Michael Pawlyn: looduse geniaalsuse kasutamine arhitektuuris

Tahaksin alustada mõne lühida näitega. Need on võrgunäsad ämbliku kõhu all. Need toodavad kuut tüüpi siidi, mis keerutatakse kokku kiuks, mis on tugevam kui ükski kiud, mida inimesed on kunagi tootnud. Meie lähim leiutis sellele on aramiidkiud. Selle valmistamiseks läheb vaja äärmuslikku temperatuuri, äärmuslikku rõhku ja see tekitab tohutult saastet. Kuid ämblik suudab seda teha ümbritseva temperatuuri ja rõhuga, toorainest, mis moodustub surnud kärbestest ja veest. See viitab, et meil on veel veidike õppida. See mardikas suudab tajuda metsatulekahju 80 km kauguselt. See on umbes 10 000 korda kaugemalt kui inimese toodetud tuledetektorid. Enamgi veel, mardikas ei vaja juhet, mis oleks ühendatud fossiilkütust põletava jõujaamaga.

Need näited annavad aimu sellest, mida suudab biomimikri. Kui me õpiksime valmistama asju samamoodi nagu loodus, suudaksime saavutada 10-kordse, 100-kordse, võib-olla isegi 1000-kordse kokkuhoiu ressursside ja energia kasutuses. Kui me tahame saavutada edu jätkusuutlikkuse revolutsiooniga, peame me minu arvates teostama kolm väga suurt muutust. Esiteks suurendama radikaalselt ressursikasutuse efektiivsust. Teiseks liikuma lineaarse, raiskava, saastava ressursikasutuse juurest suletud ahela mudeli juurde. Kolmandaks, asendama fossiilkütuste majanduse päikeseenergia majandusega. Kõigis neis kolmes punktis pakub biomimikri minu arust palju vajalikke lahendusi.

Me võime vaadelda loodust kui kataloogi toodetest, mis on läbi teinud 3,8 miljardi aastase uuringu- ja arendusperioodi. Arvestades, kui palju sellesse on investeeritud, on nutikas seda ära kasutada. Räägin mõnedest projektidest, mis on neid ideid rakendanud. Alustame ressursikasutuse efektiivsuse radikaalsest tõstmisest. Kui me töötasime Eedeni projektiga, pidime ehitama väga suure kasvuhoone krundile, mis ei olnud mitte ainult ebatasane, vaid muutus pidevalt, sest seal käisid kaevandustööd. See oli kõva väljakutse, millega toimetulekuks saime mitmeid nippe justnimelt bioloogiast võetud näidetest. Näiteks aitasid seebimullid meil töötada välja ehitise vormi, mis toimiks vundamendi tasemest sõltumata. Uurides õietolmu, merelisi algloomi ja süsinikumolekule õnnestus meil välja mõelda kõige tõhusam struktuurne lahendus, kasutades kuusnurki ja viisnurki.

Järgmise asjana tahtsime teha need kuusnurgad nii suureks kui võimalik. Selleks pidime leidma alternatiivi klaasile, mida on võimalik kasutada üksnes piiratud mõõdus tükkidena. Ja looduses on palju näiteid väga tõhusatest struktuuridest, mis moodustuvad surve all olevatest membraanidest. Hakkasime uurima materjali nimega ETFE. See on ülitugev polümeer. Seda on võimalik kolme kihina kokku panna, servadest ühendada ja õhku täis puhuda. Suurepärane asi selle materjali juures on see, et seda saab valmistada tükkidena, mis on enam-vähem seitse korda suuremad kui klaas. Ja selle kaal oli vaid 1% topeltklaasi kaalust. Nii et see oli 100-kordne kokkuhoid. Leidsime, et sattusime positiivsesse tsüklisse, kus üks läbimurre muutis järgmise lihtsamaks. Selliste suurte, kergekaaluliste patjade abil õnnestus kasutada palju vähem terast. Tänu vähemale terasele paistis sisse rohkem päikesevalgust, mis tähendas, et me ei pidanud talvel nii palju kütma. Tänu pealisehituse väiksemale kaalule hoidsime vundamendi pealt kõvasti kokku. Projekti lõpus arvutasime välja, et pealisehitus kaalus vähem kui ehitise sees leiduv õhk.

Ma arvan, et Eedeni projekt on üsna hea näide sellest, kuidas bioloogiast võetud ideed võivad radikaalselt suurendada ressursikasutuse tõhusust - andes sama tulemuse, samas kui sisse on pandud üksnes murdosa ressurssidest. Looduses on palju näiteid, mida võiks kasutada samasuguste lahenduste saamiseks. Näiteks võiks arendada ülitõhusaid katusekonstruktsioone, mille aluseks oleks hiiglaslik Amazonase vesiroos, terveid maju, mis on inspireeritud merikõrva karpidest, ülikergeid sildu, mis on inspireeritud taimerakkudest. Maailm on täis ilu ja tõhusust, mida uurida, kui kasutada loodust disainitööriistana.

Nüüd räägime ideest, kuidas minna lineaarselt mudelilt üle suletud ahela mudelile. Tavaliselt kasutame ressursse nii, et me võtame nad, muudame lühikese kasutusajaga toodeteks ja siis viskame minema. Loodus toimib hoopis teisiti. Ökosüsteemides muutuvad ühe organismi jäätmed mõne teise organismi toiduks samas süsteemis. On näiteid projektidest, mis on teadlikult püüdnud imiteerida ökosüsteeme. Üks minu lemmikuid on projekt "Papp kaaviariks", mille eestvedaja on Graham Wiles. Nende ümbruskonnas asus palju poode ja restorane, mis tekitasid palju toidu-, papi- ja plastikjäätmeid. Need jõudsid prügimäele. Nad tegid papijäätmetega midagi väga nutikat. Ma selgitan, mida see animatsioon kujutab.

