The Salt Project van Eric Geboers

Deze zomer studeerde Eric Geboers af aan de TU Delft op The Salt Project, waarmee hij verwoestijning wil tegengaan door zeewater te scheiden in zoet water en zout, het zoete water te gebruiken voor vergroening van de woestijn en het zout voor de bouw van een stad. Geboers is genomineerd voor de Archiprix 2016 en staat in de finale van de Challenge Stad van de  Toekomst.

De inspiratie aan het begin van het proces waren de principes van biomimicry: leren van processen, structuren en systemen die voorkomen in de natuur, en die kennis toe te passen op problemen waar wij als mensheid mee zitten. Na 7 miljard jaar evolutie zijn in de natuur immers systemen ontwikkeld met een complexiteit waar wij nog niet van kunnen dromen. Dit inspireerde me om een architectuur te willen maken die specifiek een niche vult in een ecosysteem en die een positieve bijdrage kan leveren aan dat ecosysteem.

Zeewater en zon

‘De grootste bedreiging voor onze planeet’ is volgens de Verenigde Naties verwoestijning – het opdrogen van landbouwgrond door klimaatverandering en uitputting van grond door menselijk handelen. Elk jaar valt een gebied ter grootte van drie keer Nederland ten prooi aan opkomende woestijnen – een probleem dat zichzelf versterkt en dat door de groeiende wereldbevolking extreme gevolgen kan hebben. Een belangrijke regel van biomimicry is kijken naar lokaal beschikbare middelen. Wat opvalt als je naar de locatie van woestijnen op de wereldkaart kijkt, is dat ze vaak in de buurt liggen van grote hoeveelheden water: zeewater. Wat ook opvalt is dat verreweg de meeste woestijnen op plekken liggen waar veel energie beschikbaar is in de vorm van zonne-energie. Vandaar de volgende fascinatie: wat als we zeewater scheiden in zoet water en zout met de kracht van de zon, dat zoete water gebruiken om gewassen te laten groeien en verwoestijning tegen te gaan en het zout gebruiken om architectuur te maken?

Kracht van zout

Dat roept verschillende vragen op. De eerste vraag is: hoe maken we architectuur van zout? Om deze vraag te beantwoorden ging ik naar de supermarkt, kocht een paar kilo zout en ging aan de slag. Na verschillende iteraties van zout bakken in mijn oven met verschillende bindmiddelen kwam ik tot een harde ‘tegel’ van zout met een beetje zetmeel toegevoegd. Een eerste eigenschap die opviel was dat het materiaal licht translucent is – silhouetten achter het materiaal zijn zichtbaar als er licht op staat. Nog wat iteraties verder was ik in staat enkele stevige staafjes te bakken.
Deze staafjes ben ik gaan testen op trekkracht, drukkracht en dichtheid. Al snel bleek dat het materiaal in huidige staat weinig trekkracht op kan nemen. Qua druksterkte is het wel vrij sterk – sterker dan gestampte aarde en ijs, en het komt in de buurt van metselwerk. En dit is alleen nog maar het materiaal uit mijn oven – met verdere ontwikkeling ben ik overtuigd dat hogere sterktes bereikt kunnen worden. Duidelijk is ook dat een typische zoutarchitectuur een architectuur op basis van druk is, dus denk aan bogen, koepels en gewelven, vergelijkbaar met het ongewapende beton van de oude Romeinen.
Dan is er nog het probleem dat zout oplost in water – zo ook dit materiaal. Dit wordt opgelost door het materiaal te coaten met een uit algen te winnen biobased coating. Deze coating wordt nu al toegepast bij betonconstructies om vocht binnen te houden – ik gebruik het om vocht buiten te houden.

