Trong những năm gần đây, ý tưởng về các công trình kiến trúc dùng kĩ thuật in 3D đã xuất hiện ngày càng phổ biến, hứa hẹn thời gian xây dựng nhanh chóng và chi phí thấp. Vào năm 2017 ở Nga, một ngôi nhà rộng hơn 37m2 được in chỉ trong 24 giờ. Tại Mỹ, vào tháng 2 năm nay, ngôi nhà in 3D có kết cấu một tầng, rộng 130m2 đã lần đầu tiên được tung ra thị trường với giá 299.000 USD.

Đặc biệt hơn, mới đây tại thị trấn nhỏ phía tây thành phố Ravenna nước Ý, công ty kiến trúc Mario Cucinella Architects đã hoàn thành nguyên mẫu cho ngôi nhà in 3D đầu tiên được làm từ đất sét. Ngôi nhà có tên TECLA – theo tên thành phố hư cấu Thekla của nhà văn Italo Calvino, đồng thời là sự kết hợp giữa "technology" - công nghệ và "clay" - đất sét.  

Truyền thống và công nghệ mới “giao thoa”

Trong khi các công trình kiến trúc trước đây được xây dựng bằng bê tông hoặc vật liệu tổng hợp như nhựa, thì TECLA được xây dựng từ đất trộn với nước, trấu, chất kết dính, và một số thành phần khác.

Hỗn hợp đất, nước và các thành phần hữu cơ là một trong những vật liệu xây dựng sớm nhất trên thế giới, được biết đến với độ bền, khả năng cách nhiệt và phân hủy tự nhiên. Trong lịch sử, cha ông ta cũng đã từng dùng đất để xây nhà.

Tuy nhiên, Người sáng lập Mario Cucinella chỉ ra rằng: “Thách thức thực sự đến từ việc sử dụng một vật liệu cũ trong lịch sử kiến trúc với công nghệ mới để tạo ra một ngôi nhà có hình dáng đặc biệt”.

Để thực hiện được mục tiêu đó, dự án sử dụng máy in WASP trộn hỗn hợp đất sét, sau đó in từng lớp, theo một quy trình đã được tính toán tỉ mỉ. Căn nhà có thiết kế là hai không gian hình cầu nối với nhau, với giếng trời giúp lấy ánh sáng. Đồ nội thất bao gồm cả bàn, ghế có thể được in 3D, và các bộ phận khác như cửa ra vào và cửa sổ được lắp đặt sau khi in.

Cucinella cho biết thêm ông không nghĩ rằng TECLA sẽ là tương lai của tất cả các ngôi nhà trên hành tinh. Nhưng kiểu nhà này có thể được nhân rộng ở nhiều nơi khác nhau trên thế giới nhờ việc có thể sử dụng linh hoạt các vật liệu sẵn có tại địa phương cũng như dễ xây dựng.

Tuy nhiên, ý tưởng đằng sau TECLA không phải là tái tạo cùng một ngôi nhà cho mọi môi trường, mà là điều chỉnh thiết kế dựa trên vị trí để thích nghi với các khí hậu khác nhau. Do vậy, thiết kế này được kỳ vọng có thể hỗ trợ giải quyết cuộc khủng hoảng thiếu nhà ở trên thế giới và thiếu vật liệu xây dựng công nghiệp ở các vùng nông thôn.

Mục tiêu trung hòa khí thải carbon

Theo báo cáo năm 2020 của Cơ quan Môi trường Liên hợp quốc và Cơ quan Năng lượng Quốc tế, lĩnh vực xây dựng chiếm 38% tổng lượng khí thải carbon trên thế giới. MCA tin rằng in 3D bằng vật liệu tự nhiên có thể là một công nghệ quan trọng khi châu Âu hướng tới mục tiêu về khí hậu vào năm 2050.

Theo như tuyên bố của công ty, TECLA có lượng chất thải thấp vì có thể tự phân hủy sinh học (ngoại trừ một số phần bổ sung như cửa ra vào, cửa sổ), đồng thời quá trình xây dựng sử dụng ít năng lượng hơn nhiều so với việc xây dựng một ngôi nhà tiêu chuẩn. Người sáng lập tin rằng chúng ta có thể học hỏi từ thiết kế kiến trúc thời tiền công nghiệp để tạo ra những căn nhà thân thiện hơn với môi trường.

Song nhược điểm của nhà bằng đất sét là quá trình khô chậm hơn nhiều so với bê tông. Thiết kế có thể được in trong 200 giờ nhưng hỗn hợp đất sét có thể mất vài tuần để khô, tùy thuộc vào khí hậu. Bên cạnh đó, TECLA cũng có giới hạn về chiều cao, đồng nghĩa với các tòa nhà chọc trời hoàn toàn bằng đất sét có thể sẽ không xuất hiện trong tương lai.

Nguyên mẫu TECLA hiện đang được kiểm tra các tiêu chuẩn thiết yếu trước khi quy ết định mở rộng dự án.

Ngọc Đỗ