Mari kita tiru sarang rayap agar bangunan manusia tetap sejuk

Dalam hal membangun bangunan berkelanjutan, manusia harus banyak belajar dari rayap. Sebuah studi baru-baru ini yang saya dan rekan publikasikan di Science Advances menjelaskan bagaimana beberapa rayap Afrika mempertahankan suhu dingin dan stabil di sarang mereka sepanjang tahun. Jawabannya terletak pada dinding sarang, terdiri dari pori-pori kecil tapi sangat terhubung.

Arsitek dan pembangun saat ini terus mencari cara baru dan lebih baik untuk mendinginkan bangunan tanpa menggunakan lebih banyak energi. Faktanya, permintaan yang meningkat untuk AC adalah salah satu titik buta paling kritis dalam perdebatan energi saat ini – telah diproyeksikan bahwa 10 unit AC baru akan terjual setiap detik selama 30 tahun ke depan. Saat planet memanas, orang akan semakin perlu membangun bangunan berkelanjutan yang tidak bergantung pada energi dalam jumlah besar untuk penyejuk udara.

Di sinilah rayap masuk. Rayap jangan bingung dengan kerabat jauh mereka, semut – adalah serangga dengan struktur sosial yang canggih yang dibangun di atas hierarki mereka memiliki raja, ratu, pekerja, dan tentara. Seperti manusia, sepupu kecoa ini lebih suka membangun lingkungan mereka sendiri daripada beradaptasi dengannya. Misalnya, beberapa rayap telah menguasai budidaya jamur berkelanjutan yang membantu mereka mencerna makanannya. Anda juga dapat menemukan rayap yang hidup di daerah kering yang mungkin memusuhi tubuh mereka. Untuk mengatasi lingkungan yang keras ini (dan dalam beberapa kasus untuk mempertahankan pertanian jamur) mereka membangun struktur yang cukup dingin dan lembab ini adalah gundukan atau sarang yang terkenal.

Untuk alasan ini, sarang rayap telah dipelajari secara luas sebagai contoh ventilasi dan pengontrol suhu yang efektif. Namun, bagaimana tepatnya mereka membangun konstruksi mereka sampai saat ini masih kurang dipahami.

Beda rayap beda mekanisme

Beberapa spesies rayap, yang melakukan budidaya jamur, membangun sarang yang menjulang tinggi yang berventilasi oleh sistem terowongan dan bukaan yang rumit. Terowongan ini mengatur ventilasi sarang dengan cara yang sama seperti cerobong asap dan jendela bekerja di rumah manusia. Faktanya, beberapa bangunan telah terinspirasi oleh sarang rayap, seperti Eastgate Center di Zimbabwe yang berhasil menggunakan energi 90% lebih sedikit daripada bangunan berukuran serupa di sebelahnya.

Tetapi rayap yang tidak menumbuhkan jamur membangun sarang yang tampak mulus, dan tidak memiliki bukaan yang jelas. Meskipun demikian, ventilasi tetap penting bagi rayap ini. Sampai saat ini tidak jelas bagaimana rayap ini mampu menjaga udara bergerak di sekitar sarang mereka untuk menghindari mati lemas.

Struktur adalah kunci ventilasi sarang

Itulah yang rekan-rekan dan saya – tim ahli biologi, insinyur, dan matematikawan di Prancis dan Inggris – berangkat untuk menyelidiki. Penelitian kami menemukan bahwa blok bangunan kecil yang membentuk sarang itu sendiri dioptimalkan agar proses ini terjadi secara alami dan efektif.

Kami fokus pada spesies yang tidak tumbuh jamur, rayap pemanen rumput, dan mulai dengan menggali sarang yang kami temukan di Senegal dan Guinea di Afrika Barat. Sarangnya terbuat dari partikel tanah yang dicampur dengan air dan air liur rayap. Meskipun tidak memiliki bukaan yang jelas, dindingnya terdiri dari pori-pori berukuran mikrometer.

Kami mengambil sampel kecil dari sarang dan meletakkannya di bawah pemindai sinar-X mikro yang serupa dengan yang digunakan di rumah sakit tetapi yang mampu memindai dengan resolusi yang jauh lebih baik. Ini mengungkapkan rayap membangun dinding luar yang sebenarnya mengandung pori-pori kecil dan serangkaian pori-pori yang sedikit lebih besar dan saling berhubungan. Faktanya, sekitar 99% dari ruang pori terhubung.

Dengan menggunakan pemindaian sinar-X, kami dapat membangun versi digital sarang, seperti dunia digital yang ada dalam permainan komputer. Kami kemudian mensimulasikan sarang dalam kondisi di mana rayap ini hidup – kering di Senegal dan lebih basah di Guinea.

Kami menemukan bahwa hubungan antara pori-pori besar memungkinkan udara “meresap” melalui dinding luar dengan cara yang sama seperti kopi disaring melalui filter. Ini adalah kunci untuk ventilasi dan pengaturan suhu.

Dengan membuat saluran ventilasi kecil, pori-pori sarang mengatur pertukaran gas dengan cara yang mirip dengan paru-paru manusia. Tapi di mana sepasang paru-paru mengempis dan mengembang untuk mendorong ventilasi, di sarang ini udara didorong masuk dan keluar oleh perbedaan suhu antara sarang dalam dan dunia luar.

Kami masih belum tahu apakah rayap membuat pori-pori yang saling berhubungan ini mengikuti aturan konstruksi sederhana, atau sebagai konsekuensi dari kendala fisik yang dihasilkan dari cara butiran tanah dikemas bersama. Tetapi penelitian kami menunjukkan bahwa struktur, bukan bahan yang digunakan, yang merupakan kunci ventilasi. Terutama mengingat sampel dari kedua wilayah tersebut sebagian besar terdiri dari bahan yang berbeda (pasir di Senegal dan tanah liat di Guinea).

Tantangannya sekarang adalah mendapatkan prinsip desain yang sama dan meningkatkannya untuk manusia. Tidak ada yang ingin tinggal di sarang rayap yang persis sama, lengkap dengan ruang jamur. Tetapi belajar dari rayap mungkin melibatkan pembuatan bahan bangunan sintetis baru dengan pori-pori yang terhubung. Penting untuk diingat bahwa kecerdikan manusia memungkinkan kita tidak hanya menyalin bentuk-bentuk yang ditemukan di alam, tetapi juga meniru mekanisme munculnya bentuk-bentuk seperti itu.

Jika Anda melihat rayap di rumah dan area pribadi Anda, segera hubungi jasa basmi rayap profesional sebelum rumah Anda mengalami kerusakan parah karena serangan rayap.

Tinggalkan komentar