Майкъл Полин: Използване на гения на природата в областта на архитектурата

Бих искал да започна с няколко бързи примера. Това са паяжинни жлези на корема на паяк. Те произвеждат шест различни вида коприна, която се преде заедно в едно влакно, по-здраво от всяко влакно, което хората някога са правили. Най-близкото до което сме достигали са арамидните влакна. За да се постигне това се изискват екстремни температури, екстремно налягане и купища замърсяване. И все пак паякът успява да го направи при стайна температура и налягане със суровини от умрели мухи и вода. Това подсказва, че все още имаме да се учим. Този бръмбар може да открие горски пожари на 80 км. Това е приблизително 10 000 пъти повече от изкуствените детектори за пожар. Нещо повече, този екземпляр не се нуждае от жица свързана към електроцентрала, горяща изкопаеми горива.

Така че тези два примера дават представа за това какво биомимикрията може да предостави. Ако можем да се научим да правим нещата както природата ги прави, ние можем да постигнем десетократни, стократни, може би дори хилядократни спестявания в използването на енергия и ресурси. И ако искаме да постигнем напредък с устойчива революция, вярвам, че има три много големи промени, които трябва да направим. Първо, радикално повишаване на ефективността на ресурсите. На второ място, преминаване от един линеен, разточителен, замърсяващ начин на използване на ресурсите към модел на затворена верига. И на трето място, преминаване от икономика на изкопаеми горива към слънчева икономика. И за трите от тях, според мен, биомимикрията предоставя голяма част от решенията, от които ще имаме нужда.

Можете да гледате на природата като каталог от продукти, и всички те са се възползвали от период на 3,8 милиарда години научни изследвания. Имайки предвид нивото на инвестиции, има смисъл да се използва. Така че аз ще говоря за някои проекти, които са изследвали тези идеи. И нека да започнем с радикални увеличавания в ефективното използване на ресурсите. Когато работихме по "Проекта Рай," ние трябваше да създадем много големи парници в едно място, което е не само неправилно, но постоянно се променяше, тъй като все още беше обект на изкопавания. Това беше дяволско предизвикателство, и в действителност примерите от биологията предоставиха много от подсказките. Така например, сапунените мехурчета ни помогнаха да генерираме форма на сграда, която функционира независимо от нивото на земята. Проучването на поленовите зърна и радиолария и въглеродни молекули, ни помогна да изработим най-ефективното структурно решение, използвайки шестоъгълници и петоъгълници.

Следващият ход бе, че искахме да увеличим размера на тези шестоъгълници. И за да направим това трябваше да намерим алтернатива на стъклото, което е наистина много ограничено по отношение на размерите. И в природата има много примери за много ефективни структури, на базата на мембрани, на които е оказано налягане. Така че започнахме да проучваме материал, наречен ETFE. Това е много издръжлив полимер. И това, което правите е да го поставите в три слоя, заварявате го по ръба, а после го надувате. И страхотното нещо за него е, че можете да го направите в размери, около седем пъти по-големи от стъклото. И това е само един процент от теглото на двоен стъклопакет. Така че това е стократно спестяване. Това, което открихме е, че имаме положителен цикъл, в който един пробив улеснява друг. Така че с такива големи, леки възглавници, имахме много по-малко стомана. С по-малко стомана ние получавахме повече слънчева светлина, което означава, че не трябваше да използваме допълнителна топлина през зимата. И с по-малко общо тегло в суперконструкцията, имаше големи икономии в основите. И в края на проекта разбрахме, че теглото на тази суперконструкция, всъщност е по-малко от теглото на въздуха вътре в сградата.

Така че мисля, че "Проекта Рай" е доста добър пример за това как идеите от биологията могат да доведат до радикално повишаване на ефективността на ресурсите - предоставяйки една и съща функция, но с малка част от входните ресурси. И действително има много примери в природата към които можете да се обърнете за подобни решения. Така например, ще можете да разработите супер-ефективни покривни конструкции въз основа на гигантски водни лилии от Амазонка, цели сгради, вдъхновени от черупките на морски охлюв, супер-леки мостове, вдъхновени от растителни клетки. Свят пълен с красота и ефективност очаква да го проучим, използвайки природата като инструмент за дизайн.

