Memajukan Konstruksi Berkelanjutan Melalui Teknologi

Dari Konstruksi Tradisional ke Konstruksi Eko-Digital

Konstruksi umumnya merupakan kegiatan yang sangat padat energi dan tenaga kerja, sehingga menghasilkan polusi yang signifikan. Konstruksi masih merupakan kegiatan "offline", dengan digitalisasi yang minim dibandingkan dengan kegiatan ekonomi lainnya.

Sebuah makalah ilmiah yang diterbitkan di Sustainable Futures¹ sedang mengamati bagaimana munculnya AI, teknologi blockchain, fabrikasi digital, dan tren menuju keberlanjutan dapat memengaruhi industri ini.

Bersama-sama, teknologi digital dan material ramah lingkungan dapat membawa percepatan signifikan pada teknologi konstruksi ramah lingkungan dan mengurangi dampak lingkungan dari industri konstruksi.

Penelitian ini dilakukan oleh peneliti Malaysia di Universitas Teknologi & Inovasi Asia Pasifik (APU) dan Universitas Nasional Malaysia (UKM), yang diterbitkan dengan judul “Integrasi digital dalam konstruksi ramah lingkungan 2.0: Memajukan keberlanjutan melalui teknologi".

Metode Produksi Baru

Material konstruksi secara historis diproduksi secara massal dalam bentuk standar, dan setiap perakitan membutuhkan tenaga kerja manusia yang terampil. Teknologi baru kemungkinan akan mengubah status quo ini dalam waktu dekat.

Yang pertama adalah metode produksi di luar produksi massal pabrik dengan ckomputer nnumerik ckontrol (CNC) permesinan, pemotongan laser, dan pencetakan 3DMasing-masing memiliki kelebihan dan kelemahannya sendiri, dan harus dipilih berdasarkan kebutuhan tugas yang diberikan.

Sumber: Masa Depan Berkelanjutan

Metode ini secara signifikan mengurangi jumlah material yang hilang selama pemrosesan bahan mentah menjadi barang jadi untuk konstruksi.

Mereka juga memungkinkan tingkat fleksibilitas yang jauh lebih tinggi pada desain akhir, membuat desain khusus lebih mudah diakses.

Terakhir, produk-produk tersebut dapat diproduksi dalam skala yang jauh lebih kecil dan lebih lokal, sehingga berpotensi mengurangi secara drastis jejak pengangkutan material dari bahan mentah ke pabrik hingga ke lokasi konstruksi.

Metodologi ini tidak hanya kondusif untuk pemanfaatan material ramah lingkungan, tetapi juga selaras dengan prinsip konstruksi ramping dan tujuan nol emisi karena profil limbahnya yang rendah.

Semua metode produksi baru ini sangat diuntungkan oleh peningkatan dan demokratisasi desain berbantuan komputer (CAD) dan adopsi Pemodelan Informasi Bangunan (BIM) yang meluas. CAD dan BIM kini menjadi tulang punggung digital sebagian besar proyek konstruksi.

Bahan Ramah Lingkungan

Perubahan lain yang memengaruhi industri konstruksi adalah peralihan ke material yang lebih ramah lingkungan.

Penggerak utama perubahan ini adalah printer 3D yang mampu menggunakan bahan-bahan seperti plastik daur ulang, polimer biodegradable, dan bahan komposit yang menggabungkan serat alami.

Khususnya, geopolimer dapat digunakan dalam pencetakan 3DGeopolimer adalah material anorganik, biasanya seperti keramik, yang dapat dibuat dari produk sampingan industri seperti abu terbang atau terak, yang umumnya merupakan produk limbah dari pembangkit listrik dan pabrik baja. Geopolimer dapat diformulasikan dari material yang bersumber secara lokal.

Dengan melakukan hal itu, industri konstruksi berada pada posisi untuk mendaur ulang limbah industri alih-alih mengonsumsi sumber daya.

Pengembangan printer 3D skala besar telah memungkinkan pembangunan seluruh struktur bangunan langsung di lokasi, sehingga mengurangi biaya transportasi dan emisi karbon terkait.

Namun, biaya printer 3D dan kecepatannya yang relatif rendah harus dicatat sebagai keterbatasan serius dari teknologi ini dan memperlambat penerapannya dalam skala besar.

Bahan ramah lingkungan yang terbarukan, seperti kayu masif yang digunakan untuk membangun gedung pencakar langit kayu, juga dapat membantu mengurangi emisi karbon dan konsumsi sumber daya industri konstruksi.

