L’idea che la Natura sia una grande banca dati alla quale attingere informazioni non è recente. I più grandi studiosi e scienziati della Storia hanno interpretato il libro della Natura cercando di estrapolarne regole e informazioni che nel hanno radicalmente cambiato il rapporto stesso con l'uomo.

Come scrisse Galileo Galilei ne “Il saggiatore”, “ l’Universo è un libro scritto in lingua matematica e i caratteri sono i triangoli, cerchi e altre forme geometriche”.

Lo studio empirico dei fenomeni naturali portò l’uomo a leggere tra le righe della Natura per cercare di comprendere le leggi che ne regolano l’ordine e il funzionamento. L’essere umano divenne lettore del grande libro e allo stesso tempo capì di poter interagire con esso, reinterpretando le leggi in maniera artificiale. Così alla scienza, che cerca di spiegare le leggi della Natura, l’uomo ha affiancato la tecnica. Il ruolo di scrittore ha portato l’essere umano ad acquisire un punto di vista imparziale e superiore, dal quale studiare l’universo.

Tuttavia è la stessa scienza ad aver proposto un’altra visione dell'insieme, in cui l’uomo oltre ad essere lettore del libro, è egli stesso personaggio dell’intreccio. L’idea di un’architettura sostenibile nasce proprio dalla presa di coscienza del fatto di essere parte integrante del complesso sistema naturale.

L'elaborato mette in relazione diversi attori che interessano un progetto architettonico e apre nuovi scenari sull'avanzamento di una proposta architettonica sostenibile e fortemente integrata con l’ambiente.

Il lavoro di tesi si articola in due principali fasi.

La prima parte riguarda la presentazione della proposta progettuale del Centro Culturale Islamico Mohammed VI, nella città di Saint Étienne, Francia. Si tratta di un progetto architettonico svolto in collaborazione con lo studio di architettura Archimix, con sede a Lione, e l’École Nationale Supérieure d’Architecture di Saint Étienne nell’ambito delle opportunità di scambio internazionale per tesi all’estero.

Una breve introduzione della città di Saint Étienne precede la presentazione del caso studio. Il progetto di concezione tradizionale si pone come un’interfaccia di due mondi in piena mutazione, esso cerca dì instaurare un sottile filo di connessione tra l’Oriente e l’Occidentale senza tralasciare il carattere del sito di costruzione. Questo luogo si pone come un importante mezzo di dialogo e di scambio culturale per dare spazio ad aspetti sociali come la solidarietà, la diffusione artistica, la formazione educativa e la ricerca.

Il Centro Culturale, situato adiacentemente alla Moschea Mohammed VI, prevede la costruzione di una sala conferenze e spettacolo, una sala informatica, uno spazio d’esposizione, una scuola coranica, una caffetteria e un ristorante, il tutto su una superficie di circa 3500 m².

Nella seconda parte dell’elaborato viene condotto uno studio sui possibili interventi da effettuare per accrescere il potenziale sostenibile del progetto.

Questa parte è stata svolta sotto la supervisione del Prof. Roberto Pagani e l'architetto Giacomo Chiesa del dipartimento di Architettura e Design, settore di innovazione tecnologica del Politecnico di Torino.

La seconda proposta architettonica del caso studio è strutturata su tre strategie aventi differenti scale d’intervento.

Il primo intervento consente di migliorare la sostenibilità del progetto mediante la riduzione della produzione dei rifiuti solidi e una migliore efficienza nell’uso delle risorse materiali disponibili in situ. La modalità d'intervento fa riferimento alle linee guida della Commissione Europea per migliorare l'efficienza delle risorse disponibili, nell’ambito del piano strategico “Europa 2020” per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva.

L'intervento propone il passaggio da un sistema di sfruttamento delle risorse lineare a uno circolare, improntato sul riciclo e sul riuso della materia.

L’idea cardine del sistema circolare è considerare i rifiuti come “scarti” ovvero possibile “materia prima secondaria” utilizzabile in successive lavorazioni; ciò permette di ridurre l’impronta ecologica attraverso una contrazione della domanda di materie prime e una flessione della produzione totale di rifiuti da smaltire in discarica. Processo analogo a quello che avviene in Natura, in cui lo scarto da un ecosistema diviene nutrimento per un altro.

