Alle Gebäude heutzutage haben etwas gemeinsam: Sie sind mit viktorianischen Technologien gebaut. Dies beinhaltet technische Zeichnungen, industrielle Fertigung und Montage mittels Arbeiterteams. All dieser Aufwand resultiert in einem inaktiven Objekt. Und das bedeutet, dass es einen einseitigen Transfer von Energie von unserer Umwelt hin zu unseren Häusern und Städten gibt. Das ist nicht nachhaltig. Ich glaube, dass nur die Verbindung mit der Natur es uns ermöglichen wird, wirklich nachhaltige Häuser und Städte zu bauen, und nicht, indem wir diese von ihr isolieren.
All buildings today have something in common. They're made using Victorian technologies. This involves blueprints, industrial manufacturing and construction using teams of workers. All of this effort results in an inert object. And that means that there is a one-way transfer of energy from our environment into our homes and cities. This is not sustainable. I believe that the only way that it is possible for us to construct genuinely sustainable homes and cities is by connecting them to nature, not insulating them from it.
Nun, um das zu tun, brauchen wir die richtige Art von Sprache. Lebende Systeme sind in ständiger Konversation mit der natürlichen Welt, durch eine Reihe chemischer Reaktionen, auch Stoffwechsel genannt. Das ist der Übergang von einer Gruppe von Substanzen in eine andere, entweder durch Produktion oder Absorption von Energie. Und auf diese Weise machen lebende Materialien auf nachhaltige Weise das Beste aus ihren lokalen Ressourcen. Also interessiere ich mich für den Gebrauch von stoffwechselnden Materialien für die Anwendung in der Architektur. Aber die existieren noch nicht. Also muss ich sie herstellen.
Now, in order to do this, we need the right kind of language. Living systems are in constant conversation with the natural world, through sets of chemical reactions called metabolism. And this is the conversion of one group of substances into another, either through the production or the absorption of energy. And this is the way in which living materials make the most of their local resources in a sustainable way. So, I'm interested in the use of metabolic materials for the practice of architecture. But they don't exist. So I'm having to make them.
Ich arbeite zusammen mit dem Architekten Neil Spiller an der Bartlett-Architekturschule. Wir kooperieren mit internationalen Forschern, um diese neuen Materialien von einem Bottom-up-Ansatz her zu erzeugen. Das heißt, wir erzeugen sie von Grund auf neu. Einer unserer Mitarbeiter ist der Chemiker Martin Hanczyc, und der ist wirklich am Übergang von inaktiver zu belebter Materie interessiert. Nun, das ist genau die Art Prozess, an der ich interessiert bin, wenn wir über nachhaltige Materialien nachdenken.
I'm working with architect Neil Spiller at the Bartlett School of Architecture, and we're collaborating with international scientists in order to generate these new materials from a bottom up approach. That means we're generating them from scratch. One of our collaborators is chemist Martin Hanczyc, and he's really interested in the transition from inert to living matter. Now, that's exactly the kind of process that I'm interested in, when we're thinking about sustainable materials.
Martin hier arbeitet also mit einem System namens Protozelle. Alles, was es ist - und das ist wie Zauberei, ist eine kleine fetthaltige Tasche mit einer chemischen Batterie. Und sie hat keine DNA. Diese kleine Tasche ist fähig, sich selbst zu lenken, auf eine Weise, die man nur als lebendig beschreiben kann. Sie kann sich in ihrer Umwelt umher bewegen. Sie kann chemischen Gradienten folgen. Sie kann komplexe Reaktionen durchmachen, von denen einige erfreulicherweise architektonisch sind. Hier, bitte schön, dies sind also Protozellen, die ihre Umwelt gestalten. Wir wissen noch nicht, wie sie das machen. Hier ist eine Protozelle, die energisch ihre Haut abstößt. Das sieht wie eine Art chemischer Geburt aus. Dies ist ein gewaltsamer Vorgang.
So, Martin, he works with a system called the protocell. Now all this is -- and it's magic -- is a little fatty bag. And it's got a chemical battery in it. And it has no DNA. This little bag is able to conduct itself in a way that can only be described as living. It is able to move around its environment. It can follow chemical gradients. It can undergo complex reactions, some of which are happily architectural. So here we are. These are protocells, patterning their environment. We don't know how they do that yet. Here, this is a protocell, and it's vigorously shedding this skin. Now, this looks like a chemical kind of birth. This is a violent process.
