Bài toán có vẻ đã có câu trả lời nếu nhìn vào nước Italy, tại thị trấn nhỏ Massa Lombarda, nơi Công ty kiến trúc Mario Cucinella Architects vừa hoàn tất mô hình một ngôi nhà đáp ứng được cả hai yêu cầu trên.
Cứu tinh của các nước nghèo
Dự án vận dụng công nghệ mới nhất trong lĩnh vực xây dựng (in 3D) và dùng một trong các vật liệu cổ xưa nhất cha ông chúng ta từng dùng: Đất sét. Có tên TECLA, đây cũng là ngôi nhà in 3D bằng đất sét đầu tiên của thế giới.
Cha đẻ của nó, kiến trúc sư Mario Cucinella (sáng lập tổ chức phi lợi nhuận Building Green Futures, chuyên nghiên cứu tác động giữa môi trường và công nghệ tại các nước đang phát triển) hy vọng sáng kiến của ông sẽ sớm trở thành hiện thực và những người không có nhà vì ít tiền hoặc bị mất chỗ ở do chiến tranh, thiên tai, thay đổi khí hậu sẽ có thêm một chọn lựa trong khả năng của mình.
Thiết kế gồm 2 gian hình vòm (twin-circular), TECLA có một phòng khách, một phòng ngủ và một phòng tắm. Thực ra, nhà in 3D không phải là sáng kiến mới mà trong vài năm trở lại đây, số mẫu nhà in 3D xuất hiện ngày càng nhiều với 2 ưu điểm thường được nhắc đến: Xây dựng nhanh và chi phí thấp.
Điển hình là ngôi nhà diện tích 130m2 ở Nga được hoàn thành trong 24 giờ vào năm 2017 và 2 năm sau đó đã có cả một khu dân cư nhỏ in 3D ở Mexico.
Tại Mỹ, ngôi nhà in 3D vừa được chào bán 299.000 USD là ngôi nhà 1 tầng, diện tích hơn 400m2 ở thành phố nhỏ Riverhead thuộc bang New York. Tại thủ phủ Austin của bang Texas, một lô nhà in 3D từ 2 - 4 phòng ngủ sẽ bàn giao cho người mua vào cuối năm nay.
Nhưng trong khi những kiến trúc trước đó chỉ sử dụng bê tông hay vật liệu tổng hợp như plastic, thì TECLA (lấy theo tên thành phố tưởng tượng Thekla của nhà văn Italo Calvinon hoặc technology và clay ghép lại) dùng vật liệu là đất sét có sẵn tại vị trí xây dựng trộn với nước, rơm và chất kết dính. Điểm trừ của nhà in 3D bằng đất sét là chậm khô hơn nhiều so với bê tông, có thể mất đến vài tuần để khô hẳn.
Kiến trúc đất sét in 3D cũng bị hạn chế về chiều cao, nên ý tưởng tòa nhà chọc trời hoàn toàn bằng đất sét trong tương lai là không khả thi. Nhưng Cucinella tin rằng, mẫu nhà đất sét in 3D của ông có thể được triển khai tại nhiều quốc gia, đặc biệt là các vùng nông thôn chưa phát triển, nơi nhiều vật liệu xây dựng thông dụng không dễ tìm.
Nhờ vật liệu luôn có sẵn và giá thành rẻ nên TECLA rất phù hợp với các cộng đồng nghèo, thiếu nhà ở. Theo chương trình định cư và phát triển đô thị bền vững UN-Habitat thuộc Liên Hợp Quốc, đến năm 2030 sẽ có 3 tỷ người, tức 40% dân số thế giới cần một ngôi nhà riêng tiện nghi cho gia đình. “TECLA và những kiến trúc tương tự là lời giải cho một bài toán khó”, Cucinella nói.
Đóng góp của in 3D
Dĩ nhiên, nhà làm bằng đất sét không phải ý tưởng mới. Hỗn hợp đất sét, nước và rơm rạ (hoặc các nguyên liệu hữu cơ khác) đã có từ rất lâu và nổi tiếng về độ bền, khả năng phân hủy sinh học cao và cách nhiệt tự nhiên. Cái mới ở đây là dùng công nghệ in 3D.