Desain Baru

Bangunan cetakan 3D juga dapat mengadopsi bentuk khusus yang lebih rumit daripada bangunan yang dibuat dari elemen yang diproduksi secara massal.

Hasilnya, hal ini dapat memfasilitasi integrasi bentuk alami dan ergonomis ke dalam bangunan, yang dapat meningkatkan efisiensi energi melalui dinamika termal dan distribusi cahaya yang lebih baik.

Integrasi bentuk isolasi alami, seperti struktur sarang lebah, meningkatkan isolasi sekaligus mengurangi biaya material dan juga dapat meningkatkan nilai pencetakan 3D dalam konstruksi.

Percetakan 3D juga memungkinkan terciptanya “material gradien”, di mana sifat material bervariasi pada satu objek untuk memenuhi persyaratan fungsional tertentu tanpa penggunaan material yang berlebihan.

Blockchain untuk Rantai Pasokan Konstruksi Berkelanjutan

Tantangan lain yang berulang dalam industri konstruksi mungkin adalah melacak sumber bahan yang digunakan dan profil ESG-nya.

Ini adalah bidang di mana pencatatan efisien yang dimungkinkan oleh teknologi blockchain dapat membantu.

Dengan mengotomatisasi dan mengamankan transaksi di seluruh rantai pasokan, blockchain tidak hanya meningkatkan efisiensi operasional tetapi juga membangun kepercayaan di antara para pemangku kepentingan dengan menyediakan catatan yang jelas dan tidak dapat diubah tentang asal material, pemrosesan, dan transportasi.

Blockchain juga dapat digunakan untuk mengaktifkan kontrak pintar, membuat pelaksanaan kontrak lebih lancar, menempatkan teknologi tersebut secara potensial di setiap langkah proses konstruksi, mulai dari pengadaan material hingga verifikasi dan sertifikasi bangunan yang telah selesai.

Sumber: Masa Depan Berkelanjutan

Dengan membantu melacak dan membuktikan sumber bahan yang digunakan dalam konstruksi, blockchain dapat membantu mencocokkan persyaratan tolok ukur keberlanjutan tingkat lanjut seperti LEED, BREEAM, atau ISO 21930, membuktikan bahwa mereka mematuhi peraturan lingkungan, perlindungan tenaga kerja, dan mandat pengurangan karbon.

Keterbatasan terbesar dalam penerapan teknologi ini bukanlah teknis melainkan budaya, karena industri konstruksi umumnya enggan memodernisasi praktiknya.

Sektor konstruksi menunjukkan resistensi struktural terhadap transparansi digital, terutama dalam praktik pengadaan dan subkontrak yang bergantung pada alur kerja lama, hubungan informal, dan sistem dokumentasi yang terfragmentasi.

Yang paling menonjol, hal ini dapat memengaruhi struktur kekuasaan yang ada dan praktik pasar gelap atau abu-abu yang mewabah dalam industri ini, terutama di beberapa negara atau kawasan.

“Bagi banyak pemangku kepentingan, sifat blockchain yang terdesentralisasi dan tidak dapat diubah dianggap bukan sebagai fasilitator, melainkan sebagai kekuatan disruptif yang mengancam norma operasional yang ada.”

Kemungkinan besar, penerapan blockchain dan alat pelacakan digital lainnya akan terjadi dengan cepat dalam proyek infrastruktur penting, di mana keterlacakan bukan sekadar persyaratan regulasi tetapi juga syarat untuk manajemen kewajiban dan jaminan kualitas.

AI dalam Konstruksi Berkelanjutan: Aplikasi dan Batasannya

Aplikasi

Karena AI menjadi lebih serbaguna, AI kini dapat digunakan untuk meningkatkan proyek konstruksi.

Salah satu aplikasinya adalah integrasi AI di alur kerja penilaian dampak lingkungan (AMDAL)Hal ini memungkinkan prediksi akurat dari kumpulan data yang banyak dan heterogen, termasuk indikator lingkungan spesifik lokasi, data proyek historis, dan parameter regulasi.

Bantuan dengan dokumen dan peraturan hukum dapat memiliki dampak besar juga.

“Teknik pemrosesan bahasa alami (NLP) mengekstrak pengetahuan terstruktur dari teks peraturan dan dokumentasi AMDAL historis, sehingga mempercepat penilaian kepatuhan dan menyederhanakan siklus peninjauan.”

