"It matters what stories make worlds, what worlds make stories." – Donna J. Haraway, "Staying with the Trouble: Making Kin in the Chthulucene"
הגן הפנטלרי
באי הגעשי פנטלריה, הממוקם בין תוניסיה לאיטליה, אפשר למצוא חומת סלע המקיפה עץ הדר בודד. מבנה ייחודי זה, שאינו מוכר בשום מקום אחר בעולם, ידוע בשם "גן פנטלרי" (Giardino Pantesco). המבנה המקיף את העץ פתוח לשמים. גובהו כמה מטרים בודדים והוא בנוי כולו מאבני בזלת מקומיות. צורתו נועדה להגן על העץ מפני האקלים הצחיח למחצה של האי, שבו כמות המשקעים הנמוכה לא מאפשרת לגדל עצי הדר ללא השקיה. ובכל זאת, במשך מאות שנים ועד היום, עשרות מבנים מסוג זה הפזורים ברחבי האי מאפשרים גידול של פירות הדר – תפוזים ולימונים – ללא צורך בהשקיה.
את הפלא הזה מאפשרת האדריכלות הייחודית של המבנה היוצרת מיקרו-אקלים: מצב שבו האקלים שבתוך המבנה שונה באופן ניכר מהאקלים החיצוני. גובהו של הקיר נועד להגן על העץ מפני רוחות יובש חזקות האופייניות לאי ובה בעת הוא מאפשר לקרני השמש להגיע לעלווה. כך נוצרת במבנה סביבה פנימית לחה המקטינה את קצב האידוי מעלי העץ ומפחיתה את צריכת המים שלו. יתרה מכך, הצורה הסגורה למחצה מאפשרת ללכוד טיפות טל בשעות הבוקר המוקדמות ובכך להגדיל את כמות המים הזמינים בקרקע עבור שורשי העץ (Barbera, 2018). אבני הבזלת, שהתקררו במהלך הלילה, שומרות בשעות היום על טמפרטורה נמוכה יחסית בתוך המבנה, ואילו בערב נפלט החום שנאגר בקיר, ובכך נוצר תהליך של ויסות תרמי התורם לגידול פירות איכותיים עשירים בוויטמינים החיוניים לבריאות האוכלוסייה המקומית.
התכנסות
פרט להיבטים הפיזיים והאקלימיים אפשר להבין את הגן הפנטלרי כמקרה של מה שמרטין היידגר כינה "דבר"(Thing). בניגוד ל"אובייקט" – ישות מבודדת ונמדדת הניצבת מול הסובייקט – ה"דבר" ההיידגריאני הוא מוקד של התכנסות (Heidegger, 1967). הוא לא רק נמצא בעולם, אלא אוסף אליו את העולם: חומר, אקלים, שימוש, נוף וזמן. הגן הפנטלרי, אם כן, הוא איננו רק קיר סביב עץ, אלא הזמנה להתכנסות: הוא טומן בחובו חומרים מקומיים, תנאי אקלים משתנים, ידע מצטבר לאורך דורות ומחויבות של קהילה לטיפוח חיים במקום קשה. התכנסות סביב עץ.
הדימוי הזה של קיר אבן מקומי העוטף עץ יחיד פרץ את גבולותיו של האי האיטלקי ושימש עבורי השראה לעיצוב מעטפות טיפול חדשות כאן, בישראל. הגן הפנטלרי שנבנה באי געשי בתנאים אקלימיים קשים הוא אינו רק מופת חקלאי או אדריכלי אלא מערכת יחסים בין אדם, טכנולוגיה, עץ ונוף. הוא מציב במרכז את העץ, לא את האדם; והוא אינו שואף לשלוט בו אלא להעניק לו את התנאים הנוחים לקיומו. זהו מודל המעורר שאלות באשר לתפקידה של אדריכלות בעולם משתנה ולמקומה של הטכנולוגיה בתיווך בין אדם לסביבתו, בין האנושי ללא אנושי.
[1] לחצים ביוטיים הם גורמים שמקורם ביצורים חיים, כמו עשבייה מתחרה, מזיקים או מחלות. לחצים א-ביוטיים נובעים מתנאי סביבה שאינם חיים כמו חום קיצוני, יובש, קרקע דלה או רוחות חזקות.
אותה התכנסות של אדם, חומר וטכנולוגיה סביב גידולו של עץ עניינה אותי במיוחד לאור הצורך לשקם שטחים באמצעות נטיעת עצים נרחבת. בשטח מתברר כי נטיעה בלבד אינה מספיקה; שתילים צעירים מתקשים לשרוד בשנים הראשונות כיוון שהם חשופים ללחצים ביוטיים וא-ביוטיים[1]. מעבר לסוגיה הסביבתית הופכת הנטיעה ממעשה פונקציונלי בלבד למרחב של עיצוב, טיפול ואתיקה. לאורך ההיסטוריה האנושית, ובייחוד בהקשרים מקומיים, נטיעת עץ היא לא רק פעולה חקלאית, סביבתית או נופית אלא מחווה תרבותית, פוליטית ורוחנית. פעולה של תיקון, של השתרשות, של הבטחה לעתיד.
מתוך מחשבות אלו נולד המחקר שלי לדוקטורט בטכניון במעבדת MTRL (Material Topology Research Lab), בהנחייתם של הפרופסורים אהרון שפרכר, ארנון בנטור ותמיר קליין. יחד אנחנו מפתחים מעטפות מגוננות לשתילים צעירים במטרה לספק להם תנאים מיקרו-אקלימיים מיטביים באמצעות שימוש בחומרים מקומיים, ידע אדריכלי, עיצוב ממוחשב וטכנולוגיות ייצור מתקדמות.
השאלות שמובילות את המחקר אינן רק טכניות, אלא גם אסתטיות, או כפי שכינה אותן הפילוסוף הצרפתי ז'ילבר סימונדון (Gilbert Simondon), "טכנו-אסתטיות": שאלות העוסקות באופנים שבהם הצורה, החומר והטכנולוגיה נוצרים יחד ומתפתחים מתוך תנאים ממשיים של שימוש, הקשר ותרבות (Simondon, 2012). הן מבקשות לתהות באשר לעתיד האדריכלות בתקופה שבה שאלות הקושרות בין האדם לסביבתו חשובות מתמיד: כיצד טכנולוגיה עכשווית עשויה לעזור לנו לתכנן מבנים מתוך הקשר מקומי ורגיש ולא כפתרון גלובלי גנרי? כיצד אפשר להעמיד עץ אחד במרכז תהליך עיצוב שלם מבלי להשליט עליו צורה, אלא רק ללוות אותו? ואיזו שפה חדשה של תכנון תצמח כשאדמה, עץ ורובוט ינהלו ביניהם דיון?
עץ, אדם, אדמה, רובוט
בנקודה זו החלה להתגבש המתודולוגיה של המחקר שלי: ניסיון לעצב מערכת שמתכנסת סביב עץ צעיר יחיד ושאפשר לפרוס בקנה מידה גדול. מערכת כזו חייבת להיות רב-תחומית – אדריכלות ממוחשבת, ייצור רובוטי, מדעי הצמח והנדסת חומרים. הגן הפנטלרי הציע דגם של התארגנות אנושית־טכנולוגית-חומרית-אקלימית סביב עץ, ואני מבקש לתרגם את אותה התארגנות כדי למפות את צרכיו הפיזיולוגיים של השתיל בשנותיו הראשונות ולייצר עבורו מעטפת חומרית שתאפשר לו להכות שורש ולצמוח.
בשלב זה הבנו כי נצטרך לחשוב על אסטרטגיית ייצור שתאפשר בנייה של מערכות בעלות צורניות שונה בהתאם לצורכי העץ; כאלה שיהיה אפשר לייצר בעתיד גם בתנאי שטח. לאחר מיפוי ראשוני החלטנו לפעול בשיטת הדפסת תלת־ממד של חומר מקומי. הדפסה רובוטית מאפשרת עבודה עם חומרים לא מתועשים וייצור מותאם ומשתנה בהתאם לצורכי השתיל. באמצעות שיטת הייצור הזאת הופכת פעולת הבנייה לדיאלוג ישיר עם הקרקע: החומר המקומי נאסף, מעובד באתר הנטיעה ומעוצב באמצעות קוד מחשב המגיב לנתוני אקלים ולצורכי הצמח. המערכת כולה – חומר, קוד ורובוט – מתכנסת ליצירת דבר חדש: מעטפת מגוננת הבונה קשר הדוק בין אדם, טכנולוגיה, סביבה וצמח.
מחקר חומרי
את הגן הפנטלרי מרכיבות אבני בזלת מקומיות – החומר הנפוץ ביותר באי געשי כמו פנטלריה. כך החומר המקומי הופך לא רק לאמצעי בנייה אלא לביטוי של שייכות נופית וחומרית. כשנדרשנו לשאלה מהו החומר שבעזרתו נוכל לעצב מעטפת מגוננת לעץ צעיר כאן, התבוננו לא רק באילוצי השטח אלא גם בתרבות החומרית של האזור. כך הגענו לאחד החומרים הבסיסיים והקדומים באדריכלות: אדמה.
בנייה מאדמה נפוצה בכל רחבי העולם, ובעיקר באזורים צחיחים או חצי־צחיחים שבהם הצמחייה דלילה ולכן אי אפשר להשתמש בהם בחומרי בנייה אורגניים כמו עץ (Minke, 2006). האדמה, שמורכבת מחול, טין וחרסית, יכולה להפוך לחומר שאפשר לעצב בעזרת כמות נכונה של מים ולעיתים גם תוספים טבעיים אחרים. האדמה זמינה כמעט בכל אתר נטיעה או בקרבתו, ובכך חוסכת שינוע של חומרים חיצוניים, והיא מותאמת למקום ובכך גם לצמחייה הנטועה בה.
יתר על כן, תכונותיה הפלסטיות של האדמה מותאמות במיוחד לשיטת הדפסת תלת-ממד שבה מוזרק חומר דרך פייה על פי הנחיה של מערכת רובוטית הנשלטת על ידי מחשב. תחום מחקר זה הוא תחום שצובר תאוצה בעולמות האקדמיה והאדריכלות ויש בו הבטחה לשיטת בנייה מקיימת שיכולה להפחית את טביעת הרגל הפחמנית הגדולה של ענף הבנייה. אחד מיתרונותיה הנוספים של השיטה הזאת הוא היכולת ליצור גיאומטריות מורכבות ומותאמות מקום ולתרגם אותן באופן כמעט ישיר מהמחשב אל החומר.
מכיוון שתחום המחקר הזה חדש יחסית עלו שאלות טכנולוגיות שונות: כיצד נוכל לפתח שיטה שתהפוך כל אדמה מקומית, השונה מאתר לאתר, לתערובת שאפשר להדפיס? כיצד נוכל להנדס חומר מקומי שיהיה מותאם לתהליך הצמיחה של עץ ויחזור לקרקע מבלי להשאיר טביעת רגל לאחר צמיחת העץ? האם נוכל להטמיע בחומר תכונות שיוכלו לשפר את התאקלמותו של העץ הצעיר? בעקבות השאלות האלה אנחנו מפתחים מספר רב של תערובות ושיטות הבודקות את השפעת הקרקע המקומית – המינרלים והחלקיקים שמרכיבים אותה – על תכונותיה של התערובת המודפסת בתלת-ממד (Asaf, 2023). אנחנו עובדים עם תוספים ממקורות מינרליים וביולוגיים לשיפור העמידות של המבנה במהלך שנותיו הראשונות של העץ ומוסיפים חומרי הזנה שיזינו את העץ לאחר התפרקותו. אנחנו לומדים כיצד נוכל "לקודד" את החומר כך שהמעטפת תתפרק בהתאם לזמן והאקלים המקומי ובהתאם לזמן השימוש הנחוץ לשתיל.
עיצוב ממוחשב
[2] עיצוב פרמטרי הוא שיטת תכנון המבוססת על הגדרה של משתנים (פרמטרים) וכללים גיאומטריים ומאפשרת יצירה של צורות מורכבות ודינמיות תוך שליטה על תהליך השינוי והתגובה לתנאים משתנים.
אם החומר הוא שקושר אותנו למקום, הרי שהצורה היא שמארגנת את המפגש בין עץ, אדם, אדמה ורובוט ויוצרת את התנאים האקלימיים לגידולו של העץ. בתהליך התכנון של מעטפות ההגנה לשתילים ניסינו שלא לכפות גיאומטריה קבועה מראש, מתוך הבנה שלכל מין עץ יש צרכים משלו. לכן בחרנו לפתח מערכת עיצוב פרמטרית[2], כזו הנבנית סביב העץ ועבורו. הגישה הזו מבקשת להתבונן בשתיל כמרכז חי של תנאים אקלימיים: אור, לחות, טמפרטורה ותכולת רטיבות בקרקע.
מערכת העיצוב שפותחה פועלת כמנגנון פתוח המייצר צורה משתנה מתוך נתוני קלט פיזיים וביולוגיים. סביב כל שתיל במקום מסוים נוצרת מעטפת שונה, שתפקידה לייצר את תנאי מיקרו-האקלים הנחוצים להתבססות העץ. המבנה הגיאומטרי בנוי כהרכבה של יחידות מודולריות – כמעין לבנים – המתחברות בזוויות משתנות ויוצרות נעילה מכנית. כך הגיאומטריה היא אינה ביטוי לצורה גנרית קבועה מראש, אלא תגובה למערכת מורכבת של תנאים משתנים. העץ, כישות חיה, מקבל את הבכורה בתהליך התכנון, והמעטפת המתוכננת סביבו היא מעין אינקובטור זמני.
הדפסה
לאחר גיבוש הצורה בתהליך התכנון הפרמטרי עברנו לייצור באמצעות הדפסת תלת-ממד רובוטית. את גיאומטריית הלבנים המרכיבות את מעטפת ההגנה תרגמנו לקוד – השפה שבה מדברת הזרוע הרובוטית. קוד שכזה מגדיר את מישורי ההדפסה ואת מהירות המעבר בין המישורים וכך מאפשר לשלוט בצורה מדויקת בגיאומטריה הנוצרת. לזרוע חיברנו ראש הדפסה ייעודי, המאפשר הזרקת אדמה בצורתה הבוצית באופן מדויק, אחיד ורב־שכבתי. ראש ההדפסה מחובר למערכת הזנה הכוללת משאבה וצינור שאליה מוזנות תערובות האדמה שפותחו בשלב ניסויי החומר.
הרגע שבו הרובוט מדפיס את השכבות הראשונות של המבנה – רצועות בוץ רכות שהולכות ונבנות כחוליות בבניית יד – כמוהו כהתמזגות מרתקת בין העכשווי לקדום. יש ברגע הזה ממד טקסי כמעט: האובייקט שעד לפני רגע התקיים כפיקסלים על מסך, מתממש עכשיו לנגד עינינו, שכבה אחר שכבה, והופך לאובייקט מוחשי.
בימים אלו אנחנו עוברים לשלבי בחינה של המעטפות בתנאי שטח בגן האקולוגי בטכניון. ניסויי השדה לא נועדו להדגים מוצר מוגמר אלא לבחון את מערכת היחסים בין המעטפת לתנאים המיקרו-אקלימיים שאותה היא יוצרת.
מחשבות לעתיד
הגן הפנטלרי שנבנה סביב עץ יחיד מציע דימוי פשוט: מעטפת חומרית־טכנולוגית שמתארגנת סביב עץ הדר כדי לאפשר לו להתקיים בתנאי קיצון. דרך הדימוי הזה ניסינו לבחון כיצד אפשר להציע גישה אדריכלית הפועלת לתווך בין עץ לסביבתו.
במהלך המחקר אנחנו מפתחים מעטפות אדמה מודפסות המיועדות להגן על שתילים צעירים תוך התאמה לחומר, לאקלים ולצמח. עם זאת אנחנו לא מחפשים פתרון אחד אופטימלי, אלא מערכת תנאים מגיבה ומשתנה. את תוצאות המחקר נדע רק בהמשך: האם הצלחנו לייצר מעטפת מקומית, מודולרית, המסוגלת ליצור מיקרו-אקלים מתאים לגידול עץ?
בתוך כך אנו לומדים ומפתחים ידע באדריכלות, במדע החומרים ובעיצוב ממוחשב, ובכל פעם צצות שאלות חדשות: כיצד נוכל לשלב ערכים של מקומיות וחומריות חיה בתהליכי עיצוב ותכנון? כיצד נוכל לפעול בקנה מידה משתנה – שתיל, בוסתן, יער ?מהי מידת האחריות שלנו, כמתכננים וכחברה, כלפי מה שטרם גדל או צמח – האנושי וגם הלא אנושי – ואיזה עתיד משותף נוכל לטוות בין אדם, אדמה, רובוט ועץ?
מאמר זה נכתב כחלק מתהליך מחקרי לדוקטורט שמקיים עופר אסף במעבדת Material Topology Research Lab שבפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, בהנחיית הפרופסורים אהרון שפרכר, ארנון בנטור ותמיר קליין. המחקר מתאפשר הודות לתמיכתם הנדיבה של קרן עזריאלי, המרכז לייצור מתקדם בטכניון ומרכז הקיימות בטכניון.
דימויים מהמחקר באדיבות עופר אסף. צילום: עדו אסולין
עופר אסף – חוקר, עמית עזריאלי ודוקטורנט במעבדת MTRL בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון. בוגר המחלקה להנדסת חומרים פולימריים ותואר שני בעיצוב משנקר. מרצה במסגרות אקדמיות שונות. עבודתו העוסקת במפגש שבין טכנולוגיות מתקדמות, עיצוב סביבתי ותרבות חומרית הוצגה בכנסים ובתערוכות בארץ ובעולם.
מקורות:
Asaf, O., Bentur, A., Larianovsky, P. & Sprecher, A., 2023. "From soil to printed structures: A systematic approach to designing clay-based materials for 3D printing in construction and architecture". Construction and Building Materials (408): 133783
Barbera, G., Chieco, C., Georgiadis, T., Motisi, A. & Rossi, F., 2018. "The 'jardinu' of Pantelleria as a paradigm of resource-efficient horticulture in the built-up environment". Acta Horticulturae (1215) 351–356
Heidegger, M., 1967. What is a Thing? . Lanham: University Press of America, 165–186
Minke, G., 2006. Building with Earth: Design and Technology of a Sustainable Architecture. Berlin: De Gruyter
Simondon, G., 2012. "On techno-aesthetics". Parrhesia (14) 1–8
