Οι αρχαίοι οικοδόμοι σε όλο τον κόσμο δημιούργησαν κατασκευές που αντέχουν ακόμη και σήμερα, χιλιάδες χρόνια αργότερα - από τους Ρωμαίους μηχανικούς που έχτισαν παχιά θαλάσσια φράγματα από τσιμέντο, μέχρι τους μαστόρους των Μάγια που φιλοτέχνησαν γύψινα γλυπτά για τους θεούς τους και τους Κινέζους οικοδόμους που ύψωσαν τείχη ενάντια στους εισβολείς.
Ωστόσο, δεκάδες πιο πρόσφατες κατασκευές έχουν ήδη αρχίσει να βλέπουν την ημερομηνία λήξης τους: το σκυρόδεμα που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύγχρονου κόσμου έχει διάρκεια ζωής περίπου 50 έως 100 χρόνια.
Ένας αυξανόμενος αριθμός επιστημόνων μελετά υλικά από μακρινές εποχές -αποκόβοντας κομμάτια από κτίρια και μελετώντας ιστορικά κείμενα- ελπίζοντας να ανακαλύψουν πώς άντεξαν αυτές οι κατασκευές για χιλιετίες.
Κτίσματα από αναπάντεχα υλικά που «αυτοθεραπεύοναι»
Αυτή η αντίστροφη μηχανική ανέδειξε έναν εκπληκτικό κατάλογο συστατικών που αναμίχθηκαν φτιάχνοντας τα παλιά οικοδομήματα - υλικά όπως ο φλοιός δέντρων, η ηφαιστειακή τέφρα, το ρύζι, η μπύρα, ακόμη και τα ούρα. Αυτές οι απροσδόκητες προσθήκες θα μπορούσαν να είναι το κλειδί για κάποιες πολύ εντυπωσιακές ιδιότητες, όπως η ικανότητα να δυναμώνει με την πάροδο του χρόνου και να «θεραπεύει» τις ρωγμές όταν σχηματίζονται.
Σε μία από τις πιο διάσημες κατασκευές της Κίνας, όπως το Σινικό Τείχος και η Απαγορευμένη Πόλη έχουν βρεθεί ίχνη αμύλου από κολλώδες ρύζι.
Κι ενώ το σύγχρονο σκυρόδεμά έχει τη δύναμη να συγκρατεί τεράστιους ουρανοξύστες και βαριές υποδομές, δεν μπορεί να ανταγωνιστεί την αντοχή αυτών των αρχαίων υλικών.
Και με τις αυξανόμενες απειλές της κλιματικής αλλαγής, υπάρχει μια αυξανόμενη έκκληση να γίνουν οι κατασκευές πιο βιώσιμες. Πρόσφατη έκθεση του ΟΗΕ εκτιμά ότι η δόμηση είναι υπεύθυνη για περισσότερο από το ένα τρίτο των παγκόσμιων εκπομπών CO2 - και μόνο η παραγωγή τσιμέντου αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 7% αυτών των εκπομπών.
Αρχαίο ή σύγχρονο σκυρόδεμα
Ξεκινώντας γύρω στο 200 π. Χ. , οι αρχιτέκτονες της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας κατασκεύαζαν εντυπωσιακές κατασκευές από σκυρόδεμα που άντεξαν στο χρόνο - από τον πανύψηλο θόλο του Πάνθεον μέχρι τα στιβαρά υδραγωγεία που λειτουργούν μέχρι σήμερα.
Το πιο σύγχρονο σκυρόδεμα ξεκινά με το τσιμέντο Πόρτλαντ, μια σκόνη που παρασκευάζεται με τη θέρμανση ασβεστόλιθου και πηλού σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και κατόπιν με τη λείανσή τους. Αυτό το τσιμέντο αναμιγνύεται με νερό για να δημιουργηθεί μια χημικά αντιδραστική πάστα. Στη συνέχεια, προστίθενται υλικά, όπως πέτρες και χαλίκια, και η τσιμεντόπαστα τα δένει σε μια μάζα σκυροδέματος.
Σύμφωνα με αναφορές αρχαίων αρχιτεκτόνων όπως ο Βιτρούβιος, η ρωμαϊκή διαδικασία ήταν παρόμοια. Οι αρχαίοι οικοδόμοι ανακάτευαν υλικά όπως ο καμένος ασβεστόλιθος και η ηφαιστειακή άμμος με νερό και χαλίκι, δημιουργώντας χημικές αντιδράσεις που συνέδεαν τα πάντα μεταξύ τους.