Сега искам да говорим за идеята за линейна до затворена верига. Начинът, по който сме склонни да използваме ресурсите е да ги извличаме, превръщаме ги в продукти за краткосрочна употреба и след това ги изхвърляме. Природата работи по много по-различен начин. В екосистемите, отпадъците от един организъм стават хранителен елемент за нещо друго в тази система. Има някои примери за проекти, които умишлено се опитват да имитират екосистемите. И един от любимите ми се нарича проект "От картон до хайвер" от Греъм Уайлс. Те са имали много магазини и ресторанти в техния район, които са произвеждали много храна, картон и пластмаса. Всичко това завършва в боклука. Наистина умно е това, което те направиха с картонените отпадъци. И аз ще говоря по време на тази анимация.

И така, на тях им плащали за да ги съберат от ресторантите. След това те нарязвали картона и го продавали на конни центрове като леглова настилка за конете. Когато тя се износвала им плащали отново, за да я съберат. Те я пускат в преработващи системи с червеи, които произвеждат много червеи, които те дават на сибирската есетра, която произвежда хайвер, който те продават обратно на ресторантите. Така линейния процес се превръща в модел със затворен цикъл, и създава по-голяма стойност в процеса. Греъм Уайлс продължава да добавя повече и повече елементи към това, превръщайки отпадъчните потоци в схеми, които създават стойност. И тъй като природните системи са склонни да се увеличават по многообразие и устойчивост във времето, има реален смисъл с този проект че броят на възможностите просто продължава да нараства. И знам, че това е странен пример, но мисля, че последиците от това са доста радикални, защото това предполага, че ние в действителност може да трансформираме голям проблем, отпадъците, в огромна възможност.

И особено в големите градове - бихме могли да разгледаме целия метаболизъм на населените места и да ги видим като възможности. И това е, което правим в следващия проект, за който ще говоря, "Проекта Мьобиус," където се опитваме да съберем заедно редица дейности, всички в една сграда, така, че отпадъците от една да могат да са хранителни вещества за друга. И елементите за които говоря са, от една страна, ние имаме ресторант вътре в производствен парник, малко като този в Амстердам, наречен Де Кас. След това ще има анаеробно разграждане, което би могло да се справи с всички биоразградими отпадъци от местността, превръщайки ги в топлина за парника и електричество, което да се върне обратно в мрежата. Ние ще имаме система за обработка на водата, обработка на отпадъчните води, превръщайки ги в прясна вода и генериране на енергия от твърдите вещества, използвайки само растения и микроорганизми. Ние ще имаме рибно стопанство, захранвано с растителни отпадъци от кухнята и червеи от компоста, доставяйки риба обратно на ресторанта. И ние също ще имаме кафе-сладкарница, и отпадъчните зърна от нея могат да бъдат използвани като субстрат за отглеждане на гъби.

Така че можете да видите, че ние обединяваме цикли на храна, енергия и вода и отпадъци всички в една сграда. И просто за удоволствие, ние предложихме това за кръгово движение в централната част на Лондон, която в момента е много грозно нещо. Някои от вас може да разпознаят това. И само с малко планиране, ние може да превърнем пространството доминирано от трафик в такова, което осигурява отворена среда за хората, свързва хората с храна и превръща отпадъците във възможности за затворена верига.

