Manngerðar hraunborgir

Hvað ef mannvirki myndu spretta upp úr jarðlögunum eða verða til fyrir tilstilli veðurfarsins á því svæði þar sem þau eru staðsett? Hvað ef byggingar framtíðarinnar yrðu til úr þeim efnum sem til staðar eru og umbreyttust í krafti þeirrar orku og þeirra auðlinda sem finna má í nánasta umhverfi þeirra? Hvernig litu náttúrulegustu mannvirki jarðar út, laus við skaðlega námuvinnslu og óendurnýtanlega orkuöflun?“ Þetta eru spurningar sem Arnhildur og Arnar varpa fram í tengslum við verkefni sitt Hraunmyndanir (e. Lavaforming).

Eldgos er hafið í Geldingadal við Fagradalsfjall á Reykjanesskaga. Átta hundruð ár eru síðan síðast gaus á Reykjanesskaganum. Það er því ekki ólíklegt að nýtt eldgosatímabil sé hafið á svæðinu. Páll Einarsson jarðeðlisfræðingur sagði í samtali við Morgunblaðið að við mættum búast við því á næstu tvö til þrjú hundruð árum yrðu fleiri eldgos en hafa verið á síðustu öldum.

Hraunflæði hefur mótað landslag í milljarða ára, en á manntíma hefur hraun verið eyðileggjandi afl. Basískt hraunflæði getur innihaldið nóg byggingarefni fyrir grunnstoðir heillar borgar sem myndi rísa á nokkrum vikum. Hljómar ef til vill eins og fjarstæðukennd framtíðarsýn, en erum við kannski komin á þann stað, með tilliti til loftslagsbreytinga að við neyðumst til að ímynda okkur heim sem lítur öðruvísi út en sá sem við þekkjum, þar sem notast er við aðrar aðferðir og hugmyndafræði? Arnhildur, sem stofnaði stofuna s.ap arkitektar, vinnur ásamt teymi sínu að hefðbundnum arkitektaverkefnum, en einnig tilraunakenndari verkefnum eins og þessu. Þar koma börnin hennar inn í teymið, Arnar Skarphéðinsson sem stundar nám við Listaháskóla Íslands og Björg Skarphéðinsdóttir sem er fatahönnuður og grafískur miðlari. Nýlega varð Katerina Blahutova arkitekt hluti af teyminu. Með verkefni þeirra, Hraunmyndunum, vonast þau til þess að varpa nýju ljósi á mannvirkjagerð á tímum loftslagsbreytinga og hvernig hægt er að nýta byggingarefni sem nú þegar er til staðar á hverjum stað fyrir sig. Verkefnið hlaut nýverið styrk frá ferðamála-, iðnaðar- og nýsköpunarráðherra.

Umhverfisvottanir og kolefnisspor mannvirkjagerðar

Kolefnisfótspor mannvirkjagerðar er um 40% af heildarlosun koltvíoxíðs í heiminum, þar af er 9% vegna sementsframleiðslu, samt eykst bæði eftirspurn og framleiðsla á steypu í heiminum með ári hverju. Arnar hefur rannsakað þetta sérstaklega í námi sínu við Listaháskólann og segir umhverfisvottanir bygginga stórt skref í rétta átt. Að þær hafi góð áhrif á framkvæmd og rekstur þeirra bygginga sem eru vottaðar en enn þá vanti mikið upp á að tekið sé á raunverulegum vanda tengdum loftslagsmálum.

„Ef öll hús í dag væru byggð eftir ströngustu núverandi umhverfisvottunum og kröfum myndu þær framkvæmdir samt hafa þau áhrif á loftslagið að það mundi hitna um að minnsta kosti 3-5° gráður,“ segir Arnar.

