La désindustrialisation dramatique d'une grande partie de la Pennsylvanie au cours des années 1980 et 1990 a laissé de nombreuses régions de l'État dans un grave besoin de revitalisation. Une fois les communautés dynamiques et animées ont été laissées dans le désarroi. Des rues qui se dégradent, des usines et des bâtiments abandonnés et des devantures de magasins vides se trouvent dans des villes comme New Kensington, Pennsylvanie, une ville située à 18 miles au nord-est de Pittsburgh.

Esther Obonyo, professeur agrégé de conception technique et de génie architectural, a reçu un 25 $, 000 000 de Penn State Institutes of Energy and the Environment pour concevoir et tester un nouveau composite de toiture. Le projet fait partie d'une initiative de développement économique en cours dans la ville de New Kensington. L'initiative a été stimulée par une subvention d'amorçage Invent Penn State qui a financé la création du centre entrepreneurial Corner LaunchBox de Penn State New Kensington et de l'espace de coworking, pierre angulaire des efforts de revitalisation et de développement de la ville.

Grâce à Corner Launchbox, Le chancelier du campus de Penn State New Kensington, Kevin Snider, s'efforce d'attirer de nouvelles entreprises dans la communauté en mettant en évidence le marché immobilier abordable de New Kensington. L'un des objectifs du programme est de trouver des moyens rentables d'améliorer et de rénover les éléments de construction en mauvais état afin d'encourager la croissance des entreprises dans la région.

Pour recueillir des données sur les éléments de construction, des représentants de Penn State New Kensington ont travaillé avec les autorités municipales pour impliquer les membres de la communauté dans la conversation sur l'amélioration. Un panel composé d'Obonyo; Snider ; Clive Randall, directeur du Materials Research Institute (MRI) et professeur de science et d'ingénierie des matériaux à Penn State; et Steve Léonard, un responsable de l'innovation industrielle, a également passé du temps à discuter du problème et des solutions possibles lors de la Journée de la recherche sur les matériaux 2017 de MRI en octobre.

Les données et informations collectées indiquent que les problèmes de fuite de toit sont une priorité absolue pour améliorer les bâtiments locaux dans la région de New Kensington.

Avec l'aide des co-chercheurs Randall, Snider, et Ali Memari, Chaire Bernard et Henrietta Hankin en construction résidentielle, directeur du Pennsylvania Housing Research Center et professeur d'ingénierie architecturale et de génie civil, Obonyo espère résoudre ce problème.

Selon le Centre pour l'innovation environnementale en toiture, chaque année, près de 4 milliards de pieds carrés de couvertures de toit sont installés rien qu'aux États-Unis. Les travaux de réfection de la toiture des bâtiments existants représentent près de 3 milliards de pieds carrés.

Parce que les matériaux de construction peuvent représenter un tiers du coût total de la construction, Obonyo et son équipe travaillent sur un concept qui utilise des matériaux innovants, réduit les coûts, réduit les coûts énergétiques et optimise l'utilisation des ressources.

Le modèle conceptuel initial de l'équipe, une membrane de type caoutchouc type éthylène propylène diène terpolymère (EPDM) sera installée au dessus de l'ancienne, toits qui fuient. Les panneaux d'aluminium joueront un rôle semblable au lest pour empêcher le mouvement. Pour produire de l'énergie, une couche mince de cellules solaires photovoltaïques sera fixée aux panneaux.

"Nous pensons que notre solution multifonctionnelle proposée est plus rentable car elle répond aux problèmes de durabilité liés à l'humidité, tout en améliorant l'efficacité énergétique et la durabilité environnementale des enveloppes des bâtiments, " dit Obonyo.

Des simulations et des tests en laboratoire seront utilisés pour déterminer l'aspect pratique du modèle en ce qui concerne l'imperméabilisation, isolation et réduction de la condensation. L'équipe de recherche utilisera les données recueillies pour affiner le prototype initial afin de fournir un système de réfection de toiture durable et énergivore.

Obonyo cherche également à enquêter sur les défis supplémentaires auxquels New Kensington est actuellement confronté à l'avenir. Fondations qui s'effondrent; problèmes avec les eaux usées, eau et électricité; espaces pour le vieillissement; et la démographie de la main-d'œuvre et les expériences éducatives significatives dans le système scolaire de la maternelle à la 12e année se hissent au sommet de sa liste de projets.

« L'utilisation transformationnelle de matériaux de construction durables se traduirait par des avantages financiers importants, réduire les coûts de construction tout en améliorant l'utilisation de matériaux rares [dans la région], " dit Obonyo.