И така, последния проект, за който искам да говоря е "Проекта за горите в Сахара" (ПГС), над който работим в момента. Може да е изненадващо за някои от вас да научите, че доста големи площи от това, което в момента е пустиня, действително са били залесени сравнително наскоро. Така например, когато Юлий Цезар пристигнал в Северна Африка, огромни територии от Северна Африка били обхванати от кедър и кипарисови гори. И по време на еволюцията на живота на Земята, колонизацията на земята от растенията е тази, която помага в създаването на благоприятния климат, на който в момента се наслаждаваме. Обратното също е вярно. Колкото повече растителност губим, толкова повече е вероятно да се влоши изменението на климата и да доведе до допълнително опустошаване. И тази анимация показва фотосинтетичната активност в продължение на няколко години. И това, което можете да видите е, че на границите на тези пустини, те се местят значително. А това поставя въпроса дали можем да се намесим в граничните условия, да спрем, или може би дори да обърнем, опустошаването.

И ако се вгледате в някои от организмите, които са се приспособили да живеят в пустините, има някои невероятни примери за адаптиране към недостига на вода. Това е мъгливия гигантски бръмбар от Намибия, и той развил начин за събиране на собствената си прясна вода в пустинята. Начинът, по който прави това е като излиза през нощта, изпълзява на върха на пясъчна дюна, и тъй като има матово черна черупка, е в състояние да излъчва топлина в нощното небе и да стане малко по-хладен от обкръжаващата му среда. Така че когато влажността на бриза навлиза от морето, получавате тези капчици вода, които се формират на черупката на бръмбара. Точно преди изгрев слънце, той накланя черупката си, водата се стича в устата му, пийва си добре, изключва се и се крие до края на деня. И находчивостта, ако можете да я наречете така отива още по-далеч. Защото, ако се вгледате внимателно в черупката на бръмбара, има много малки издатини по тази обвивка. А тези издатини са хидрофилни: те привличат водата. Между тях има восъчно покритие, което отблъсква водата. И ефектът от това е, докато капките започват да се формират по издутините, те остават в сбити, сферични топчета, което означава, че са много по-мобилни, отколкото биха били, ако това бе само един филм вода върху черупката на целия бръмбар. Така че дори когато има само малко влага във въздуха, той все още е в състояние да я усвои много ефективно и да я препрати в устата си. Невероятен пример за адаптиране в околна среда с много ограничени ресурси, и в този смисъл, много подходящ за вида предизвикателства, пред които ще бъдем изправени през следващите няколко години и няколко десетилетия.

Ние работим с един човек, който изобрети парника с морска вода. Това е парник, предназначен за сухи крайбрежни райони, и начина му на работа е, че имате цялата тази стена с изпарителни решетки, и прекарвате морска вода през тях, така че вятърът който духа през тях, отнема голяма част от влагата и се охлажда в процеса. Така че вътре е прохладно и влажно, което означава, че растенията се нуждаят от по-малко вода, за да растат. И тогава в задната част на парника, голяма част от тази влажност се кондензира във вид на сладководна вода в един процес, който е практически еднакъв с този на бръмбарите. И това което откриха при първия парник с морска вода, който бе построен, бе това, че произвежда малко повече сладка вода, отколкото е била необходима за растенията вътре. Така че те просто започнаха разпръскването и върху околната земя. И комбинацията от това и повишената влажност имаше доста драматичен ефект върху местната област. Тази снимка е направена след деня на завършването, и само една година по-късно, това изглеждаше така. Това беше нещо като зелено мастилено петно, разстилащо се от сградата, превръщайки безплодна земя обратно в биологично обработваема земя - и в този смисъл, надминаващо устойчивия дизайн, за да постигне възстановителен дизайн.