Cucinella nhận định: “Thách thức lớn nhất là làm sao dùng công nghệ in 3D để tạo ra diện mạo mới bắt mắt hơn cho ngôi nhà”. Dự án sử dụng các máy in 3D của Công ty Crane WASP để sản xuất mọi thành phần nhà, từ tường mái đến nội thất. Muốn làm vậy, máy in trộn nước với đất sét lấy tại chỗ rồi in lớp này chồng lên lớp khác theo bản vẽ thiết kế và cuối cùng cho ra ngôi nhà mẫu diện tích hơn 100m2.
Ngôi nhà 2 gian (có một phòng khách, một phòng ngủ và một phòng tắm) dùng ánh sáng tự nhiên từ giếng trời. Bàn ghế và đồ trang trí nội thất cũng được in 3D. Tuy nhiên TECLA không có mẫu chung mà được thay đổi tuỳ thực tế địa phương và khí hậu sao cho phát huy được hiệu quả tốt nhất.
“Chúng tôi không sản xuất một kiểu nhà đồng phục cho cả phía Bắc nước Italy lẫn châu Phi và Nam Mỹ mà nó phải thích nghi với từng môi trường khác nhau” - Cucinella nói – “Một ưu thế khác của TECLA là nó có thể chuyển giao công nghệ và phương pháp xây dựng dễ dàng cho người địa phương.
Trọn gói thi công ‘Maker Economy Starter Kit’ của WASP sẽ được chuyển đến vị trí trong một thùng chứa duy nhất để in tất cả các cấu kiện của ngôi nhà. Có cả hệ thống tái chế, máy phát điện đi kèm. Tôi không thể nói TECLA sẽ là hình mẫu xây dựng chung của loài người trong tương lai nhưng tin chắc nó rất có giá trị trước cuộc khủng hoảng dân số và nhà ở tại các đô thị lớn.
Rõ ràng, cuộc cách mạng in 3D tuyệt vời là trao cho chúng ta một “vũ khí hiệu quả” để giải quyết nhiều vấn đề mà không cần phải có trình độ cao hay chuyên nghiệp. Mọi cộng đồng phát triển thấp, kiến thức thấp vẫn có thể tự xây dựng nơi cư trú rẻ và tiện nghi cho mình”.
Cucinella cũng tin rằng, in 3D bằng vật liệu có sẵn trong thiên nhiên sẽ trở thành “công cụ công nghệ quan trọng” khi châu Âu hướng tới mục tiêu loại bỏ khí thải carbon vào năm 2050. Báo cáo năm 2020 của Cơ quan Môi trường Liên Hợp Quốc và Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho thấy, hoạt động xây dựng nói chung đã phát tán 38% tổng lượng khí thải carbon trên thế giới.
“Nếu nhìn lui về quá khứ nhiều thập kỷ, chúng ta có thể học được cách thiết kế nhà ở không cần sử dụng nhiều năng lượng và không gây hại cho hành tinh” - Cucinella nói – “Khi không còn sử dụng, TECLA để lại rất ít chất thải vì nó có thể tự phân hủy sinh học (trừ các thành phần bằng gỗ, thép như cửa ra vào, cửa sổ) và quá trình xây dựng cũng dùng ít năng lượng hơn nhiều so với xây nhà bê tông, gỗ, vốn thường tiêu thụ nhiều năng lượng và phát tán nhiều khí thải nhà kính”.
Hiện, TECLA vẫn trong giai đoạn kiểm nghiệm về cấu trúc và hiệu suất nhiệt, bước cần thiết để được bật đèn xanh sản xuất quy mô. “Nếu được chấp nhận để đưa vào sản xuất hàng loạt, tôi tin nhiều người sẽ rất hạnh phúc khi vào sống bên trong loại vật liệu gợi nhớ về quá khứ và thiên nhiên này” – Cucinella bộc bạch.