Sem dæmi um þetta nefnir Arnar Bloomberg-bygginguna í London. Sú bygging er með hæstu mögulegu BREEAM-vottun í heimi þótt hún innihaldi mikið magn af innbundnu kolefni. BREEAM er eitt þekktasta vistvottunarkerfi í heiminum og er ein af þeim umhverfisvottunum sem notaðar eru í Evrópu. Vottunarkerfið hvetur bæði til sjálfbærrar byggingarhönnunar sem og vistvænnar stjórnunar á verk- og rekstrartíma.

Markmið milliríkjanefndar Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar, IPCC, er að halda hlýnun jarðar undir 1,5° mörkum. Samkvæmt skýrslu og rannsóknum vísindamanna myndi meiri hækkun hafa gríðarlegar hörmungar í för með sér.

„Vandamálið er að flestar umhverfisvottanir bygginga líta mest til rekstrartengds koltvíoxíðs í byggingum [e. operational carbon]. Það er sú losun sem verður gegnum rekstur byggingarinnar allan hennar líftíma, sem getur verið allt að 100 ár í einhverjum tilfellum. Þessi losun, af því hún er mæld yfir langan tíma, er því meirihluti af heildarkoltvíoxíðlosun byggingar,“ segja Arnhildur og Arnar. Þau segja jafnframt að rekstrartengt koltvíoxíð sé frekar einfalt að mæla. Því sé í flestum löndum nú þegar stýrt af reglukerfi byggingariðnaðarins og yfirvalda með auknum kröfum um einangrunargildi, orkuramma og fleira. „Í mörgum tilfellum er hægt að minnka þennan hluta kolefnisspors bygginga umtalsvert. Jafnvel niður í mælanlegt núll ef vandað er til verka. Það er hins vegar hluti hins innbundna koltvíoxíðs sem skiptir okkur máli núna þótt það sé minna hlutfall af heildinni en rekstrartengt koltvíoxíð. Innbundið koltvíoxíð er sú mengun sem við losum við byggingarframkvæmdina og hefur áhrif á loftslag plánetunnar í dag,“ segja Arnhildur og Arnar.

Innbundið koltvíoxíð verður til í framleiðsluferli efna, t.d. steypu, við orkunotkun framleiðslu þeirra, efnahvörf og flutning. Mest af innbundnu koltvíoxíði er að finna í burðarkerfi steyptra bygginga. Það getur reynst erfitt að mæla losunina en það er gert með aðferðum eins og vistferlisgreiningu (LCA) en ónákvæmni gagna og mismunandi upplýsingar frá framleiðendum hráefna geta gert hana ónákvæma. „En það er í þessum hluta losunarinnar sem stærstu tækifærin eru til að minnka kolefnisfótspor bygginga núna strax og koma þannig í veg fyrir frekari hækkun hitastigs jarðar. Til þess að það sé hægt þarf að breyta flutningskerfum og framleiðsluferlum um allan heim,“ segja Arnhildur og Arnar.

Varpa ljósi á grænþvott og galla í kerfunum

Arnar segir að vandamálið sé að núverandi efnahagskerfi hefur ekki svigrúm fyrir þær breytingar sem nauðsynlegar eru til að sporna við vandanum. Þess vegna verða til vottanir og langtímaloforð frá stjórnmálamönnum sem eru oft ekki mælanleg eða of langt inni í framtíðinni og því erfitt að framfylgja. „Við erum því í miðju blekkingartímabili þegar kemur að loftslagsmálum vegna þess að enginn viðurkennir vonleysi stöðunnar sem við erum í. Kannski er þetta vegna þess að okkur finnst auðveldara að ímynda okkur heimsenda frekar en að breyta kerfum,“ segir Arnar. Hann segir jafnframt ólíklegt að miklar breytingar verði á stórum kerfum og framleiðsluaðferðum á næstu árum og því einnig ólíklegt að við komumst hjá frekari loftslagsbreytingum. „Þetta verður til þess að við þurfum að bregðast við og hanna mannvirki og borgir sem geta tekist á við öfgafullt veðurfar, hækkandi sjávarmál og straum flóttafólks af hættusvæðum án frekari eyðileggingar náttúruauðlinda,“ segir Arnar.

