The Primordial Cities Initiative

Jonathon Keats

Stromatolites were the first communities on our planet, proto-cities inhabited by primitive microbes. The complex structures of these ecosystems allowed constituent species to endure and alter the hostile conditions of early Earth.

As environmental conditions grow increasingly inhospitable in the Anthropocene, humans and other modern species can collectively benefit from structural, organizational, and metabolic innovations of these common ancestors, ranging from homeostasis to dynamic self-organization. Using the conceptual framework of paleobiomimicry – biomimesis of primordial life forms – the Primordial Cities Initiative is dedicated to developing ultra-resilient architecture and infrastructure inspired by prehistoric stromatolites and their present-day microbialite equivalents.

Global sea levels are expected to rise 2.5 meters by the end of the century, and presumably as much as 15 meters in the next 300 years. With 11 percent of the world population living less than 10 meters above the current sea level, many cities will probably be submerged in the future. One likely response is that people will migrate inland, seeking ever higher elevations. Would it make more sense to stay put? What would it take to adapt?

Global warming will not only melt polar ice and expand oceans. Increasing temperatures will also exacerbate the urban heat island effect, which is already broiling cities and leading to greater dependency on energy-intensive air conditioning. More broadly, climate change will expose populations to increasingly extreme weather. These effects may be moderated by large bodies of water, which provide evaporative cooling and serve as natural heat sinks.

Millions of years ago, the first terrestrial life forms lived in tidal and fluvial shallows. These communities of microbes appear to have been able to endure the harsh paleo-environment, tempering the local climate, by remaining semi-aquatic.

In their fossilized form, microbial mats are called stromatolites because they have the appearance of sedimentary rock. This appearance is not coincidental. In fact, they grow in height by collecting and integrating layers of sediment. The Primordial Cities Initiative proposes that our cities can adapt in an equivalent way, growing in height at the pace of increasing sea level, exploiting the flooding for cooling as well as energy generation.

Based on computer simulations of extreme flooding in Manhattan, Shanghai, and Hamburg, and analysis of energy flow in tidal environments, the Primordial Cities Initiative is currently developing technologies to make cities vertically extensible and functionally habitable in conditions of cyclical and permanent tidal flooding phenomena. Simultaneously the Primordial Cities Initiative provides a framework to collectively consider possible futures, grounding political decisions in discussion and debate, and fostering a culture of imaginative planning.

Credit: Anne Freitag / Urweltmuseum Geoskop

The Primordial Cities Initiative is directed by experimental philosopher Jonathon Keats in collaboration with the Fraunhofer Institute for Building Physics (Stuttgart) and STATE Studio (Berlin). The project is part of the Fraunhofer Residency Program "Artist in Lab", which promotes the convergence of knowledge cultures through an exchange in interdisciplinary projects. The project is developed in cooperation with the Communication Department of the Fraunhofer Headquarters and is supported by the Fraunhofer Network for Science, Art and Design. Realized in close cooperation with Fraunhofer Institute for Building Physics.

The Primordial Cities Initiative

Stromatolithen waren die ersten Gemeinschaften auf unserem Planeten, Proto-Städte, die von primitiven Mikroben bewohnt wurden. Die komplexen Strukturen dieser Ökosysteme erlaubten es den sie bildenden Spezies, die feindlichen Bedingungen der frühen Erde zu ertragen und zu verändern.

Da die Umweltbedingungen im Anthropozän immer unwirtlicher werden, können Menschen und andere moderne Arten gemeinsam von den strukturellen, organisatorischen sowie metabolischen Innovationen dieser gemeinsamen Vorfahren profitieren, die von der Homöostase bis hin zur dynamischen Selbstorganisation reichen. Unter Verwendung des konzeptionellen Rahmens der Paläobiomimikry – der Biomimesis primordialer Lebensformen – widmet sich die Primordial Cities Initiative der Entwicklung ultra-resilienter Architektur und Infrastruktur, die von prähistorischen Stromatolithen und ihren heutigen mikrobiellen Äquivalenten inspiriert ist.

Der globale Meeresspiegel wird voraussichtlich bis zum Ende des Jahrhunderts um 2,5 Meter ansteigen und in den nächsten 300 Jahren vermutlich um bis zu 15 Meter. Da 11 Prozent der Weltbevölkerung weniger als 10 Meter über dem aktuellen Meeresspiegel leben, werden viele Städte in Zukunft wahrscheinlich versinken. Eine naheliegende Antwort ist, dass die Menschen ins Landesinnere wandern und immer höhere Wohnlagen suchen werden.

Wäre es sinnvoller, hier zu bleiben? Was braucht es, um sich anzupassen?

Die globale Erwärmung wird nicht nur das Polareis schmelzen und die Ozeane anschwellen lassen. Steigende Temperaturen werden auch den Effekt von Wärmeinseln im urbanen Raum verstärken, der bereits jetzt die Stadtbewohner grillt und zu einer größeren Abhängigkeit von energieintensiven Klimaanlagen führt. Genauer gesagt, wird der Klimawandel die Bevölkerung immer extremerem Wetter aussetzen. Diese Effekte können durch große Wassermassen gemildert werden, die für Verdunstungskühlung sorgen und als natürliche Wärmesenken dienen.

Vor Millionen von Jahren lebten die ersten terrestrischen Lebensformen in gezeitengeprägten und flussartigen Untiefen. Diese Mikrobengemeinschaften scheinen in der Lage gewesen zu sein, die raue Paläoumgebung zu ertragen und das lokale Klima zu mildern, indem sie halb-aquatisch geblieben sind.

In ihrer versteinerten Form werden mikrobielle Matten Stromatolithen genannt, weil sie das Aussehen von Sedimentgestein haben. Diese Erscheinung ist kein Zufall. Tatsächlich wachsen sie in die Höhe, indem sie Sedimentschichten sammeln und integrieren. Die Primordial Cities Initiative schlägt vor, dass sich unsere Städte in gleicher Weise anpassen können, indem sie mit zunehmendem Meeresspiegel an Höhe gewinnen, Überschwemmungen zur Kühlung und Energieerzeugung nutzen.

Basierend auf Computersimulationen extremer Überschwemmungen in Shanghai und Manhattan und der Analyse des Energieflusses in Gezeitenumgebungen entwickelt die Primordial Cities Initiative derzeit Technologien, um Städte unter den Bedingungen zyklischer und permanenter Gezeitenüberflutungen vertikal erweiterbar und funktional bewohnbar zu machen. Gleichzeitig bietet die Primordial Cities Initiative einen Rahmen, um gemeinsam über mögliche Zukünfte nachzudenken, politische Entscheidungen in Diskussion und Debatte zu verankern und eine Kultur der phantasievollen Planung zu fördern.

The Primordial Cities Initiative wird vom Experimentalphilosophen Jonathon Keats in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart und STATE Studio, geleitet. Das Projekt entsteht in Kooperation mit der Hauptabteilung Kommunikation der Fraunhofer-Zentrale und wird unterstützt durch das Fraunhofer-Netzwerk Wissenschaft, Kunst und Design. In enger Zusammenarbeit mit Fraunhofer Institut für Bauphysik.