Hier haben wir eine Protozelle dazu gebracht, Kohlendioxyd aus der Atmosphäre zu extrahieren und es wieder in Kohlenstoff zu wandeln. Und das ist die Hülse um die Fettkugel. Sie sind ziemlich zerbrechlich. Wir haben dort also bloß einen Teil davon. Was wir also versuchen, ist, diese Technologien für Bottom-Up-Ansätze in der Architektur zu fördern, im Gegensatz zu den heutigen viktorianischen Top-down-Methoden, welche dem Stoff eine Struktur aufbürden. Das kann energetisch nicht vernünftig sein.
Here, we've got a protocell to extract carbon dioxide out of the atmosphere and turn it into carbonate. And that's the shell around that globular fat. They are quite brittle. So you've only got a part of one there. So what we're trying to do is, we're trying to push these technologies towards creating bottom-up construction approaches for architecture, which contrast the current, Victorian, top-down methods which impose structure upon matter. That can't be energetically sensible.
Also, Bottom-up-Materialien existieren heute schon. Sie sind seit Urzeiten in der Architektur in Gebrauch. Wenn man durch Oxford geht, wo wir heute sind, und einen Blick auf die Ziegelbauten wirft, was ich in den letzten paar Tagen mit Vergnügen getan habe, sieht man, dass viele davon aus Kalkstein sind. Und wenn man noch genauer hinschaut, sieht man kleine Hülsen in diesem Kalkstein und kleine Skelette, die aufeinander gestapelt sind. Und dann sind sie über Millionen Jahre hinweg fossiliert.
So, bottom-up materials actually exist today. They've been in use, in architecture, since ancient times. If you walk around the city of Oxford, where we are today, and have a look at the brickwork, which I've enjoyed doing in the last couple of days, you'll actually see that a lot of it is made of limestone. And if you look even closer, you'll see, in that limestone, there are little shells and little skeletons that are piled upon each other. And then they are fossilized over millions of years.
Ein Kalksteinblock an sich ist nicht besonders interessant. Er sieht schön aus. Aber stellen Sie sich die Eigenschaften dieses Blocks vor, wenn seine Oberflächen tatsächlich in Konversation mit der Atmosphäre wären. Sie könnten vielleicht Kohlendioxyd aufnehmen. Würde das dem Kalksteinblock neue Eigenschaften verleihen? Nun, mit Sicherheit. Er könnte vielleicht in der Lage sein zu wachsen. Er könnte sich selbst reparieren und sogar auf dramatische Veränderungen in seiner unmittelbaren Umwelt reagieren.
Now a block of limestone, in itself, isn't particularly that interesting. It looks beautiful. But imagine what the properties of this limestone block might be if the surfaces were actually in conversation with the atmosphere. Maybe they could extract carbon dioxide. Would it give this block of limestone new properties? Well, most likely it would. It might be able to grow. It might be able to self-repair, and even respond to dramatic changes in the immediate environment.
Also, Architekten sind niemals nur mit einem Block eines interessanten Materials zufrieden. Sie denken groß, okay? Wenn wir also die Erweiterung stoffwechselnder Materialien erwägen, können wir über ökologische Eingriffe nachdenken, wie etwa die Wiederherstellung von Atollen, oder die Rückgewinnung von Stadtteilen, die durch Wasser beschädigt wurden. Eines dieser Beispiele wäre natürlich die historische Altstadt von Venedig. Nun hat Venedig, wie Sie wissen, eine stürmische Beziehung zum Meer und ist auf Holzpfählen gebaut. Also haben wir einen Weg erdacht, der es der Protozellentechnologie, mit der wir arbeiten, ermöglicht, Venedig auf nachhaltige Weise zurückzugewinnen. Und dem Architekten Christian Kerrigan sind eine Reihe von Entwürfen eingefallen, die uns zeigen, wie man möglicherweise ein echtes Kalksteinriff unter der Stadt anbauen könnte.
So, architects are never happy with just one block of an interesting material. They think big. Okay? So when we think about scaling up metabolic materials, we can start thinking about ecological interventions like repair of atolls, or reclamation of parts of a city that are damaged by water. So, one of these examples would of course be the historic city of Venice. Now, Venice, as you know, has a tempestuous relationship with the sea, and is built upon wooden piles. So we've devised a way by which it may be possible for the protocell technology that we're working with to sustainably reclaim Venice. And architect Christian Kerrigan has come up with a series of designs that show us how it may be possible to actually grow a limestone reef underneath the city.
Das hier ist also die Technologie, die wir heute haben. Dies ist unsere Protozellentechnologie, die, wie ihre Kalksteinvorfahren, quasi eine Hülse fertigt und sie in einer sehr komplexen Umwelt gegen natürliche Materialien ablegt. Wir prüfen Kristallgitter, um diesen Verbindungsprozess zu erkennen. Nun, das ist sehr interessant. Wir wollen nicht einfach überall Kalk in die hübschen Kanäle schütten. Wir müssen ihn vielmehr dazu bringen, sich kreativ um die Holzpfähle herum zu gestalten.