Sumber: Masa Depan Berkelanjutan

Penerapan AI lainnya adalah memprediksi kinerja material, untuk kriteria yang bervariasi seperti integritas struktural, isolasi, ketahanan air, atau daya tahan terhadap berbagai tekanan (kelembapan, masuknya klorida, siklus beku-cair, gradien termal, dll.).

keterbatasan

Namun, batasan penerapan AI adalah rendahnya kualitas data yang dimasukkan ke industri, sehingga mengurangi kapasitas model dan keakuratannya.

Seiring dengan semakin banyaknya proyek yang terdigitalisasi, batasan ini diperkirakan akan memudar seiring waktu. Hal yang sama berlaku untuk semakin banyaknya data tentang kinerja beragam material dalam kondisi dunia nyata selama beberapa dekade.

Masalah potensial lainnya adalah jika model dilatih pada kumpulan data yang mencerminkan ketidakadilan historis atau gagal merepresentasikan zona ekologi sensitif. Hal ini dapat menjadi masalah ekstra dengan model AI yang cara kerjanya sulit dipahami, sehingga menjadikannya semacam "kotak hitam".

“Oleh karena itu, efisiensi dan kedalaman analisis yang ditawarkan oleh AI harus diimbangi dengan risiko-risiko ini melalui penerapan kerangka kerja pemodelan yang transparan, dapat diaudit, dan peka terhadap konteks.”

Sinergi Antara Material Ramah Lingkungan, Blockchain, dan AI

Geser untuk menggulir →

Masing-masing inovasi dalam konstruksi ini saling terkait, sehingga lebih bermanfaat daripada jika diterapkan secara terpisah.

Karena semakin banyak proyek yang mengintegrasikan teknologi blockchain untuk keterlacakan, jumlah data berkualitas tinggi yang dapat digunakan oleh AI meningkat.

Dengan meningkatnya digitalisasi proyek konstruksi, hal ini memudahkan integrasi teknologi CAD dan pencetakan 3D ke dalam konstruksi sesungguhnya.

Menggunakan lebih banyak bahan ramah lingkungan dan menerapkan teknik daur ulang yang lebih baik mengurangi dampak ekologis dari konstruksi dan pembongkaran, sehingga meningkatkan nilai data berkualitas tinggi yang dapat digunakan untuk memperoleh sertifikasi lingkungan yang berharga dan menetapkan standar baru bagi industri.

Sumber: Masa Depan Berkelanjutan

Contoh sinergi semacam itu sudah dapat diamati dalam proyek-proyek nyata. Misalnya, Singapura menggunakan banyak teknologi baru untuk pembangunan perumahan umum yang ramah lingkungan:

• Sistem AI canggih untuk menganalisis data lingkungan, seperti paparan sinar matahari, pola angin, dan efek pulau panas perkotaan, untuk mengoptimalkan orientasi bangunan dan pemilihan material.
• Material berkelanjutan seperti beton daur ulang dan kayu yang dipanen secara berkelanjutan. Material-material ini ditempatkan secara strategis di dalam struktur bangunan untuk memaksimalkan ventilasi dan cahaya alami.
• Isolasi dan jendela berkinerja tinggi, serta panel surya dan atap hijau, dipadukan dengan sistem AI yang terus memantau dan menyesuaikan penggunaan energi berdasarkan kondisi lingkungan waktu nyata.

Contoh Dunia Nyata

Studi ini juga menyajikan para pengadopsi awal teknologi ini di dunia nyata untuk menunjukkan bahwa kita kini benar-benar berada dalam tahap implementasi siklus teknologi.

Salah satu contohnya adalah penggunaan blockchain untuk menyelesaikan perselisihan pembayaran dengan kontraktor dan pemasok.

“Sebuah proyek infrastruktur unggulan di Dubai menerapkan blockchain untuk menyederhanakan manajemen kontrak dan menegakkan pencairan berdasarkan tonggak pencapaian, menghasilkan peningkatan yang terukur dalam efisiensi administrasi dan pengurangan biaya overhead keuangan.”

Blockchain juga membantu pelacakan jejak lingkungan suatu material.

Di Belanda, blockchain telah diuji coba untuk melacak kualitas, pengiriman, dan jejak lingkungan secara real-time dari material inti seperti baja dan beton, memastikan bahwa spesifikasi material dan ambang batas keberlanjutan terpenuhi tanpa hambatan inspeksi manual.

