Sem ar condicionado? Não há problema, se os edifícios copiarem túneis em rede de cupinzeiros

Os montes que certos espécies de cupins construir acima de seus ninhos há muito tempo é considerado uma espécie de controle climático natural embutido – uma abordagem que intrigou arquitetos e engenheiros interessados ​​em projetar edifícios mais ecológicos e com maior eficiência energética, imitando esses princípios. Houve décadas de pesquisa dedicadas a modelar como esses ninhos funcionam. A novo papel publicado na revista Frontiers in Materials oferece novas evidências a favor de um modelo de sistema integrado no qual o monte, o ninho e seus túneis funcionam juntos como um pulmão.

Talvez o exemplo mais famoso da influência dos cupinzeiros na arquitetura seja o Edifício Eastgate em Harare, Zimbábue. É o maior complexo comercial e comercial do país e, no entanto, usa menos de 10% da energia consumida por um edifício convencional de seu tamanho porque não há ar condicionado central e apenas um sistema de aquecimento mínimo. Arquiteto Mick Pearce famosamente baseou seu projeto na década de 1990 nos princípios de resfriamento e aquecimento usados ​​nos cupinzeiros da região, que servem como fazendas de fungos para os cupins. O fungo é sua principal fonte de alimento.

As condições devem ser perfeitas para o fungo florescer. Portanto, os cupins devem manter uma temperatura constante de 87° F em um ambiente onde as temperaturas externas variam de 35° F à noite a 104° F durante o dia. Os biólogos há muito sugerem que eles façam isso construindo uma série de aberturas de aquecimento e resfriamento ao longo de seus montes, que podem ser abertas e fechadas durante o dia para manter a temperatura interna constante. O Edifício Eastgate conta com um sistema semelhante de aberturas bem posicionadas e painéis solares.

Existem diferentes tipos de cupinzeiros, dependendo da espécie, o que torna a identificação de princípios universais um pouco complicada. Por exemplo, em 2019cientistas do Imperial College London estudaram os montes de um tipo diferente de cupim africano comum no Senegal e na Guiné. Esta espécie não cultiva fungos, então seus montes carecem das distintas chaminés e aberturas semelhantes a janelas dos cupinzeiros do Zimbábue que inspiraram o projeto de Pearce para o Eastgate Building. Não há aberturas visíveis. Em vez disso, há poros, resultado natural de como os montes são feitos: empilhando pelotas de areia misturadas com cuspe de cupim e terra. São esses poros que ajudam a estrutura a “respirar” e também a secar mais rápido após fortes chuvas.

No caso dos cupinzeiros do Zimbábue, o mecanismo preciso tem sido motivo de debate. É uma forma de fluxo induzido (também conhecido como “efeito chaminé“), o fato de que o calor dos habitantes da colônia faz o ar subir e sair pelas aberturas do monte (fluxo termossifão), ou uma combinação? Ou talvez seja necessário um tipo diferente de modelo.

O fisiologista Scott Turner, da SUNY-Syracuse, e Rupert Soar, da Nottingham Trent University, são co-autores um artigo de 2008 argumentando que Pearce baseou-se em suposições errôneas quando projetou o Edifício Eastgate. Especificamente, não há evidências sólidas de que os cupins regulem a temperatura de seus ninhos. Mesmo assim, o projeto de Pearce foi um sucesso, mas Turner e Soar imaginaram “edifícios que não são simplesmente inspirados pela vida – edifícios biomiméticos – mas que são, em certo sentido, tão vivos quanto seus habitantes e a natureza viva na qual estão inseridos”.

Este último artigo de Soar e David Andréen, da Universidade de Lund, na Suécia, explora uma hipótese alternativa proposta pela primeira vez por Turner em 2001. Nesse cenário, o cupinzeiro é um componente de um sistema integrado maior que incorpora o ninho subterrâneo e a complexa rede de túneis escavados em forma de treliça conhecida como “complexo de saída”, que poderia atuar como um driver para fluxos de ar seletivos. Turner imaginou esse sistema como um análogo funcional de um pulmão, deixando o oxigênio entrar e o dióxido de carbono escapar. Em termos práticos, é um trocador de gás multifásico.

Os cupins também conseguem evaporar mais rapidamente o excesso de água após as chuvas, transportando e depositando a água ao redor dos túneis de saída. Esses túneis são ventilados mais fortemente pelos ventos, acelerando a evaporação sem interromper o equilíbrio de oxigênio/CO2 dentro do ninho.

Soar e Andréen queriam demonstrar que o complexo de saída poderia ser usado para promover fluxos de ar, calor e umidade no projeto arquitetônico. “Ao ventilar um edifício, você deseja preservar o delicado equilíbrio de temperatura e umidade criado no interior, sem impedir o movimento do ar viciado para fora e o ar fresco para dentro,’ disse Soar. “A maioria dos sistemas HVAC luta com isso. Aqui temos uma interface estruturada que permite a troca de gases respiratórios, simplesmente impulsionada por diferenças de concentração entre um lado e outro. As condições internas são mantidas.”