So, here is the technology we have today. This is our protocell technology, effectively making a shell, like its limestone forefathers, and depositing it in a very complex environment, against natural materials. We're looking at crystal lattices to see the bonding process in this. Now, this is the very interesting part. We don't just want limestone dumped everywhere in all the pretty canals. What we need it to do is to be creatively crafted around the wooden piles.
Sie sehen an diesen Schaubildern, dass sich die Protozelle tatsächlich vom Licht weg und zu den dunklen Fundamenten hin bewegt. Wir haben dies im Labor beobachtet. Diese Protozelle kann sich tatsächlich vom Licht wegbewegen. Oder auch umgekehrt. Man muss nur die richtige Spezies wählen. Damit diese nicht bloß als eine Einheit existieren, konstruieren wir sie sozusagen chemisch. Und hier haben wir also die Protozellen, wie sie ihren Kalkstein sehr gezielt um die Fundemente von Venedig herum ablegen und sie so praktisch versteinern.
So, you can see from these diagrams that the protocell is actually moving away from the light, toward the dark foundations. We've observed this in the laboratory. The protocells can actually move away from the light. They can actually also move towards the light. You have to just choose your species. So that these don't just exist as one entity, we kind of chemically engineer them. And so here the protocells are depositing their limestone very specifically, around the foundations of Venice, effectively petrifying it.
Nun, das wird nicht von heute auf morgen geschehen. Es wird eine Weile brauchen. Die Abstimmung und Beobachtung dieser Technologie wird Jahre brauchen, bis wir sie so weit haben, sie von Fall zu Fall an den am schwersten beschädigten und belasteten Gebäuden Venedigs auszutesten. Doch während die Gebäude allmählich repariert werden, werden wir die Anlagerung eines Kalksteinriffs unter der Stadt beobachten können. Eine Anlagerung an sich ist ein riesiges Spülbecken für Kohlenstoffdioxyd. Sie wird aber auch die heimische Meeresökologie anlocken, die in dieser Architektur ihre eigenen ökologischen Nischen finden wird.
Now, this isn't going to happen tomorrow. It's going to take a while. It's going to take years of tuning and monitoring this technology in order for us to become ready to test it out in a case-by-case basis on the most damaged and stressed buildings within the city of Venice. But gradually, as the buildings are repaired, we will see the accretion of a limestone reef beneath the city. An accretion itself is a huge sink of carbon dioxide. Also it will attract the local marine ecology, who will find their own ecological niches within this architecture.
Das ist also wirklich interessant. Jetzt haben wir eine Architektur, die eine Stadt auf sehr direkte und unmittelbare Weise mit der natürlichen Welt verbindet. Doch das vielleicht Aufregendste dabei ist, dass die Triebkraft für diese Technologie überall verfügbar ist. Dies ist irdische Chemie. Wir alle haben sie. Was bedeutet, dass diese Technologie sowohl für Entwicklungsländer wie auch für Länder der Ersten Welt geeignet ist. Also, zusammengefasst erzeuge ich stoffwechselnde Materialien als Gegengewicht zu viktorianischen Technologien und entwerfe Architekturen mittels eines Bottom-up-Ansatzes.
So, this is really interesting. Now we have an architecture that connects a city to the natural world in a very direct and immediate way. But perhaps the most exciting thing about it is that the driver of this technology is available everywhere. This is terrestrial chemistry. We've all got it, which means that this technology is just as appropriate for developing countries as it is for First World countries. So, in summary, I'm generating metabolic materials as a counterpoise to Victorian technologies, and building architectures from a bottom-up approach.
Zweitens haben diese stoffwechselnden Materialien einige Merkmale von lebenden Systemen, was bedeutet, dass diese in ähnlicher Weise agieren können. Sie werden innerhalb der Anwendung in der Architektur vermutlich viele verschiedene Formen und Funktionen annehmen. Und letztens: Vielleicht wird es für einen Beobachter in der Zukunft, der eine schöne Struktur in der Umwelt bewundert, unmöglich sein, zu unterscheiden, ob diese durch einen natürlichen oder künstlichen Prozess geschaffen wurde. Danke. (Applaus)
Secondly, these metabolic materials have some of the properties of living systems, which means they can perform in similar ways. They can expect to have a lot of forms and functions within the practice of architecture. And finally, an observer in the future marveling at a beautiful structure in the environment may find it almost impossible to tell whether this structure has been created by a natural process or an artificial one. Thank you. (Applause)