让建筑回归大地，材料创新专家：Mae-Ling Lokko

农业和食品工业似乎与建筑没什么共同之处，而正是这三个领域重叠的部分令加纳-菲律宾科学家和建筑师 Mae-Ling Lokko 感兴趣。处理回收农业废弃物和生化聚合物材料，Lokko 探索研究将所谓的农业废弃物转化为建筑材料的方法。

在她广泛的作品中，对加纳椰子产业的研究最为突出。Lokko 调研了该产业链的副产品——椰壳——如何与某些真菌和菌丝相关联，作为生产低密度板的基材，可以为建筑和建造业行业提供隔声绝热的替代品。

由于其跨学科和创新的特质，Lokko 的作品享誉世界。在 2019 年，她入围宇舶设计奖（Hublot Design Prize）。她的研究已提名 2019 年度 Visible Award 和2020年度英国皇家学院多尔夫曼奖（Royal Academy Dorfman Award）。ArchDaily 有机会与 Lokko 对谈关于回收、废弃物、食物，以及这些领域与建筑行业的关系。

Romullo Baratto（ArchDaily）：可以从分享你在加纳的个人经历和椰子农场开始吗，以及他们生产中的废弃物？

Mae-Ling Lokko：最近在加纳有一个椰子的热潮。被宣传为健康饮品和化妆品的基础成分，椰子现在是一个潮流，每个街区都可以发现成堆的椰子。在这种情况下，我开始思考如何增加销售者的自主权，如何使它们从这一市场和它产生的大量废弃物中获利。

Fazenda de coco em Gana. Foto © Mae-ling Lokko

这都是从椰壳和商人开始的，随着更加深入的调研，我与一个椰子卖家成为了朋友，他分享了经营中的细节。我拜访了他的家庭，参观了他位于该国东部地区的农场——那是一个小规模的生产，但有着强大的人际关系网络，每周两到三次把椰子带回城市。这是我第一次接触到椰子农场。但这却不是生产最为集中的地方。在接近大西洋海岸的西部地区，他们在大型种植园中种植椰子。所以这里有两种体系，一个为了出口而生产，另一个以较小的规模内向城市出售椰子水。

但我的首要关注点在于小型农场和它们的废弃物——也就是椰壳——在这一产业中产物并不是集中的。它在全国各地都有，使得小型的生物材料工厂可以利用这种分布式的可获取性，创造更多可持续的建筑材料。

RB：那这种椰壳的重复利用也同样可以应用于大规模吗？

ML：是的，而且收集椰壳和控制质量会更加容易，因为它们没有被污染、被扔在路上或者淋雨。与更大规模的椰农合作社共事时，会有更多地掌控权和更为精简的废弃物收集流程。

Instalação "Healing Meadow". Cortesia de Mae-ling Lokko. Foto © Selma Gurbuz

RB：当我思考这个过程时，脑海中第一个想法是重复利用椰壳是多么的神奇。但疑问随之而来，比如这一新产业的副产品是什么，或者农业废弃物再利用后剩下的废弃物是什么？从能源消耗的角度，它是成功的吗？还是仍然只是个赌注呢？

ML：从能源的角度来看，我们知道由生物粘合剂和农业废弃物——比如椰壳和菌丝等——制成的纤维板或刨花板，实际上它们融化和分解所需要的温度和压力比压制胶合板或低密度纤维板低。但由于我们使用的胶黏剂，包含的能量要低得多。

椰壳的有趣之处在于，当你打碎它会得到纤维和一种叫做木髓的粉末状物质，它作为土壤的替代物，广泛地用于水耕栽培。在相较于胶合板一半的温度和略低的压力下，它融化为强力的胶黏剂。事实上，生物胶黏剂可以用于生产接近于橡木的高密度纤维板。因此在包含的能量角度来说，压制的过程方面有很多好处。

Instalação "Thresholds of Return". Cortesia de Mae-ling Lokko. Foto © Selma Gurbuz