Kasus penggunaan IA ditunjukkan di Swedia, di mana arsitek dan insinyur memilih bahan isolasi canggih yang mengoptimalkan retensi energi selama musim dingin dan meminimalkan asupan panas selama musim panas.

Penerapan material yang dioptimalkan ini menghasilkan pengurangan konsumsi energi hingga 25% pada bangunan hunian baru, sehingga secara signifikan menurunkan jejak karbon yang terkait dengan rumah-rumah tersebut.

AI juga diterapkan di Jepang untuk mengotomatisasikan itu daur ulang limbah konstruksi.

Sistem pemilahan bertenaga AI yang dilengkapi dengan teknologi pencitraan dan sensor canggih secara akurat mengidentifikasi dan mengkategorikan berbagai jenis limbah konstruksi.

“Dalam proyek percontohan yang dilakukan di lokasi pembongkaran, sistem AI meningkatkan tingkat daur ulang sebesar 30% dibandingkan dengan metode penyortiran manual tradisional.

Efisiensi pemilahan juga mengurangi waktu dan biaya tenaga kerja secara keseluruhan yang terkait dengan pengelolaan sampah, sehingga membuat proses daur ulang lebih ekonomis dan berkelanjutan.”

Tantangan Regulasi dalam Konstruksi Berkelanjutan

Paradoksnya, sementara sebagian besar regulasi dalam konstruksi berorientasi pada peningkatan profil keselamatan dan lingkungan, regulasi tersebut juga dapat menjadi hambatan bagi penerapan teknologi ini.

Sebagian besar potensi masalah berasal dari menurunnya standardisasi metode konstruksi. Desain khusus mungkin dapat meningkatkan profil energi dan lingkungan, tetapi juga sulit untuk dimasukkan ke dalam kategori dan metode penilaian yang kaku sebagaimana diamanatkan oleh peraturan.

Salah satu elemen yang dapat membantu adalah apa yang disebut “regulatory sandbox”, yang memungkinkan proyek percontohan untuk membuktikan nilai mereka dengan kontrol yang tidak terlalu ketat.

“Kerangka kerja ini memungkinkan perusahaan konstruksi untuk menguji coba metode digital tanpa paparan regulasi penuh, memfasilitasi inovasi sekaligus menjaga pengawasan.”

Peningkatan lainnya adalah dengan mengintegrasikan persyaratan konstruksi digital ke dalam protokol tender publik. Dengan demikian, pemerintah tidak hanya beradaptasi, tetapi juga secara aktif mengarahkan transisi menuju sektor konstruksi yang berbasis digital dan ramah lingkungan.

Perubahan regulasi ini perlu dikelola di tingkat lokal, nasional, dan internasional.

Sumber: Masa Depan Berkelanjutan

Mereka juga perlu bergerak cukup cepat untuk beradaptasi dengan perkembangan teknologi. Jika tidak, hal ini dapat memperlambat adopsi teknologi inovatif seperti AI dan pencetakan 3D dalam konstruksi, karena perusahaan mungkin enggan berinvestasi besar-besaran pada teknologi yang mungkin tidak mematuhi peraturan di masa mendatang.

Teknologi Konstruksi Masa Depan

Material yang lebih mengesankan mungkin suatu hari nanti dapat diintegrasikan ke dalam proyek konstruksi. Misalnya, нанотехнологии dalam ilmu material menawarkan potensi untuk menciptakan bahan konstruksi yang sangat kuat dan ringan yang hemat biaya dan ramah lingkungan.

Pilihan lainnya adalah bahan pintar yang dapat beradaptasi dengan perubahan lingkungan, seperti polimer responsif suhu yang menyesuaikan sifat isolasinya berdasarkan kondisi cuaca.

Bahan-bahan ini dapat secara dramatis meningkatkan efisiensi energi dan kenyamanan dalam bangunan tanpa intervensi mekanis tambahan.

Dteknologi fabrikasi nyata juga bisa menjadi lebih canggih, kemungkinan menggabungkan sistem kendali mutu waktu nyata, seperti sensor canggih dan algoritma AI untuk menyesuaikan parameter pencetakan dengan cepat, memastikan sifat material dan integritas struktural yang optimal.

Robotika juga dapat berdampak besar, dengan, misalnya, robot yang melakukan pemasangan batu bata atau pemasangan pipa dan kabel yang rumit, meningkatkan kecepatan dan ketepatan sekaligus mengurangi kesalahan manusia dan biaya tenaga kerja.