Il sistema circolare presentato nell’elaborato cerca di accorpare il ciclo del cibo, dell’energia, dell’acqua e dei rifiuti in un’unica struttura con l’intento di migliorare l’aspetto sostenibile nell’uso delle risorse.

Il secondo intervento riguarda la scelta delle tecniche bioclimatiche passive e attive particolarmente adatta al clima dell’area geografica in esame. L’elaborazione software dei dati climatici orari ha permesso di avere delle informazioni utili alla scelta delle tecniche bioclimatiche maggiormente adatte a soddisfare i requisiti di comfort dell’edificio. In questa sezione del lavoro viene presentato un resoconto delle modifiche apportate al progetto iniziale a seguito dei primi due interventi.

Nel terzo intervento vengono proposte delle applicazioni biomimetiche, viene quindi dimostrato come i nuovi materiali e le nanotecnologie, ispirati dall’osservazione dettagliata dei fenomeni naturali, possano offrire soluzioni innovative per l’architettura moderna. Un materiale bio-ispirato imita il modo in cui la Natura genera soluzioni a problemi di adattamento riproducendone i risultati in maniera artificiale.

Nell'elaborato sono state scelte cinque porzioni del progetto nelle quali è stata proposta l’applicazione di 22 materiali e sistemi di origine bio-ispirata, alcuni dei quali sono già in commercio mentre altri sono ancora dei prototipi.

Per rendere facile e immediata la consultazione delle informazioni raccolte è stata elaborata una scheda di catalogazione avente un’impostazione speculare che mira a far avere un confronto diretto tra l'elemento naturale e il materiale bio-ispirato, e in entrambi i casi sono enunciate le caratteristiche generali e specifiche dell'elemento.

Le tre strategie sostenibili proposte mirano a una soluzione architettonica attenta all’uso delle risorse materiali, sufficientemente indipendente a livello energetico e sorprendentemente avanzata sul livello tecnologico.

La sostenibilità in architettura può e dovrebbe essere la strada verso la quale dirigersi nel buon senso collettivo per assicurare un futuro migliore a chi verrà dopo di noi.

1.1.2 La miniera - città industriale

1.1.3 La conversione - Città del Design

1.1.4 La Grande moschea Mohammed VI

1.2 Progetto Archimix

1.2.1 Un progetto locale con un’eco internazionale

1.2.2 Fasi progettuali

1.2.3 Gli ambienti del progetto

1.2.4 Particolari architettonici

Capitolo II

2.1 Primo intervento per la sostenibilità

2.1.1 Verso un’economia circolare

2.1.2 Dal sistema lineare a quello circolare

2.2 Secondo intervento per la sostenibilità

2.2.1 Analisi di sito

2.2.2 Elaborazione dati climatici

2.3 Terzo intervento per la sostenibilità

Applicazioni Biomimetiche

2.3.1 Coltivazione intensiva

-Elenco materiali

-Dye solar cell

-Pellicola ad alto assorbimento ottico

-Tecnologia Led

-Sistema canalizzazione risorsa idrica

-Sistema per deumidificare l’aria

-Shrilk

2.3.2 Trattamento delle acque

-Elenco materiali

-Acquaporin

-Biolytix

-Suolo

2.3.3 Cementi-pitture

-Elenco materiali

-Eco-cemento

-Cemento auto-riparante

-Lotusan

-Stick System

2.3.4 Membrane

-Elenco materiali

-Polimero-gel camaleonte

-Membrana auto-rigenerante

-Polimero-gel

-Polimero autorigenerante

2.3.5 Collanti

-Elenco materiali

-Collante

-Velcro

-Adesivo non permanente

-Adesivo istantaneo

-Tessuto adesivo

4. Conclusione

Allegato

10 Esempi di architettura innovativa

-Centro culturale Tjibaou

-Borsa Valori Ludwig-Erhard-Haus

-Quartieri generali Swiss Re

-Eastgate centre

-Museo d’arte Moderna Lentos

-Casa de la Mujer

-Strutture leggere, stadio Olimpico Monaco

-Serre solari e gestione delle acque

-Torre Bionica Hong Kong

-Vegetai City

-Bibliografia

Bonato L, Fracasso G., 2007, Atlante degli anfibi e dei rettili del Veneto. Nuova Dimensione Edizioni.