Nota hraunrennsli til að móta mannvirki og heilar borgir

Hraunmyndana-verkefnið hefur ákveðinn samhljóm og tengingu við hugmyndir sem voru rannsakaðar á 7. og 8. áratugunum af ítölsku arkitektastofunni Superstudio. Stofan vann ýmis óhefðbundin verkefni upp úr 1970 sem voru innblásin af vísindaskáldskap í bókmenntum og kvikmyndum sem sýna ný samfélög, heima og mannvirki í óhefðbundnum aðstæðum. Superstudio varpaði útópískum eða distópískum hugmyndum fram með teikningum auk þess að framleiða kvikmyndir sem höfðu það markmið að vekja athygli á skaðlegum áhrifum mannvirkjagerðar á náttúruna.

„Á svipaðan hátt snýst hugmyndin á bak við Hraunmyndanir um að líta fram hjá gildandi kerfum eins mikið og hægt er. Þ.e.a.s. peningakerfum, framleiðslukerfum, flutningakerfum og húsnæðiskerfum og kanna hvernig þannig mannvirki gætu litið út. Markmiðið er að sýna hugmyndir þar sem notast er við efni, sem enginn á, eins og hraun,“ segja Arnhildur og Arnar.

Hraun er efni sem kemur upp úr jörðinni með reglulegu millibili í miklu magni. Þegar það kólnar býr það náttúrulega til landslag eins og hella, steinmyndanir sem líta út eins og veggir, og breiður af hraunhellum, sem líta út eins og steyptar stéttir eða bílastæði. Í kringum 400 rúmkílómetrar af hrauni hafa í heildina komið upp í eldgosum á nútíma á Íslandi, þar af 26 á Reykjanesskaganum, að því er fram kemur í BS-ritgerð Daníels Páls Jónassonar í landfræði frá Háskóla Íslands. Í kringum Bláfjöll er dæmi um að hraun hafi runnið í hraunstafla milli fjalla sem ná allt að 100-200 metra þykkt en það eru fjöllin sem hafa afmarkað og stýrt flæði þess.

Þótt gosið í Fagradalsfjalli sé talið lítið og vísindamenn á einu máli um þetta sé heppilegasti staðurinn fyrir hraungos þá gæti þetta verið upphafið að tímabili þar sem nokkur gos gætu orðið. Þorvaldur Þórðarson eldfjallafræðingur segir í viðtali við Sigríði Hagalín Björnsdóttur í sjónvarpsþættinum Kveikur, að það væri mjög gott fyrir okkur að þekkja eldgosasögu svæða aðeins betur og taka tillit til hennar þegar við skipuleggjum byggðir.

„Borgir framtíðarinnar munu ekki líta út eins og borgir í dag“

Hraunmyndir er saga af atburðarás sem gerist í fortíð, nútíð og framtíð. „Með því að tengja söguna við jarðfræðilega tímalínu er einnig hægt að kanna ýmsar þverfaglegar tengingar og tækniþróun. Þess vegna skiptum við verkefninu í þrjá hluta,“ segja Arnhildur og Arnar.

Fyrsti hluti, fortíðin, byggir á eldgosinu í Holuhrauni árin 2014-2015. Í þeim hluta er notast við skáldaða atburðarás þar sem tilraunir voru gerðar með varnarveggi til að stýra hraunrennslinu. Því var svo beint að framleiðslustöðvum sem mótuðu hraunið í form og úr þeim voru gerðar byggingareiningar. Í þessum hluta verkefnisins á að sýna bæði mistök og velheppnaðar tilraunir.