另一方面，在生命周期、收集废弃物和运输方面，事情会变得困难。对废弃物产生的地方有一定的控制可以减少运输过程中的能源成本。此外，如果废弃物被丢弃、淋湿，需要消耗能源用于椰壳的脱水。这一操作可以在露天进行，但可控性较弱。这就是为什么标签价格与废弃物质量控制有着如此大的差距，也是能耗和价格方面一直相当昂贵的原因。这是一个挑战。

就副产品而言，并没有很多。在椰壳板中，我们使用的是粉尘和纤维，这是制板所需的全部。得到的是一种几乎无需粘合剂的建筑材料。当你开始关注其他生物粘合剂的使用，保护它免受雨水甚至火灾，那么可以得到某些副产品——但是没什么可以阻止你去使用它们。

Instalação "MycoTunnel". Cortesia de Mae-ling Lokko. Foto © Selma Gurbuz

但进一步的回答这个问题，我一直在研究将农业废弃物用于水处理，我们使用的植物之一名为辣木，与螺旋藻相似，是受欢迎的茶和保健品。它的副产品之一是一种可以很好地处理毒性水的粉末，尤其是纺织废水。它可以使不好的物质聚集在一起并下沉。产生的沉淀物是另一种含有重金属和其他不想要的物质的副产品，我们正在探索以它为原料制砖。

“我们需要重新思考从一开始就在使用的东西。如果要将所有这些有毒金属累积到一种化学物质中，它们最终会在某个地方出现。农业废弃物是一种很好的基质材料，可以捕捉和粘结它们，但这不是问题的关键，问题在于很早之前，当我们开始使用重化学品时。”

RB：看到这些副产品被重新利用成为新的材料，以及世界各地回收利用和升级改造的趋势，这真的很好。但当我们考虑到整个产业链和它的影响，会意识到应该从设计阶段就开始思考这些问题，而且它超出了建筑的范畴，关系到整个社会…

ML：因为我的研究介于农业、食品和建筑之间，当考虑设计一种材料时，我会开始得更早。当我使用椰子时，当看到它生长在树上，在一种特殊的气候条件下，我意识到这种水果的生命。这是一个开始，这是材料特性的所有条件的开始。

“在未来几年的工作中，我会侧重于设计建筑材料的意义上，而不仅仅以建造阶段为目标。如果目标是搞清楚如何将建筑回归土地，又会怎样呢？”

我们目前处于这样一个巨大的危机之中，我们的大部分产品完全不能与土壤中存在的化学和生物系统相容，这就是这些物质需要很长时间降解、回到土壤中的原因。这些条件并不是与建筑性能分离的。建筑的生命周期应既包含建筑物对材料的影响，也包含此后环境如何处理这些材料。不过这是一个巨大的挑战，我们必须更好地理解会发生什么、土壤的组成和我们材料中的成分。这是范式的改变，因此我不觉得它会很快发生。

Pavilhão Upcycling. Foto © Mae-ling Lokko

RB：以目前的技术，我们可以提供什么样的产品供建筑和建筑行业使用？

ML：低密度隔声绝热材料已经实现。事实上，我参与到生物废弃物隔声绝热产品的浪潮中有些迟了。在建筑物中，产自农业废弃物的隔音板或许是最具潜力的领域之一，因为人们会为他们看得到的隔音产品买单，而且材料的定制化程度会很高。就成本而言，与市面上常见的产品相比，每平方米材料的花销会更少。另一方面，没有人会为墙壁后面的隔声绝热材料花那样多的钱，所以真的必须保持低价，并且降低生产成本——这可以通过与农业生产者的大规模合作来实现。