Bremer K., 1994, Asteraceae: Cladistics and classification, Portland, OR, Timber Press.

Brunetti L., 2001, Camaleonti: morfologia, comportamento, alimentazione, riproduzione, cura delle malattie, legislazione, Dve Italia.

Chiesa G., Luglio 2010, Biomimetica, tecnologia e innovazione per l’architettura, Celid ed, Torino.

Cohen B., 2006, Biomimetics, Biologically inspired Technologies, California, USA.

Ferrara M., Lucibello S., 2009, Design follows materials, Alinea Editrice.

Fredalina D.et ali, October 1999, Fatty acid compositions in local sea cucumber, Stichopus chloronotus, for wound healing, General pharmacology, Malaysia.

Frédérique de Gravelaine, 2012, Saint-Étienne, un territoire se réinvente, Dominique Carre, Saint Etienne.

Fulgence, Marion, 1877, Le meraviglie della vegetazione, Treves, University of California.

George, B. Stefano, 1990, Neurobiology of Mytilus edulis, Manchester University Press ND.

Gosling, 2003, Bivalve molluscs: biology, ecology and culture, John Wiley and Sons.

Le Corbusier, 1977, Vers une architecture, nouvelle édition revue et augmentée, Paris, Arthaud.

Lugli, Andrea, 2010; Conoscere le piante medicinali, San Sepolcro (AR), Aboca.

Madigan, Martinko, 2005, Brock Biology of Microorganisms, Prentice Hall.

N. Maried E., Il corpo umano anatomia fisiologia salute, volume primo, edizione Zanichelli.

Pawlyn M., 2011, Biomimicry in Architecture, Riba publlsing.

Pianka,1997, Australia's thorny devil, Reptiles 5, pp. 14-23.

Piper, Ross, 2007, Extraordinary Animals: An Encyclopedia of Curious and Unusual Animals, Greenwood Press.

Riedl R., Fauna e flora del Mediterraneo, Franco Muzzio editore, 1983.

Roksch E, Brandner JM, Jensen JM, 2008, The skin: an indispensable barrier, Exp Dermatol.

Salvia G., Rgnoli V., Levi M., Il progetto della Natura, gli strumenti della biomimesi per il design, Franco Angeli, Milano, 2009, pp264-266.

Sherwood R. A., Parsons, Thomas S, 1977, The Vertebrate Body, Philadelphia, PA: Holt-Saunders International, pp. 129-145.

Thompson D.,1992, Crescita e forma, Bollati Boringhieri ed.

Tucci F., 2008, Tecnologia e Natura, gli insegnamenti del mondo naturale per il progetto dell'architettura bioclimatica, Alinea editrice, Firenze.

SITOGRAFIA:

http://www.ub.edu/web/ub/en/menu_eines/noticies/2013/01/028.html

http://www.allproducts.com/usa/bioponic/p01 .html

http://www.velcro.it/

http://animals.nationalgeographic.com/animals/bugs/firefly/

http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region=6_europe_wmo_region_6/country=FRA/cname=France

http://biomimicryinstitute.org/case-studles/case-studies/termite-inspired-air-conditioning.html

http://eol.org/pages/410950/overview;

http://grimshaw-architects.com/project/ludwig-erhaud-haus/;

http://meteonews.ch/it/Clima/M11010000/Linz;

http://modulo.net/lt-it/realizzazioni/copertura-area-olimpica

http://vegetalcity.net/12.html;

http://www.amagbuilding.com/impianti_solari.shtml

http://www.appropedia.org/Basic_rainwater_collection_calculations

http://www.aquaporin.dk/86/biomimetic-membranes.aspx

http://www.archiborescence.net/archiborescence/orejona.htm

http://www.architetturadipietra.it/wp/?p=269

http://www.architetturaecosostenibiie.it/materiali/laterizi-e-terra-cruda/casa-mujer-saperi-antichi-tecnologia-639.html

http://www.asknature.org/product/6b8342fc3e784201 e4950dbd80510455

http://www.asknature.org/product/cd6ff82750db9c9c7490b071e5a6b4d4

http://www.asknature.org/strategy/3f47ec0d4343c94f82e19e103ac20c34

http://www.biolytix.com/

http://www.exploration-architecture.com/section.php?xSec=12&xPage=1

http://www.fosterandpartners.com/projects/swiss-re-headquarters-30-st-mary-axe/

http://www.freiotto.com

http://www.gmorettistudio.it/test/entry_172.htm

http://www.inspirationgreen.com/vertical-farms.html

http://www.ks.uiuc.edu/Research/aquaporins/

http://www.lagmse.org/

http://www.linz.at/

http://www.mickpearce.com/works/office-public-buildings/eastgate-development-harare/

http://www.nagypal.net/ttpriamu.htm

http://www.novarchitectura.com/2012/03/08/architettura-verde-il-centro-culturale-jean-marie-tjibaou-in-noumea-il-progetto-e-le-strategie-utilizzate-da-renzo-piano/

http://www.omafra.gov.on.ca/english/engineer/facts/07-057.htm

http://www.sapere.it/enciclopedia/Zimbabwe+(Stato).html

http://www.ted.com/talks/michael_pawlyn_using_nature_s_geniusJn_architecture?language=it

http://www.treccani.it/enciclopedia/artropodi/

http://www.woitalia.it/weather/maps/city?LANG=it&PLZ=_&PLZN=_&WMO60656&C0NT=afri&R=310&LEVEL=162&REGION=0011&LAND=AL&MOD=tab&ART=FRT&NOREGION=1

https://extension.umass.edu/floriculture/greenhouse-best-management-practices-bmp-manual/water-supply-and-sources

https://www.americanbiogascouncil.org/biogas_what.asp

http://www.energmagazine.it

Rivista on-line 2010, Chameleons!on-line E-zine, luglio 2010;

www.cropsreview.com/vertical-farms.htmi

http://www.lenntech.eom/phytodepuration.htm#ixzz39Q2GKNUk

www.citedudesign.com

www.forez-info.com/encyclopedie/histoire/172-petite-histoire-generale-de-saint-etienne.html

www.musee-de-la-mine.com

www.saint-etienne.fr

ARTICOLI:

Akimori k., et ali, Agosto 2004, “Optical element, optical element composition stymuli responsive Polymer gel', Tokio (JP), Science, Patent number US 6785035 B2

Andreas Solga, Zdenek Cerman, Boris F Striffler, Manual Spaeth and Wilhelm Barthlotl, Ottobre 2007, The dream of staying clean: Lotus and biomimetic surface, Bioinspiration & Biomimetic Vol 2 n°41.

Bartók, J.W., Jr. 2009. « Sizing the Greenhouse Water System».

Bigatti G; Giraud-Billoud M; Vega I A; Penchaszadeh P E; Castro-Vazquez A. 2010. The calcareous egg capsule of the Patagonian neogastropod Odontocymbiola magellanica: morphology, secretion and mineralogy. Journal of Molluscan Studies. 76: 279-288.

Björn J., Mette G., 2011, Self-healing in cementitious materials and engineered cementitious composite as a self-healing material.

Busch S; Seidel R; Speck O; Speck T. 2010. Morphological aspects of self-repair of lesions caused by internal growth stresses in stems of Aristolochia macrophylla and Aristolochia ringens. Proceedings of the Royal Society B. 277: 2113-2120. http://www.asknature.Org/strategy/93ee8907929279bc086bcc3d5d9c2fb2#.VBH0XGR_sWE

Q Chen P., Yu-Min Lin A., McKittrick J., Meyers M., 2007, Structure and mechanical properties of crab exoskeletons, University of California, San Diego.

http://wyss.harvard.edu/viewpressreiease/72/

Cityfutures: verso una città per vivere, atti del convegno "CityFutures 2009" Milano, 4-5 febbraio 2009.

COM(2010) 2020, EUROPA 2020 “Una strategia per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva.