Annar hluti gerist í nútímanum og er staðsettur við Keili árið 2021 þar sem ógn stafar af mannvirkjum og vegum vegna hraunrennslis. Reynslan frá tilraunum við Holuhraun er nýtt til að stjórna stærra hraunrennsli. Stór mót og varnarveggir eru sett upp og notuð til að stýra hraunrennslinu í tvo mismunandi farvegi. Sá fyrri er nálægt upptökum gossins þar sem hraunrennslinu er stýrt í tvær flatar rennur og það mótað í brautir fyrir nýjan aðalflugvöll á Íslandi, staðsettan nálægt Hvassahrauni. Hinn hluti hraunrennslisins flæðir áfram að núverandi Reykjanesbraut þar sem það rennur í brautir og mótar grunn fyrir leiðarkerfi hraðlestar milli nýja flugvallarins og höfuðborgarsvæðisins. Með þessu myndast í leiðinni varnir fyrir núverandi vegstæði.

Þriðji hluti, framtíðin, gerist nálægt Bláfjöllum 2040. Lengi hefur verið yfirvofandi hætta á eldgosi en það gæti haft áhrif á neysluvatnsból, mannvirki og dýrmætan gróður í Heiðmörk. Einnig hafa stöðugir jarðskjálftar haft áhrif á stöðugleika orkuöflunar við Hellisheiði. Í samvinnu við djúpborunarfyrirtæki hefur verið gerð metnaðarfull áætlun um að bora niður í kvikuhólf sem er að nálgast yfirborðið. Þannig er mögulegt að dæla upp hrauni og stýra því til að draga úr spennu á svæðinu. Hraunið sem dælt er upp er svo mótað á mismunandi hátt í mannvirki. Notast er við byggingarmót og fjarstýrðar vinnuvélar til að móta og stýra rennslinu. Þessi mannvirki verða að nýju fjölmenningarlegu borgarhverfi sem er svar við auknum fjölda íbúa jarðar sem þarf að flytjast búferlum vegna öfgafullra áhrifa loftslagsbreytinga.

Verkefnið er í stöðugri þróun en næstu skref eru að skoða nánar efnasamsetningu og nýtingu þeirra byggingarhluta sem verða til við það að stýra hraunrennslinu. Tengingu við innviði, tækniútfærslur og fleira sem unnið verður í þverfaglegri samstarfsvinnu. „Markmiðið er að segja sögur og sýna myndir af því hvernig borgir og samfélög framtíðarinnar, og borgir á tímum loftslagsbreytinga, gætu litið út. Án þess að taka afstöðu til þess hvort það er slæm eða góð framtíð. En það er ljóst að borgir framtíðarinnar munu ekki líta út eins og borgir í dag,“ segja Arnhildur og Arnar.

Með því að endurskoða hugmyndafræðina á bak við mannvirkjagerð gefum við okkur tækifæri til að takast betur á við það sem bíður okkar þegar hitastig og sjávaryfirborð hækka og ofsafengin veður verða algengari.

Það er langt síðan NASA og fleiri fyrirtæki í samvinnu við arkitektastofur og hönnuði, byrjuðu að skoða verkefni tengd mannvirkjagerð sem eru á engan hátt tengd byggingaraðferðum nútímans. Markmiðið með því er að geta tekist á við ólíkar aðstæður og umhverfi eins og er á öðrum plánetum. Einnig að geta nýtt það á jörðinni í baráttunni við loftslagsbreytingar. Sem dæmi er nú verið að vinna a.m.k tvö verkefni þar sem byggingar eru þrívíddarprentaðar með hraunleir í tengslum við híbýlagerð á tunglinu en NASA hefur áætlanir um að fara með fólk þangað árið 2024. Það eru ekki mörg ár síðan þrívíddarprentun þótti nýstárleg framtíðarsýn, hvað þá á tunglinu. „Hraunmyndana-verkefnið er kannski ekki svo fjarstæðukennd framtíðarsýn í ljósi þess að nú gýs í Fagradalsfjalli,“ segja Arnhildur og Arnar.

Höfundur er nemi í blaða- og fréttamennsku við Háskóla Íslands.