پیشرفت در بیوتکنولوژی و علم مواد، فرصت های جدیدی را فراهم می آورند که پتانسیل تغییری اساسی در ارتباط بین ساختمان ها و جهان طبیعی را دارند. مصالح ساختمانی و ساخت و ساز 11 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهند. صنعت AEC می تواند در مهار تغییرات آب و هوایی در سال های بعد کمک کند و ارزیابی مجدد مصالح ساختمانی یکی از مهم ترین مراحل آن است. مواد مهندسی که قابل رشد هستند، تولید انرژی می کنند و خود را ترمیم می کنند، مرز بعدی در زیست شناسی و علم مواد و به طور بالقوه راهی به سوی نوع جدیدی از معماری هستند. اگرچه نوآوری در این زمینه ها هنوز با روند کلی استفاده تجاری فاصله دارد، اما نویدبخش تغییری چشمگیر در تصویر صنعت ساختمان است.
استفاده از مصالح ساختمانی زنده برای ساختمان ها یک موضوع تحقیقاتی است که به سرعت در حال گسترش است و طیف گسترده ای از اهداف، از کاهش ردپای کربن، بهینه سازی استفاده از منابع، توسعه ویژگی های نوآورانه تا افزایش ترسیب کربن را شامل می شود. مصالح ساختمانی زنده (LBM) که در تقاطع طراحی، علم مواد، شیمی و مهندسی زیستی قرار دارند، حاوی میکروارگانیسم‌ها هستند و خواص بیولوژیکی را نشان می‌دهند. تحقیقات زیر نشان می دهد که چگونه LBM ها می توانند موادی را که در معماری از آنها استفاده می شود را تغییر دهند.
در دانشگاه کلرادو بولدر، آزمایشگاه مواد زنده نوعی از مصالح ساختمانی زنده بدون سیمان را بررسی کرد که بر خلاف بتن، کاملاً قابل بازیافت است. این تیم از سیانوباکتری ها که از CO2 و نور خورشید برای رشد استفاده می‌کنند، استفاده کردند و سیمان زیستی تولید کردند که به جذب CO2 کمک می‌کند. محققان با مهار رشد باکتری ها، بلوک های ساختمانی را تولید کردند و یک روش جدید تولید را نشان دادند. استفاده از این فناوری در حال حاضر آغاز شده است، زیرا برخی از شرکت‌ها با استفاده از سیمان زیستی در محصولات خود به پذیرش این نوع از مصالح در صنعت ساختمان کمک می کنند.
میسلیوم یکی دیگر از حوزه‌های تحقیقاتی پرکار برای مصالح ساختمانی قابل کشت است، زیرا مواد مبتنی بر میسلیوم دارای خواص عایق خوبی بوده، در برابر آتش مقاوم هستند و گازهای سمی تولید نمی‌کنند. در سال 2014، شرکت The Living، ساختمان Hy-Fi را ایجاد کرد، اولین سازه ساخته شده از آجرهای میسلیوم در مقیاس بزرگ، که می‌توان آن را در 5 روز ساخت. در ناسا – در شرایطی که حجم مواد منتقل‌شده به فضا باید به حداقل کاهش یابد- مواد مبتنی بر میسلیوم – به دلیل پتانسیل رشد آنها – به عنوان یک گزینه مناسب برای معماری فضایی، در محل مورد بررسی قرار می‌گیرند.
با توجه به اینکه بتن مسئول تقریباً 9 درصد از انتشار کربن در جهان است، تلاش‌های تحقیقاتی متعددی بر یافتن جایگزین‌هایی برای بتن سنتی، بازنگری در فرآیند تولید آن یا یافتن راه‌حل‌هایی برای کاهش تقاضا متمرکز است. در موسسه پلی تکنیک Worcester، محققان با استفاده از آنزیمی که دی اکسید کربن موجود در اتمسفر را به کریستال های کربنات کلسیم تبدیل می کند، بتن خود ترمیم شونده را تولید کرده اند، این نوع بتن حتی ترک های میلی متری را نیز غیرقابل نفوذ کرده و از آسیب بیشتر به مواد جلوگیری می کند. برخلاف آزمایش‌ها، فرایند تولید بتن خود ترمیم شونده با استفاده از باکتری، سریع‌تر است و هیچ مشکل ایمنی ایجاد نمی‌کند.
مرکز بیوتکنولوژی در ساختمان یک پروژه تحقیقاتی است که دانشمندان علوم زیستی از دانشگاه نورثومبریا و معماران، طراحان و مهندسان دانشگاه نیوکاسل را گرد هم می آورد تا بیوتکنولوژی هایی را توسعه دهند که به ایجاد ساختمان هایی پاسخگو به محیط خود کمک کند. این تحقیق بر تولید مواد مهندسی زنده متمرکز است که ضایعات آنها را متابولیزه می کند، به کاهش آلودگی کمک می کند، فرآیندهای ساخت و ساز را کارآمدتر می کند و حتی انرژی تولید می کند. برای آزمایش یافته‌ها در مقیاس ساختمان، این گروه تحقیقاتی یک سازه آزمایشی در محوطه دانشگاه نیوکاسل ساخت تا بتواند فضایی مانند فضای داخلی یک خانه را شبیه سازی کند. در OME، محققان این مواد را آزمایش می‌کنند تا بتوانند فرآیند هایی را برای تبدیل زباله های خانگی به گرما و انرژی بررسی کنند، سیستم هایی نوین برای ساخت نما تولید کرده و بر میکروبیوم ساختمان تاثیر بگذارند.
آزمایشگاه تحقیقات طراحی یکپارچه در دانشگاه کارولینای شمالی، یک سیستم نمای ریزجلبک را تولید کرده است که کیفیت هوای داخل خانه را بهبود می‌بخشد و انرژی تجدیدپذیر را از طریق فتوبیوراکتورها تولید می‌کند. با پنجره بیوکرومیک، هوا به داخل سیستم نما وارد می شود و اکسیژن تولید شده توسط جلبک ها به سیستم تهویه مطبوع ساختمان وارد می شود. جلبک های تازه به طور منظم وارد سیستم می شوند و جلبک های حاوی کربن در پایین فرو می روند و به جزء تبدیل می شوند که آنها را به سوخت زیستی تبدیل می کند. این سیستم برای استفاده تجاری قابل توسعه است.
این چند نمونه از یک موضوع تحقیقاتی گسترده، تصویری جامع از این که یک صنعت مصالح ساختمانی پایدار چگونه می‌تواند باشد را ترسیم می‌کند. در ادامه، تحقیقات بیشتری برای ارزیابی مسائلی مانند ایمنی و آلودگی زیستی مورد نیاز است. علاوه بر این، این مواد جدید باید افکار عمومی را که معمولاً نسبت به دنیای باکتریایی تمایلی ندارند، جلب کنند. زمینه مواد زنده مهندسی شده هنوز در روزهای اولیه خود است و از تحقیقات آزمایشگاهی تا قابلیت تجاری شدن راه طولانی در پیش است. با این حال، این تحقیق راه را به سوی دنیای مادی جدید و سطح جدیدی از پایداری در معماری باز می کند.