Terakhir, AI dapat memberi dampak besar pada penelitian material baru, mulai dari kembaran digital bangunan yang mengamati evolusi parameter seiring berjalannya waktu hingga meningkatkan penemuan material baru, meningkatkan umur material, dan meningkatkan pemahaman tentang dampak lingkungan di seluruh siklus hidup bangunan.

Kesimpulan

Konstruksi secara historis merupakan industri yang relatif berteknologi rendah, hanya mengintegrasikan material baru secara perlahan dan menjaga metode konstruksi relatif tidak berubah.

Perkembangan CNC, pencetakan 3D, CAD, jejak digital, dan AI yang pesat dapat segera mengubah hal tersebut. Terutama jika dipadukan dengan dorongan untuk mengurangi dampak lingkungan, meningkatkan ketertelusuran, meningkatkan efisiensi energi, dan mengurangi konsumsi material.

Namun, berbeda dengan banyak sektor ekonomi lainnya, hal ini tidak mungkin akan menggeser banyak tenaga kerja manusia dari industri konstruksi.

Sebaliknya, hal ini akan meningkatkan produktivitas, keselamatan, dan profil hijau bangunan baru, sekaligus memungkinkan desain yang lebih baik dan konsumsi sumber daya yang lebih rendah, semuanya di bawah pengawasan manusia yang masih secara langsung menangani kondisi lokasi konstruksi yang berantakan dan berubah-ubah.

Perusahaan Percetakan 3D

(Selain perusahaan yang dibahas di bawah, Anda dapat membaca tentang perusahaan lain di artikel kami “10 Stok Manufaktur Aditif dan Pencetakan 3D Teratas yang Perlu Diperhatikan")

Dimensi Nano

Sebagian besar perusahaan manufaktur aditif berfokus pada logam dan plastik, dengan fokus pada komponen mekanis yang kompleks. Nano Dimension justru berfokus pada elektronik cetak 3D. Ini mencakup teknologi yang sangat terspesialisasi seperti tinta dan keramik konduktif atau dielektrik. Teknologi ini, misalnya, dapat digunakan dalam konstruksi komponen optik atau radio.

Ini adalah salah satu kemungkinan penerapan pencetakan 3D pada skala nano, yang kami eksplorasi lebih lanjut di “Pencetakan 3D Skala Nano Tampak Prima untuk Komersialisasi".

Nano Dimension telah berkembang melalui gabungan akuisisi dan penelitian dan pengembangan internal.

Sumber: Dimensi Nano

Strategi ini berubah dengan akuisisi Desktop Metal, mengumumkan di 2024 dan diselesaikan pada tahun 2025. Bersama-sama, kedua perusahaan ini akan memiliki posisi yang jauh lebih kuat dalam pencetakan 3D logam dan keramik di semua skala, dari elektronik hingga peralatan industri besar dan kedirgantaraan, dengan pergerakan yang kuat ke dalam produksi industri.

Hal ini juga menciptakan skala ekonomi dengan menggabungkan basis pelanggan yang mencakup SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, dll.

Terakhir, kedua perusahaan sebagian besar aktif di wilayah geografis yang berbeda, dengan Nano Dimension di Eropa dan Desktop Metal di AS, memungkinkan sinergi dengan menggabungkan tim penjualan mereka.

Sumber: Dimensi Nano

Perusahaan ini mengklaim dapat mengurangi jejak ekologis manufaktur, dengan pengurangan emisi CO2 sebesar 94%, air sebesar 100%, material sebesar 98%, dan bahan kimia sebesar 82%. Secara keseluruhan, kita dapat mengharapkan Nano Dimension muncul sebagai pemimpin dalam teknologi.

Sumber: Dimensi Nano

Perusahaan hasil merger ini memiliki posisi yang baik untuk memanfaatkan penemuan baru dalam pencetakan 3D dan mengembangkan paduan aluminium yang lebih kuat, dengan inovasi ini kemungkinan akan memperluas jangkauan pasar.

Namun, investor perlu menyadari bahwa baik Nano Dimension per akuisisi maupun Desktop Metal per akuisisi memiliki arus kas negatif, sehingga perusahaan yang dihasilkan perlu memangkas biaya atau tumbuh cukup untuk menghasilkan laba di masa mendatang.

(Anda dapat membaca analisis Nanodimension yang lebih mendalam dalam laporan investasi khusus)

Berita dan Perkembangan Saham Nano Dimension (NNDM) Terbaru