Τώρα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι βρήκαν έναν βασικό λόγο για τον οποίο το ρωμαϊκό σκυρόδεμα έχει διατηρήσει τις κατασκευές στέρεες για χιλιάδες χρόνια. Το αρχαίο υλικό έχει μια ασυνήθιστη δύναμη να αυτοεπιδιορθώνεται. Ο ακριβής τρόπος δεν είναι ακόμη σαφής, αλλά οι επιστήμονες αρχίζουν να βρίσκουν ενδείξεις.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε νωρίτερα φέτος, ο Αντμίρ Μασίκ, πολιτικός μηχανικός και μηχανικός περιβάλλοντος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, λέει ότι πιθανόν αυτή η ισχύς προέρχεται από κομμάτια ασβέστη που είναι διάσπαρτα σε όλο το ρωμαϊκό υλικό, αντί να αναμιγνύονται ομοιόμορφα. Οι ερευνητές πίστευαν ότι αυτά τα κομμάτια ήταν σημάδι ότι οι Ρωμαίοι δεν ανακάτευαν αρκετά καλά τα υλικά τους, αλλά αντίθετα είναι αυτά που δημιουργούν την ικανότητα «αυτοθεραπείας».
Όταν σχηματίζονται ρωγμές, το νερό μπορεί να εισχωρήσει στο σκυρόδεμα. Αυτό το νερό ενεργοποιεί τους εναπομείναντες θύλακες ασβέστη, πυροδοτώντας νέες χημικές αντιδράσεις που μπορούν να γεμίσουν τα κατεστραμμένα τμήματα.
Ωστόσο μία άλλη άποψη λέει ότι το κλειδί μπορεί να βρίσκεται στα ηφαιστειακά υλικά που χρησιμοποιούσαν οι Ρωμαίοι κι ότι αυτά είναι που κάνουν τις ρωγμές να κλείνουν.
Γλυπτά από χυμούς δέντρων
Στο Κόπαν, μια τοποθεσία των Μάγια στην Ονδούρα, τα περίπλοκα γλυπτά από ασβέστη και οι ναοί παραμένουν άθικτα ακόμη και μετά από περισσότερα από 1.000 χρόνια έκθεσης σε ένα ζεστό, υγρό περιβάλλον. Και σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε νωρίτερα φέτος, το μυστικό της μακροζωίας αυτών των δομών μπορεί να βρίσκεται στα δέντρα που φυτρώνουν ανάμεσά τους.
Οι ερευνητές ήρθαν σε επαφή με ντόπιους οικοδόμους που είχαν καταγωγή από τους Μάγια και τους είπαν τη συνταγή. Έτσι συλλέγοντας φλοιό δέντρων, βάζοντας τα κομμάτια σε νερό και προσθέτοντας τον «χυμό» που προέκυψε στο υλικό, διαπίστωσαν ότι ο γύψος που δημιουργούνταν ήταν ιδιαίτερα ανθεκτικός έναντι φυσικών και χημικών φθορών. Ο γύψος αυτός μιμείται ανθεκτικές φυσικές δομές όπως τα κοχύλια και τα αγκάθια του αχινού.
Τύχη ή ικανότητα
Κάποιοι από αυτούς τους αρχαίους κατασκευαστές μπορεί απλώς να στάθηκαν τυχεροί, καθώς θα έβαζαν σχεδόν τα πάντα στα μείγματά τους, αρκεί να ήταν φτηνά και διαθέσιμα.
Αλλά ορισμένα υλικά φαίνεται να δείχνουν περισσότερη πρόθεση, όπως στην Ινδία, όπου οι κατασκευαστές δημιούργησαν μείγματα τοπικών υλικών για να παράγουν διαφορετικές ιδιότητες. Οι Ινδοί χρησιμοποιούσαν τα τοπικά βότανα που βοηθούσαν τις κατασκευές να αντιμετωπίσουν την υγρασία. Κατά μήκος της ακτής, πρόσθεσαν «jaggery», μια μη επεξεργασμένη ζάχαρη, η οποία μπορεί να βοηθήσει στην προστασία από τη ζημιά του αλατιού σε κατασκευές που βρίσκονται δίπλα στη θάλασσα.
Σε περιοχές με υψηλότερο κίνδυνο σεισμών, χρησιμοποίησαν εξαιρετικά ελαφριά «πλωτά τούβλα» από φλοιό ρυζιού.
Γιατί δεν αντιγράφουν οι κατασκευαστές το ρωμαϊκό σκυρόδεμα
Οι σημερινοί κατασκευαστές δεν μπορούν απλώς να αντιγράψουν τις αρχαίες συνταγές. Παρόλο που το ρωμαϊκό σκυρόδεμα άντεξε πολύ καιρό, δεν θα μπορούσε να αντέξει πολύ βάρος. Αν χτίζονταν ένας ουρανοξύστης από ρωμαϊκό σκυρόδεμα θα κατέρρεε όταν έφτανε στον τρίτο όροφο.
Αντίθετα, οι ερευνητές προσπαθούν να εκμεταλλευτούν κάποιες από τις ιδιαιτερότητες του αρχαίου υλικού για τα σύγχρονα μείγματα.
Δεν χρειάζεται να κάνουμε τα πράγματα να διαρκέσουν τόσο πολύ όσο οι Ρωμαίοι για να έχουν αντίκτυπο, δήλωσε ο Μασίκ. Αν προσθέσουμε 50 ή 100 χρόνια στη διάρκεια ζωής του σκυροδέματος «θα έχουμε λιγότερες κατεδαφίσεις, λιγότερη συντήρηση και μικρότερη ανάγκη από υλικά μακροπρόθεσμα».