COM(2011) 21, “Un’Europa efficiente nell’impiego delle risorse.

COM2014 398 Verso un economia circolare: programma per un’Europa a rifiuti zero.

Cornaro C., Spena A., Ottobre 2008, “Outdoor Characterizazion ofdye solar cells: first result”, University from Rome Torvergata.

D.A. Bryant & N.-U. Frigaard, 2006, Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated, Trends Microbiol.

Del Fabbro L., Lezioni di Biologia, La membrana plastica, Udine, http://www.giuseppeveronese.it/public/243/1163_LA%20MEMBRANA%20PLASMATICA.pdf.

Flammang P., 2002, “Biomechanics of Adhesion in Sea Cucumber Cuvierian Tubules (Echinodermata, Holothu-roidea)”, Integrative and Comparative Biology, Vol 42, Issue 6.

D. Flammang P., Aprile 2010, “Marine adhesive: from biology to biomimetics", Mons Belgium, In: Strategic Workshop on Principles and Development of Bio-ispired Material.

Flammang, Patrick, Aprile 2010, “Marine adhesive: from biology to biomimetics”, Mons Belgium.

G. Gasati, M. Milanesi, G. Andreoni, Stelle Marine e Ofiurie, in Articolo web: http://www.accadueosub.it.

Gaede K; Kniille W. 1997. On the mechanism of water vapour sorption from unsaturated atmospheres by ticks. Journal of Experimental Biology. 200(10): 1491-1498.

Gasati G., Milanesi M., Andreoni G., “Stelle Marine e Ofiurie”, in Articolo web: http://www.accadueosub.it.

Hickman C.P, Roberts L.S, Larson A., I’Anson H., Eisenhour D.J., 2006, Integrated Principles of Zoology, McGraw Hill; New York.

http://www.umass.edu/umext/floriculture/fact_sheets/greenhouse_management/jb_sizing_greenhouseirrigation.pdf.

Kim, JJ; Lee, Y; Kim, HG; Choi, KJ; Kweonc, HS; Park, S; Jeong, KH. 2012. Biologically inspired LED lens from cuticular nanostructures of firefly lantern. Proceedings of the National Academy of Sciences.

Massersmith, Research Group, 2010, “Mussel Adhesive Protein Mimetics", Biomedical Engineering Department, Northwestern Univerity.

Padilla J., F Otero T., 2008, “Electrochromic condicting polymers: optical contrast characterization of chameleonic materials", Bioinspirations & Biomimetics Vol 4 n°3, Spain, Technical University of Cartagena.

Pugno N.,Ottobre 2008, “Spiderman gloves, Departement of Structural Engineering, Politecnico di Torino, Nanotoday, vol 3 n°5-6.

Rampi ML, Luchsinger RH, Speck T, Speck O., 2009, Soft cellular polymeric coatings reduce the air loss of punctured pneumatic membranes. Structural Membranes 2009, IV International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures. Stuttgart, Germany, http://www.empa.ch/plugin/template/empa/V106503.

S. R. White et ali, December 2000, “Autonomic healing of polymer composites", Nature Magazine, n°409, pp. 794-797.

Sguoto N., 2012, Impianto biologico a membrane per la depurazione e il riutilizzo delle acque reflue, Padova, http://tesi.cab.unipd.it/40264/1 /tesi_sguoto.pdf.

Suchel J. B.,1997, Le vent à Saint-Étienne (Loire): élément significantdu climat et risque naturel majeur, Lione,

http://www. persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geoca_0035113x_1997_num_ 72_4_4708

Swiss Re Headquarters, 30 St Mary Axe, PDF; (consultato luglio 2014).

Wilfredo, M. 2012, Structuring Biomimicry, Improving Building’s Resiliency, http://ieet.org/index.php/IEET/more/ mendez20120723.

Zhao Q; Fan T; Dina J; Zhang D; Guo Q; Kamada M. 2010. Super black and ultrathin amorphous carbon film inspired by anti-reflection architecture in butterfly wing. Carbon. 49(3): 877-883; http://www.asknature.org/product/75ba0527a88bd6084ddacf47a54b3eee.