Cara Rayap Tentang Pendinginan Gedung

Di ibukota Zimbabwe, sebuah bangunan bernama Eastgate Centre menampung hampir 350.000 kaki persegi ruang kantor dan toko. Ini menggunakan energi 90 persen lebih sedikit daripada bangunan berukuran serupa di sebelahnya.

Apa rahasia Eastgate Centre? Rayap.

 

Pada 1990-an, Mick Pearce, arsitek bangunan itu, mengambil ilham dari gundukan yang dibangun oleh rayap pertanian jamur yang dilihatnya di sebuah pertunjukan alam. Serangga menciptakan sistem pendingin udara mereka sendiri yang mengedarkan udara panas dan dingin antara gundukan dan luar.

 

Ketika arsitek dan pembangun mencari cara baru dan lebih baik untuk mendinginkan bangunan tanpa menggunakan lebih banyak energi di dunia yang memanas, sebuah studi terhadap jenis gundukan rayap lain menunjukkan bahwa Mr. Pearce tidak akan menjadi manusia terakhir yang mengambil kiat desain dari sepupu kecoak ini.

 

“Kami pikir manusia adalah desainer terbaik, tetapi ini tidak sepenuhnya benar,” kata Kamaljit Singh, seorang insinyur di Imperial College London dan seorang penulis pada studi tersebut, yang diterbitkan Jumat di jurnal Science Advances. “Kita bisa belajar dari binatang kecil.”

Singh dan rekan-rekannya menggunakan teknologi pemindaian resolusi tinggi dan simulasi komputer dan fisik untuk memeriksa struktur mikroskopis dari dinding luar sarang rayap Afrika. Dalam lempengan yang terlihat solid dengan mata telanjang, tim menemukan jaringan pori-pori kecil yang saling berhubungan. Melalui prinsip-prinsip fisika dasar, pori-pori ini mengatur ventilasi, kelembaban, dan kemungkinan suhu, di dalam gundukan dan sarang. Struktur alami ini dapat menawarkan inspirasi bagi insinyur dan pembangun, menekankan bagaimana kenyamanan dapat dicapai melalui struktur saja.

Ada sekitar 2.600 spesies rayap, dan hanya sekitar dua lusin infest dan menghancurkan bangunan. Banyak lagi pembangun sosial yang bertujuan untuk melindungi ratu mereka dan memastikan kelangsungan hidup koloni mereka.

 

Karbon dioksida harus keluar sehingga mereka tidak mati lemas di sarang bawah tanah mereka, dan oksigen harus masuk. Gundukan rayap yang membangun di atas sarang adalah paru-paru yang memungkinkan pernapasan ini.

 

Tetapi ada berbagai jenis gundukan. Rayap yang menanam jamur membangun struktur dengan cerobong dan lubang yang berfungsi seperti jendela. Struktur rayap non-pertanian, seperti yang dikumpulkan para peneliti di Senegal dan Guinea, tidak memiliki celah yang jelas. Dengan mata telanjang, “semuanya tampak terhalang,” kata Dr. Singh.

Tetapi pori-pori ada di sana, karena gundukan itu terbuat dari tumpukan pasir yang dicampur dengan ludah dan tanah. Ruang kecil terbentuk di dalam pelet ini dan ruang yang lebih besar, di antara mereka. Pekerjaan sebelumnya dengan CT scan menunjukkan pori-pori kecil di dinding luar sarang ini.

 

Tetapi dengan pemindai mikro-CT, tim melihat lebih dalam, dengan resolusi lebih besar dan mengungkapkan hubungan antara pori-pori yang lebih kecil dan yang lebih besar. Bahwa mikrostruktur ini praktis sama terlepas dari apakah itu dibangun dari pasir di Senegal kering atau tanah liat di Guinea basah menyarankan struktur, bukan material, mungkin menjadi kunci untuk ventilasi.

 

Ketika tim menirukan angin kencang dalam simulasi, struktur tanpa pori-pori yang lebih besar tidak dapat bernapas juga dan mengumpulkan lebih banyak karbon dioksida. Para peneliti juga membasahi dinding gundukan dalam air untuk meniru hujan lebat. Struktur pori besar-pori kecil mengering lebih cepat.

 

Scott Turner, seorang ahli fisiologi yang tidak terlibat dalam penelitian ini mengatakan penelitian Dr. Singh mengungkapkan bagaimana pori-pori ini membantu mengelola aliran gas dan drainase.

 

“Jika Anda melihat fisika pertukaran gas di paru-paru, ini sama dengan cara gundukan rayap diorganisasikan,” kata Dr. Turner.

 

Mengaduk dari angin, seperti kontraksi otot, memungkinkan gas untuk bercampur dan mencapai tempat-tempat penting seperti sarang rayap atau darah manusia. “Jika Anda berpikir tentang apa gundukan itu,” katanya, “itu benar-benar organ dalam fisiologi yang dibangun dari tanah oleh sekelompok rayap kecil.”

Tim juga berpendapat pori-pori dapat membantu mengatur suhu. Tetapi Dr. Turner berkata di sarang lain tanah melakukan ini; diperlukan lebih banyak penelitian.

Juga tidak jelas bagaimana rayap bekerja bersama untuk membangun struktur ini. Mereka dapat mengoordinasikan tindakan melalui sinergi, semacam sistem komunikasi tidak langsung di mana rayap menanggapi jejak kimia yang ditinggalkan oleh orang lain, kata Guy Theraulaz, ahli biologi Perancis yang juga bekerja pada penelitian ini. Dipercayai bahwa feromon, atau sinyal kimiawi di ludah pada pelet memberi tahu rayap buta kapan harus membangun.

 

“Mereka tidak harus benar-benar berpikir,” katanya. Mereka mengikuti aturan yang dihasilkan dari kekuatan evolusi dan fungsinya seperti program kecerdasan buatan.

 

Berpikir atau tidak, “Saya pribadi berharap agar lebih banyak orang bisa menjadi seperti rayap dan merasa nyaman dengan ventilasi alami,” kata Maki San Miguel Paulson, seorang arsitek yang berkonsultasi pada amplop bangunan – lapisan luar yang menjaga udara tertutup di dalam bangunan. Rayap, katanya, “tidak ingin lingkungan yang kedap udara. Mereka ingin udara mengalir melalui gedung mereka. ”

 

Pembangun biasanya fokus pada ventilasi mekanis – kipas, pemanas dan pendingin – yang menggunakan bahan bakar dan lebih mudah dikendalikan. Bangunan ramah lingkungan biasanya berskala lebih kecil, karena kenyamanan manusia sulit dicapai dalam sistem yang bergantung pada berbagai iklim. “Bukankah lebih baik jika orang bisa melakukan bangunan yang melakukan keduanya?”

 

Singh dan rekan-rekannya berharap penelitian di masa depan tentang sarang dari spesies rayap lainnya akan mengungkapkan prinsip-prinsip desain umum yang dapat ditingkatkan untuk manusia. Dan seperti yang ditunjukkan Eastgate Center, bangunan yang terinspirasi oleh rayap tidak harus terlihat seperti rayap yang membangunnya.

 

“Ada bahaya untuk melihat bentuk dan bentuk yang indah di alam dan cukup menyalinnya,” kata Mr. Pearce. “Kami tidak menyalin formulir. Kami menyalin proses yang membuat formulir. “

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *