Willow Technologies transformiert die Landwirtschaft

Willow Technologies ist ein Unternehmen für Materialforschung und Gebäudetechnik, das als Teil der ArchDailys 2023 Best New Practices ausgewählt wurde. Das von der ghanaisch-philippinischen Designerin und Architekturwissenschaftlerin Mae-Ling Lokko gegründete Unternehmen bewegt sich in der Lücke zwischen Forschung, Entwicklung und Verbreitung biobasierter Baumaterialien. Die Arbeit mit Agrarabfällen und biobasierten Materialien wirft in der Regel technische Fragen hinsichtlich Skalierbarkeit, industrieller Produktion, Standardisierung, Brandschutz und mechanischer Festigkeit auf. Die Erforschung dieser Daten ist der Schwerpunkt von Willow Technologies, allerdings insbesondere aus der Perspektive der Entwicklungsregionen in Westafrika. Durch umfassende Arbeiten mit Kokosnüssen, Moringa, Reis und anderen einheimischen Nutzpflanzen war Lokkos Praxis in der Lage, den materiellen Charakter verschiedener Nutzpflanzen, ihre möglichen Nebenprodukte, lokale Transformationstechniken sowie die Aussichten und Herausforderungen der Skalierbarkeit als Gebäude zu untersuchen und zu katalogisieren Materialien.

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Mae-ling erklärt, dass die Skalierbarkeit agrarbasierter Materialien nur parallel zur Stimulierung der Nachfrage durch das Verständnis und die Aufklärung rund um diese Materialien erreicht werden kann. Dies war die Grundidee von Willow Technology bei der Erforschung der Verwendung von Kokosnüssen, Moringa und landwirtschaftlichen Nebenprodukten von Reis in einem Land, in dem die Kommerzialisierung einheimischer Arten aufgrund des Zustroms und der Vermarktung importierter Hybridnahrungsmittelarten ständig zurückging. „Wie kann die Nachfrage und die produktive Nutzung einheimischer Nutzpflanzen und landwirtschaftlicher Nebenprodukte in Ghana gefördert werden?“ wurde zu einer Forschungsfrage für die Praxis, da die Nutzpflanze nur dadurch genügend Nebenproduktmengen erzeugen konnte, um sie in Baumaterialien umzuwandeln.

Im Rahmen eines COP27-Aufrufs für Projekte zur Hervorhebung von Überschwemmungen durch den British Council setzte Willow im Rahmen eines Bioswale-Projekts im Efua Sutherland Park in Accra, Ghana, Reispflanzen und Kokosnussmark als wasserspeichernde und hochwassertolerante Kernkomponenten ein. In Zusammenarbeit mit einem führenden afrikanischen Koch, Selassie Atadika, arbeitete Willow mit dem Midunu Institute zusammen, um über den World Crop Trust 126 Reispakete von Africa Rice zu beschaffen und sie als grüne Infrastruktur in einem überschwemmungsgefährdeten Teil des Parks zu implementieren. Das Projekt umfasste den Entwurf und die Installation von Bioswale, um das Wasser zu verlangsamen, indem neben anderen lokalen Arten hochwassertoleranter Reis gepflanzt wurde. Durch diese Demonstration engagiert sich Willow Technologies für die Bildung lokaler und globaler Teilnehmer, darunter Ghanas Council for Scientific and Industrial Research (CSIR), der schottische Architekt Tom Morton, Studenten der Ashesi University und der Mackintosh School of Architecture in Glasgow.

Eine hohe Nachfrage nach lokalen Nahrungsmitteln kann die Aussichten für Nebenprodukte mit breiteren Anwendungen erhöhen. Ein Beispiel dafür ist die Erforschung von Nebenprodukten von Moringa durch Willow Technology, einem in Ghana weit verbreiteten Baum, der typischerweise für Tee-, Öl-, Kräuter- und medizinische Zwecke verwendet wird. Bei der Gewinnung des Öls aus Moringa bleibt ein Nebenprodukt namens Pressmehl oder Presskuchen zurück. Diese mehlartige Substanz kann als Flockungsmittel zur Behandlung giftiger Abwässer verwendet werden und hilft dabei, Schwermetalle und giftige Bestandteile im Wasser zu verklumpen und abzusetzen. Die Forschung und Entwicklung von Willow Technologies zu Moringa-Flockungsmitteln wurde in einem Projekt zur Aufbereitung des Textilabwassers von Global Mamas eingesetzt, einem Netzwerk von Batik-Färbebetrieben für Frauen zu Hause. In einem Proof-of-Concept-Projekt reduzierte dieses Verfahren die Toxizität ihres Abwassers auf einen Wert, der unter den EPA-Vorschriften liegt, und machte es so sicher, dass es in kommunalen Abwassersystemen entsorgt werden kann. Auch aus den Prozessrückständen entsteht ein Schlamm, der als Lehmmauerwerk verwendet werden kann.

