This work explores the potential of bio-based materials to promote circularity in architectural design, focusing on timber and mycelium as a synergistic combination for a prefabricated, modular façade component. Given the construction industry’s significant environmental impact, circular economy principles are increasingly relevant for reducing resource consumption, waste, and carbon emissions. The research emphasizes the need to incorporate circularity into the design process from the outset, advocating for a material-driven, bottom-up approach to architecture that maximizes the inherent properties of each material. The methodology combines theoretical and material science research with iterative design and prototyping phases, resulting in a timber-mycelium panel system that serves as an insulating, structural infill for exterior wall assemblies. The lightweight, fully-biodegradable panels, designed as non-structural modules, are integrated within a glulam + CLT timber structure, implementing dry assembly through all-wood connections. The diversity of materials used is minimized, enabling better end-of-life options such as reuse or recycling and reducing reliance on metal fasteners or adhesives, which are limited to essential parts only. Circular design strategies, supported by digital fabrication technologies, optimize production efficiency and limit waste, mitigating the environmental impact of the construction process. The research outcomes suggest that material hybridization, especially with renewable resources like timber and mycelium, could bring significant advancements in circular architectural practices. Future developments include the exploration of alternative wood types and fungal species, alongside potential applications for low-rise, fully load-bearing construction systems. This study contributes to the ongoing discourse on sustainable design, providing a foundation for further investigation into circular construction practices and bio-based architectural solutions.
Il presente lavoro approfondisce il potenziale dei materiali bio-based nel promuovere la circolarità nella progettazione architettonica, focalizzando l’attenzione sul legno e sul micelio come combinazione sinergica di materiali per il progetto di un componente di facciata prefabbricato e modulare. Dato il significativo impatto ambientale dell’industria delle costruzioni, i principi dell’economia circolare sono sempre più importanti per ridurre il consumo di risorse, la produzione di rifiuti e le emissioni di CO2. La ricerca sottolinea la necessità di incorporare la circolarità nel processo di progettazione fin dall’inizio, suggerendo un approccio bottom-up all’architettura che abbia come punto di partenza la massimizzazione delle proprietà intrinseche di ciascun materiale. La metodologia abbina la ricerca più teorica sulla scienza dei materiali a fasi iterative di progetto e prototipazione, concludendosi con la proposta di un sistema di pannelli in legno-micelio che svolge la funzione di tamponamento nelle chiusure verticali. I pannelli, dal peso ridotto e completamente biodegradabili, essendo progettati come moduli non strutturali, sono integrati all’interno di una struttura portante in legno lamellare e CLT e assemblati a secco attraverso connessioni interamente in legno. La varietà dei materiali utilizzati è ridotta al minimo, consentendo migliori opzioni di fine uso, come il riutilizzo o il riciclaggio, e riducendo la dipendenza da fissaggi metallici o colle, che sono limitati solo a parti strettamente necessarie. Le strategie di progettazione circolare, supportate dalle tecnologie di fabbricazione digitale, ottimizzano l’efficienza produttiva e limitano rifiuti e sprechi di materiali, mitigando l’impatto ambientale del processo costruttivo. I risultati della ricerca presentano l’ibridazione di materiali sostenibili, in questo caso il legno e il micelio, come potenziale avvio di una svolta circolare nel campo dell’architettura. Gli sviluppi futuri includono lo studio di alternative in termini di tipi specifici di legno e specie fungine, oltre a possibili applicazioni per sistemi di costruzione portanti per edifici di altezza limitata. Questo studio si pone come contributo all’attuale discussione sulla progettazione sostenibile, fornendo le basi per ulteriori indagini sulle pratiche di costruzione circolare e sulle soluzioni architettoniche bio-based.
Bio-based materials hybridization: design of a timber + mycelium modular façade system for a circular approach to construction
Assirelli, Carlotta;Crocicchia, Aurora
2023/2024
Abstract
This work explores the potential of bio-based materials to promote circularity in architectural design, focusing on timber and mycelium as a synergistic combination for a prefabricated, modular façade component. Given the construction industry’s significant environmental impact, circular economy principles are increasingly relevant for reducing resource consumption, waste, and carbon emissions. The research emphasizes the need to incorporate circularity into the design process from the outset, advocating for a material-driven, bottom-up approach to architecture that maximizes the inherent properties of each material. The methodology combines theoretical and material science research with iterative design and prototyping phases, resulting in a timber-mycelium panel system that serves as an insulating, structural infill for exterior wall assemblies. The lightweight, fully-biodegradable panels, designed as non-structural modules, are integrated within a glulam + CLT timber structure, implementing dry assembly through all-wood connections. The diversity of materials used is minimized, enabling better end-of-life options such as reuse or recycling and reducing reliance on metal fasteners or adhesives, which are limited to essential parts only. Circular design strategies, supported by digital fabrication technologies, optimize production efficiency and limit waste, mitigating the environmental impact of the construction process. The research outcomes suggest that material hybridization, especially with renewable resources like timber and mycelium, could bring significant advancements in circular architectural practices. Future developments include the exploration of alternative wood types and fungal species, alongside potential applications for low-rise, fully load-bearing construction systems. This study contributes to the ongoing discourse on sustainable design, providing a foundation for further investigation into circular construction practices and bio-based architectural solutions.File | Dimensione | Formato | |
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