Imagem cortesia de Mae-ling Lokko

中密度纤维板正在流行起来，有许多公司在做这种压制的生物复合材质板。显然，在加热加压时，它将成为一个能量密集型的过程。这场竞争也很困难。如果与其他中密度纤维板、胶合板品牌和制造商竞争，你的价格区间会很窄。而且，在颜色、纹理和防水性等方面的定制选择也通常不会如他们一样广泛。你的产品会更加昂贵，更倾向于被当做一种奢侈的定制应用。

高密度材料真的很困难，因为你需要得到非常高质量的、强韧的纤维和有弹性的粘合剂。这也取决于副产品的质量，因为它们是各不相同的——这是农业废弃物的魅力所在，就像食物一样，它根据土壤和空气特性的不同，随产地变化而改变，使得它独一无二，并深深扎根于特殊的地理环境中。

RB：这与食品工业有很大的关系，比如在巴西和加纳种植同样的一种水果——椰子，它们的化学特性会非常不同。

“ML：是的，而且也与季节性因素有很大关系。与单一种植不同，玉米或大豆全年都作为主要作物。当处理小范围的农业废弃物时，你知道在雨季将会有一吨的这个或那个，这会导致特殊的建筑产品季节性的产出。”

此外，为了建筑材料产业链在关键时期可以经受住气候的影响，你不能过多地依赖一种作物，否则它将会消灭其他几个品种。当灾病来临，整个产业会分崩离析，这是过去在椰子产业中发生过的。单一种植的教训有很多，引发了关于食品、消费和农业废弃物生产的不同模式。

RB：这是真正的整体思维。不仅仅是食品或建筑业，也是这个星球上的许多生命。

你有这样的经验或者曾听说过转基因和非转基因食品的农业废弃物之间的差异吗？或许有机食品的副产品养分更加充足，就像是食品本身，因此对建筑业来说更有价值？

ML：这是一个好问题。我不太了解玉米和大豆的具体情况，但是在加纳我们有很多转基因椰子在行业中占主导地位，而且我期待着在杂交品种而非有机品种中的的成分更加标准化，在糖度和木质素等方面有相对较小的差别。虽然从产品的角度来说这样可预测性更强，但是通常没有所希望的结构特性，又或许不是适合饲养菌丝的那种糖类。公平地说，我未曾见过相关的研究，但觉得在玉米和大豆产业中会有类似的情况。如果在野外，有着更为恶劣的气候条件和富含营养的土壤，会得到更为强壮的植株，因此不难想象从生长在贫瘠土地的转基因食物中无法得到多少结构价值。

Campo de cultivo de milho nos EUA. Foto de United Soybean Board , via Flickr. Licença CC BY 2.0

RB：是的，确实不难作出这样的假设。作为这次对话的结束，可以请你谈谈这些产品如今最终要进入市场所面临的主要挑战吗？

ML：我遇到的最常见的问题之一是这些材料的防火性能。由菌丝制成的低密度隔声绝热产品有很好的耐火性能，当它们燃烧时会产生一个保护层将内芯和火苗隔开。它不会像许多其他合成材料一样释放有毒烟雾。另一方面，防水性能可以通过几种用于木材表面的涂层产品来改善。

我认为最大的问题是建筑师和设计师如何将它们融入建筑物中。我们长久以来生活在密闭环境中，使用惰性材料如玻璃、钢和混凝土，但是许多菌丝产品是可以呼吸的，如果你不允许它们与空气接触，它们将无法处理所吸收的湿气和或热量。我并不是在浪漫化乡土建筑，但是在了解屋顶和外墙如何变热、湿气从建筑的一侧到另一侧是如何变化的、所有的湿气和热量如何从建筑物中释放等问题方面，有太多的智慧。

对我而言，最大的问题是我们如何使用这些材料进行设计，以及建筑物生命周期的规划。与常规材料相比，它们的生产还是比较贵的，所以考虑分布式的材料生产以及这些材料的后续使用是很重要的。这一问题上有很大的空间，我也很期待与人们在这方面共事和合作，这是一个当今要解决的令人兴奋的问题。