Zeewaterinfrastructuur

Een volgende vraag is: hoe komen we van zeewater tot bouwmateriaal? Daarvoor is een zeewaterinfrastructuur ontworpen met als startpunt de infrastructuur van het Sahara Forest Project. Na het uit elkaar leggen van de inputs en outputs van dat project en consults bij verschillende experts kwam ik tot de volgende conceptuele infrastructuur, geschikt voor een zeewatercommunity in het jaar 2035.
Het begint met een woestijngebied met redelijke afstand tot de kust. Vervolgens krijgen we een pompsysteem, aangedreven door CSP (concentrated solar power), waarmee het zeewater opgepompt wordt en verdeeld wordt over zowel Seawater Greenhouses en een algeninstallatie. In de Seawater Greenhouses wordt het zeewater gedeeltelijk verdampt in kassen en worden er gewassen mee geteeld – dit proces is al gecommercialiseerd in Australië. Een gedeelte van de damp ontsnapt uit de kas en creëert daarmee gunstigere groeiomstandigheden voor lokale planten buiten de kas. De output van het proces is brijn, zout water met ongeveer 20% zout. Deze brijn wordt ingedampt in zoutpannen om vervolgens zout te winnen.
In de algeninstallatie worden zoutwateralgen van het type Neochloris gekweekt. Onder bepaalde omstandigheden produceren deze algen zetmeel, het andere essentiële onderdeel van ons bouwmateriaal. Dat kan geoogst worden en gaat samen met het zout naar de fabriek. Maar slechts een gedeelte (tot 40%) van de alg is zetmeel, het andere gedeelte is biomassa. Dit kan vervolgens gedroogd worden en gebruikt worden als veevoer om bijvoorbeeld een kudde geiten te voeren. De stikstof en fosfor in de geitenpoep kan gedeeltelijk worden opgevangen en teruggevoerd worden naar de algen als voedingsstof. Het vlees, de melk en de wol van de geiten gaat dan naar onze zeewaterstad. In de zoutfabriek worden de grondstoffen verwerkt tot gebouwdelen. Van die gebouwdelen worden gebouwen gemaakt en die vormen de zeewaterstad, waar mensen leven van gewassen uit de greenhouses en van de geitenkudde. De uitwerpselen van al die mensen worden ook weer opgevangen en worden gebruikt als voedingsstoffen voor de woestijnbodem, wat weer leidt tot snellere vergroening.

Masterplan zeewaterstad

Kleine zeewaterdorpjes, gebaseerd op traditionele woestijncommunities, staan te midden van algenboerderijen, kassen en vergroenende woestijn. De gemeenschappen liggen aan de zoutpannen, met als schakel tussen de twee de zoutfabriek. In dit plan, voor een gebied ten noorden van Doha in Qatar, is de schatting dat er per jaar 2,5 miljoen kubieke meter zeewater gebruikt wordt, er 90.000 ton zout gewonnen wordt en 92.000 ton voedsel geproduceerd wordt, genoeg om een community van ongeveer 42.000 inwoners te voeden (gebaseerd op cijfers van Sahara Forest Project en Algaeparc Wageningen).
De zoutfabriek is het verbindende element van het verhaal. Hier worden zout en zetmeel via een proces van malen, mixen, storten, printen, bakken en coaten tot een zout bouwmateriaal verwerkt in prefab onderdelen, klaar voor transport. Deze zoutfabriek heeft naast het fabrieksgedeelte waar de productie plaats vindt, ook een publiek programma en dient als showcase voor de zoute architectuur van de zeewaterstad.
Het fabrieksgebouw is specifiek een expressie van het zoute bouwmateriaal en alle eigenschappen van het materiaal komen in het ontwerp naar voren. Het productieproces bevindt zich geheel onder een computergegenereerde overkapping waar alleen drukkrachten in voorkomen. Door de vorm te genereren ontstaat een soort landschap met heuvels en valleien. De valleien zullen zich naar loop van tijd met woestijnzand vullen waardoor het gebouw zichzelf haast ingraaft in de woestijn. Het gewicht van het zand zorgt ook voor een grotere thermische massa, waardoor het gebouw koel zal blijven als de zon er op staat. De grote openingen aan de oost- en westzijde worden gedicht met een dubbele gevel van brise-soleils en kiepramen. De gaten zijn zo ontworpen en op de hoofdwindrichting gezet dat er in het gebouw een overdruksituatie ontstaat en warme lucht natuurlijk uit wordt geventileerd.
De ondersteunende ruimtes als kantoren, toiletten, personeelsruimten en vergaderzalen bevinden zich in repeterende gestorte zoutblokken onder de overkapping en een meter ingegraven in de woestijngrond, zowel op het noorden als het zuiden. De zware blokken overlappen elkaar waardoor een structuur van bogen en gewelven ontstaat – ook weer een op druk belaste constructie. Openingen worden afgesloten met glas in de meegestorte sponning en 3D-geprinte zoute brise-soleils. Het publieke programma is een laag opgetild en bevindt zich op de ondersteunende ruimtes, waardoor een duidelijke functionele scheiding ontstaat. De bezoekers lopen een route door de fabriek waardoor ze het hele productieproces kunnen ervaren. De gegenereerde vorm beweegt zich over de kaarsrechte route, soms veraf en soms aanraakbaar. Naar boven toe is het gewelf dunner, waardoor hoog in het gebouw gefilterd licht naar binnen komt en de blik van de bezoeker leidt. Aan de noordzijde zit het publieke ‘plein’, buiten maar overdekt, met een uitzicht over de zoutpannen.

Integratie en lokaliteit

De rode draad door het project is integratie en lokaliteit. Ik denk dat we door met een nieuwe blik te kijken naar lokale omstandigheden, materialen, afvalstromen en productieprocessen tot innovatieve en duurzame oplossingen kunnen komen die helemaal niet zo ingewikkeld hoeven te zijn. Bovendien geloof ik dat uit samenwerking en kruisbestuiving tussen verschillende disciplines, die op eerste gezicht weinig met architectuur te maken hebben, veel verrassende innovatie kan voortkomen.

Ontwerp en tekst Eric Geboers

Dapper en intelligent

Binnen onze afstudeerstudio Architectural Engineering pakken we maatschappelijke vraagstukken aan met de kracht van technische innovatie in architectuur. Eric Geboers Salt Project is daar een prachtig voorbeeld van. Hij onderscheidde zich in zijn architectonische resultaat, maar bovenal in zijn academisch proces. De wil om te innoveren gaat hand in hand met experimenteren en is daarmee zeker niet zonder risico; Erics idee om van zout water architectuur te maken, betekende een nog veel groter open einde dan gebruikelijk in afstudeerprojecten. Bijzonder was echter, dat hij op elk moment gedurende zijn proces meerdere scenario’s klaar had liggen. Want wat nu als experimenten faalden? Hij wist daarmee voor zichzelf de ideale voorwaarden te scheppen om te kunnen experimenteren, te innoveren en uiteindelijk integraal te ontwerpen. Dapper en intelligent. Het uiteindelijke resultaat is een prachtige architectonische compositie die zich door alle schalen heen verbindt. Hiermee is een interessant technisch experiment verbeeld in een bruikbare omgeving. The Salt Project lijkt veelbelovend, maar de praktische haalbaarheid moet zich natuurlijk in de komende jaren gaan bewijzen. Erics nieuwsgierigheid en ondernemingszin gaan hem daar zeker bij helpen!

Afstudeerbegeleiders Tjalling Homans en prof. Thijs Asselbergs

Dit artikel is verschenen in ArchitectuurNL 07 2015

Meer interessante masteronderzoeken:
zie subrubriek MASTER AMONG MASTERS onder ARCHITECTEN in MENU rechtsboven

Gerelateerd

• Master among masters: Pieter Stoutjesdijk
• The manufacturing church van Jos Neering
• Leasegevels, masteronderzoek Juan Azcarate
• World Elephant Centre – Marta Rota
• ArchitectuurNL #07/2015 komt bijna uit!