng quang hợp.
Những cấu trúc uốn lượn bản lớn được đặt trong các hồ nước có chứa hóa chất.
Những cấu trúc nhỏ hơn được trưng bày trong các hộp kính. Nhóm nghiên cứu muốn thông qua ý tưởng này để tìm ra khả năng tái tạo hoặc phục hồi từ những bộ phận bị hư hại hoặc đã chết.
Bên cạnh đó, vi khuẩn lam còn có khả năng tạo xi măng sinh học – quá trình hấp thụ CO2 từ không khí và biến nó thành các khoáng chất rắn như cacbonat. Các khoáng chất này hoạt động như một loại xi măng, giúp lưu trữ carbon vĩnh viễn và không thoát vào khí quyển.
Trước khi đưa đến Venice, các cấu trúc biophilic này được chế tạo tại phòng thí nghiệm của ETH Zürich. Điều đặc biệt là Living Room Collective đã truyền vi khuẩn lam sống vào cấu trúc ngay từ giai đoạn in 3D, thay vì thêm vào sau. Các nhà nghiên cứu phải cung cấp đủ ánh sáng, độ ấm và độ ẩm để vi khuẩn phát triển, sinh sôi và dần làm cứng các bản in. Andrea Shin Ling chia sẻ: “Ý tưởng của chúng tôi là để vi khuẩn hợp tác trong quy trình chế tạo do con người khởi xướng. Với sự chăm sóc của chúng ta, chúng có thể tiếp tục và hoàn thành quá trình đó (trong trường hợp này là làm cứng các cấu trúc in mà chúng đang sống).”
Quá trình tạo xi măng sinh học tạo ra sự tích tụ khoáng chất và có thể tự phục hồi dưới các điều kiện thuận lợi sau những giai đoạn suy thoái.
Để đảm bảo vi khuẩn lam phát triển thuận lợi, các yếu tố như ánh sáng, độ ẩm và nhiệt độ bên trong gian triển lãm đã được điều chỉnh phù hợp. Đồng thời, hóa chất cũng được thêm vào các hồ nước nông để mô phỏng môi trường nước biển. Trong suốt thời gian diễn ra triển lãm Biennale, sắp đặt sẽ tiếp tục được chăm sóc và châm nước nước, qua đó minh họa cách con người và các cấu trúc sống có thể cùng tồn tại và tương hỗ lẫn nhau.
Khối kiến trúc biophilic thường xuyên được chăm sóc và tưới nước để duy trì sự sống của vi khuẩn lam.
Trong Picoplanktonics, Living Room Collective làm việc với vi khuẩn như một thành phần sống của hệ thống vật liệu. Chúng có khả năng phát triển và chết đi trong các cấu trúc sinh học in 3D, và quần thể vi khuẩn có thể tự phục hồi dưới các điều kiện thuận lợi sau những giai đoạn suy thoái. “Ví dụ, một bản in sinh học có thể bị khô nếu không khí quá khô trong tuần đó, và nhiều vi khuẩn sẽ chết. Nhưng vì hệ thống có khả năng tái tạo, quần thể vi khuẩn có tiềm năng tự phục hồi khi các điều kiện thuận lợi trở lại và sau đó tiếp tục công việc cô lập carbon của chúng,” Andrea Shin Ling giải thích.
Các cấu trúc cát chứa một chất kết dính sinh học (giống như keo) và vi khuẩn lam. Mặc dù quá trình tạo khoáng chất để liên kết cát diễn ra rất chậm, nhưng theo thời gian, các cấu trúc này sẽ dần dần cứng hơn khi chúng hấp thụ thêm carbon nhờ vi khuẩn lam.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm cũng gặp phải các mẫu vi khuẩn yếu, bị hao mòn hoặc bị oxy hóa quá mức. Tuy nhiên, với sự chăm sóc, vi khuẩn lam sống đã có thể tự phục hồi trở lại trạng thái khỏe mạnh. Đây chính là điều mà Andrea Shin Ling muốn nói khi mô tả thiết kế tái tạo – nó tập trung vào tiềm năng của các hệ thống vật liệu sinh học có tính động và khả năng phục hồi. Nhà thiết kế sinh học cũng chỉ ra rằng khả năng phản ứng của chúng cũng có thể tạo ra những tình huống không mong muốn. Vì vậy, phần lớn dự án là cố gắng hiểu điều gì đang gây ra những tình huống này và giám sát các điều kiện và quá trình để họ có thể ứng xử phù hợp.
Living Room Collective đặt mục tiêu khám phá thêm tiềm năng của thiết kế biophilic vào đời sống.
Thực hiện: Thiên Thư | Theo: designboom | Ảnh: Valentina Mori
Xem thêm
Biophilic Design – Lịch sử kiến trúc xanh kết nối với thiên nhiên
Thiết kế biophilic: Gắn kết con người và thiên nhiên
Phát triển công trình xanh – Chìa khóa tiến đến Net Zero Carbon