Имахме силно желание да уголемим това и да приложим идеи от биомимикрията, за да увеличим ползите максимално. И когато си мислите за природата, често мислите за нея най-вече като за конкуренция. Но всъщност в развитите екосистеми, е просто по-вероятно да намерите примери на симбиозни взаимоотношения. Така че важен принцип на биомимикрията е да се намерят начини за използване на технологии заедно в симбиозни съвкупности. А технологията, която ние използвахме като идеален партньор за парника с морска вода е концентрирана слънчева енергия, която използваше огледала проследяващи Слънцето, за да съсредоточат топлината от Слънцето, за създаване на електроенергия. И за да имате представа за потенциала на "Проекта за горите в Сахара" (ПГС), вземете предвид че получаваме 10 000 пъти повече енергия от Слънцето всяка година, отколкото използваме в енергия от всички форми - 10 000 пъти повече. Така че нашите енергийни проблеми не са неразрешими. Това е предизвикателство за нашата изобретателност. И вида на взаимодействия, за които говоря са, от една страна, тези две технологии, които работят много добре в топли, слънчеви пустини. ПГС се нуждае от доставка на деминерализирана сладка вода. Това е точно това, което парника с морска вода произвежда. ПГС произвежда много отпадъчна топлина. Ще бъдем в състояние да я използваме цялата за да изпарим още повече морска вода и да подобрим възстановителните ползи. И накрая, в сянката под огледалата, е възможно да отглеждаме най-различни култури, които не биха растяли на пряка слънчева светлина. Така че ето как би изглеждала тази схема. Идеята е да създадем тази дълга поредица от оранжерии обърнати към вятъра. Ще имаме електроцентрали с концентрирана слънчева енергия, на интервали по протежение на пътя.

Някои от вас може би се чудят какво ще правим с всички тези соли. И при биомимикрията, ако имате един неизползван ресурс, не мислите, "Как да се освободя от него?" Мислите: "Какво мога да добавя към системата за създаване на повече стойност?" И се оказва, че различни неща кристализират по време на различни етапи. Когато изпарите морска вода, първото нещо, което кристализира е калциев карбонат. И той се натрупва върху изпарителите - и това е показано в изображението в ляво - постепенно са инкрустирани с калциев карбонат. И така, след известно време, можем да го извадим, и да го използвме като лек градивен елемент. И ако се замислите, че този въглерод, който щеше да излезе от атмосферата, в морето, е след това затворен в един строителен продукт.

Следващото нещо е натриев хлорид. Можете също да го компресирате в един градивен елемент, така както те са направили тук. Това е хотел в Боливия. И тогава, след това, там има всички видове съединения и елементи, които можете да извлечете, като фосфати, които трябва да върнем в пустинната почва, за да я подхраним. А почти всеки елемент от периодичната таблица се намира в морската вода. Така че трябва да бъде възможно да се извлекат ценни елементи, като литий за високо-производителни батерии. И в някои части на Арабския залив солеността на морската вода се увеличава непрекъснато, дължащо се на отделянето на отпадъчната саламура от инсталациите за обезсоляване. И това довежда екосистемата близо до колапс. Сега ние ще бъдем в състояние да използваме цялата тази отпадъчна саламура. Бихме могли да я изпарим, за да повишим възстановителните ползи и да уловим солите, трансформирайки спешния проблем с отпадъците в голяма възможност. Наистина "Проекта за горите в Сахара" е модел, за това как бихме могли да създадем храни с нулеви емисии на въглероден двуокис, изобилие на възобновяеми енергийни източници в някои от най-оскъдните на вода части на планетата, както и да преобърнем опустиняването в някои области.

Така че да се върнем към тези големи предизвикателства, които споменах в началото: радикално повишаване на ефективността на ресурсите, затворени вериги и слънчева икономика. Те не са просто възможни, те са критични. И аз твърдо вярвам, че изучавайки как природата решава проблемите ще предостави много от решенията. Но може би повече от всичко останало, това мислене предоставя много позитивен начин на говорене за устойчивия дизайн. Твърде голяма част от разговорите за околната среда използват много отрицателен език. Но тук става дума за взаимодействие и изобилие и оптимизиране. И това е важен момент.

Антоан дьо Сент-Екзюпери е казал: "Ако искате да изградите флотилия от кораби, не седите и говорите за дърводелство. Не, трябва да възпламените душите на хората с видения за изследването на далечни брегове." И това е, което трябва да направим, така че нека да бъдем положителни, и нека да постигнем напредък с това, което може да бъде най-вълнуващия период на иновации, които някога сме виждали.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)