Willow Technologies ist davon überzeugt, dass der Schlüssel zur Ausweitung agrarbasierter Nebenprodukte in der Entwicklung einer neuen verteilten Produktionsinfrastruktur für die verteilte Biomasse aus Nahrungsmittel-, Agrar- und Baukreisläufen liegt. Lokko schlägt vor, dass die Reduzierung der Produktionskosten damit beginnt, in die Lücke zwischen der Sammlung von Agrarabfällen und ihrer Qualitätskontrolle einzugreifen und dafür zugängliche Produktionsmethoden zu entwickeln. Die ersten Arbeiten des Unternehmens mit Kokosnussschalen als Baumaterial veranschaulichen diese Prinzipien. Ihre Projekte reagierten auf den Kokosnussboom in Ghana, der dazu führte, dass Händler aufgrund fehlender Entsorgungssysteme Tonnen von Schalen am Straßenrand abwarfen. Für diese Projekte haben sie diese Schalen einzeln von Händlern eingesammelt, wollen aber ein verteiltes System kleiner Mahlmaschinen an bestimmten Punkten in der Stadt entwickeln, damit Kokosnusshändler ihre Schalen verarbeiten und dafür eine Gebühr erhalten können. Die Schalen werden zu leichten, flauschigen, getrockneten Fasern zerkleinert, die für die Materialproduktion leichter zu kontrollieren sind.

Einheimische reife Kokosnüsse in Ghana haben einen hohen Ligninanteil, was ihnen einen strukturellen Vorteil für potenzielle Bauproduktanwendungen wie Faserplatten mittlerer und hoher Dichte im Vergleich zu jungen Kokosnüssen anderer globaler Hersteller verschafft. Die Praxis von Lokko hat dieses Schalenmaterial durch thermische Pressverfahren unter Verwendung biobasierter Klebstoffe nutzbar gemacht, um kohlenstoffarme, ungiftige Faserplatten herzustellen. Dieses Verfahren steht im Gegensatz zu Produkten aus rekonstituierten Holz- oder Kunststoffplatten, die mit Leimen bei höheren Temperaturen gepresst werden und aufgrund der Verwendung synthetischer Leime VOCs und giftige Dämpfe freisetzen, die die Gesundheit von Fabrikarbeitern und Gebäudebewohnern gefährden.

Trotz der verschiedenen damit verbundenen Prozesse bestand die größte Herausforderung für Willow Technologies darin, die Wahrnehmung dieser Materialien von etwas Lokalem zu etwas Anspruchsvollem im Kontext Ghanas zu verändern. „Normalerweise lassen sich diese Materialien in Gebäuden am schnellsten als Isolierung verwenden. Aber wenn man sie erst einmal in einer Wand versteckt, kümmert es niemanden mehr oder ist niemand mehr bereit, einen hohen Preis dafür zu zahlen“, sagt Mae-Ling. „Ich denke, dass es eine verpasste Gelegenheit ist, ihren wahren Wert als starke, atmungsaktive Gebäudehüllen, Trennwände und Möbel auszuschöpfen, indem man individuelle Anpassungen einbettet, die das Potenzial haben, Menschen anzuziehen und zu verführen, sie zu übernehmen“, fügt sie hinzu und weist darauf hin, dass Design eine wichtige Rolle spielt Rolle bei der Veränderung der kulturellen Wahrnehmung. Diesen Ansatz verfolgte die Praxis auch bei der Verwendung von Kokosfaserplatten in Projekten, wobei Form, Textur, Farbe und Oberflächenmuster dieser Platten genutzt wurden, um die mechanische, akustische oder thermische Leistung des in Projekten wie dem gezeigten Produkts zu verbessern Yale CEA Nairobi Ecological Pavilion und Ausstellungen im Museum of the Future in Dubai.

Der ghanaisch-philippinische Architekt ist davon überzeugt, dass nicht alle Materialien ewig halten können oder sollten, und dass wir den Wartungswert und die Leistungskennzahlen aller Baumaterialien überdenken müssen. Laut Lokko verringert die Beschichtung solcher biobasierten Materialien das Potenzial des einzigartigen hygrothermischen Verhaltens solcher Materialien, den Innenraumkomfort zu beeinträchtigen, erheblich. Bei solchen Materialverhalten handelt es sich um wichtige passive Kühltechnologien, die auf der Aufnahme und Speicherung von Feuchtigkeit am späten Abend und in den frühen Morgenstunden in feuchtheißen tropischen Umgebungen und deren Abgabe während des Tages basieren.

Durch den Vergleich der breiten Eigenschaften biobasierter Produkte können solche Materialien eine große Rolle dabei spielen, sowohl die reichlich vorhandenen lokalen Ressourcen zu nutzen als auch den CO2-Ausstoß während der Produktion, des Betriebs und am Ende der Lebensdauer eines Gebäudes zu senken. Die Ausweitung und Normalisierung der Verwendung von Agrarabfällen und biobasierten Produkten in Baustoffanwendungen in Ghana und anderen Kontexten erfordert sowohl eine Bottom-up- als auch eine Top-down-Zusammenarbeit. Einerseits ist die Entwicklung von Partnerschaften zwischen Interessengruppen im Agrar- und Bausektor erforderlich, um diese Ressourcen zu nutzen und lokale Handwerker und Fachkräfte weiterzubilden, damit sie Teil einer florierenden Bioökonomie werden. Andererseits wird es auch von den Regierungen verlangen, eine aktive Rolle in der nationalen und regionalen Politik zu spielen, solche Partnerschaften zu unterstützen und Anreize zu schaffen und die Marktnachfrage anzukurbeln.