Neile maksti selle eest, et papp restoranidest kokku korjata. Nad rebisid papi ribadeks ja müüsid ratsaspordikeskusesse hobustele allapanuks. Kui see oli määrdunud, maksti neile uuesti, et see ära viia. Nad panid selle kompostihoidlasse, ja kasvatasid seal hulga ussikesi, mille nad söötsid siberi tuuradele, mis tootsid kaaviari, mille nad restoranidele tagasi müüsid. Seega muudeti lineaarne protsess suletud ahela süsteemiks ja protsessi käigus loodi lisakasu. Graham Wiles on jätkanud elementide lisamist sellele süsteemile, muutes prügivood kasulikeks skeemideks. Samamoodi nagu looduslikud süsteemid muutuvad aja jooksul mitmekesisemaks ja vastupidavamaks, näib ka selle projekti puhul, et võimaluste arv üha kasvab. Ma tean, et see on veider näide, aga minu meelest on selle tähendus üsna radikaalne, kuna see viitab sellele, et me suudaksime tegelikult muuta suure probleemi - prügi - hiilgavaks võimaluseks.

Eriti linnades - me võiksime vaadata linnade ainevahetust ja näha selles võimalusi. Täpselt seda teeme me järgmise projektiga, millest ma räägin, see on Mobiuse projekt, mille käigus me püüame ühendada hulka tegevusi ühe hoone siseselt, nii et ühe jäätmed võiksid muutuda teise toiduks. Elemendid, millest ma räägin, on esiteks - meil on restoran toimivas kasvuhoones, umbes nagu see Amsterdami restoran De Kas. Siis oleks meil anaeroobne kompostilava, mis võiks töödelda kõiki ümbruskonna biolagunevaid jäätmeid, muuta need kasvuhoone kütteks ja elektriks, mille saab tagasi võrku lasta. Meil oleks vee käitlemise süsteem, mis käitleks reovett, muutes selle joogiveeks ja tootes tahketest osakestest energiat, kasutades ainult taimi ja mikroorganisme. Meil oleks kalafarm, mida toidetakse köögist tulnud köögiviljajäätmetega ja kompostist tulnud ussikestega ning kala saadetaks tagasi restorani. Samuti oleks meil kohvik ning kohviubade jäätmeid võiks kasutada substraadina seente kasvatamiseks.

Nagu näete, toome me kogu toidu, energia, vee ja jäätmete ringluse kokku ühte hoonesse. Pakkusime seda lihtsalt lõbu pärast ühe ringtee jaoks Londoni kesklinnas, mis praegusel hetkel riivab silma. Mõned teist ehk tunnevad selle koha ära. Väikese planeerimise abil võiksime muuta selle liiklusrägastiku kohaks, mis on inimestele avatud, aitab neil toidu abil suhelda ja võimaldab prügi kasutada suletud ahela süsteemis.

Viimane projekt, millest tahan rääkida, on Sahara metsa projekt, mille kallal me praegu töötame. Kedagi teist võib üllatada, et üsna suured piirkonnad, kus on praegu kõrb, olid hiljuti metsaga kaetud. Näiteks kui Julius Caesar saabus Põhja-Aafrikasse, olid suured alad Põhja-Aafrikas kaetud seedri- ja küpressimetsadega. Sedamööda, kuidas elu Maa peal arenes, aitas maa koloniseerimine taimede poolt luua mõõduka kliima, mida praegu naudime. Vastupidine on samuti tõsi. Mida rohkem taimestikku me kaotame, seda tõenäolisemalt tabab meid veelgi rängem kliimamuutus ja kõrbeala laienemine. See animatsioon näitab fotosünteetilist tegevust mitmete aastate jooksul. Nagu näete, on nende kõrbete piirid muutuvad üsna palju. See tõstatab küsimuse, kas me saame piiri peal sekkuda, et peatada maa kõrbeks muutumist või seda isegi tagasi pöörata.

Kui te vaatate mõningaid organisme, mis on arenenud eluks kõrbes, leidub hämmastavaid näiteid vähese veega toimetulekust. See on Namiibia udukoguja põrnikas, kes on arendanud välja meetodi ise kõrbes joogivett koguda. Ta tuleb öösel välja, ronib liivaluite otsa, ja kuna tal on must mati pinnaga kest, suudab ta kiirata soojust öisesse õhku ja muutuda veidi jahedamaks kui ümbritsev keskkond. Nii et kui merelt puhub niisket õhku, moodustuvad põrnika kestale veepiisakesed. Just enne päikesetõusu tõstab ta oma kesta üles, vesi voolab talle suhu, ta joob janu täis ja peidab end kogu ülejäänud päeva. Tema leidlikkus, kui seda nii võib nimetada, läheb veelgi kaugemale. Sest kui te vaatate lähedalt põrnika kesta, näete seal palju väikeseid mügaraid. Need mügarad tõmbavad vett ligi. Nende vahel on vahajas kiht, mis tõrjub vett. Selle toimel juhtub see, et kui piisad hakkavad mügarate otsa tekkima, säilivad nad kompaktsete, ümarate tilkadena, mis tähendab, et nad on palju mobiilsemad, kui nad oleksid juhul, kui põrnika kest oleks lihtsalt kaetud veekihiga. Nii et isegi kui õhus on vaid veidi niiskust, on ta ikka võimeline seda väga efektiivselt koguma ja endale suhu juhtima. Hämmastav näide kohanemisest väga nappe ressursse pakkuva keskkonnaga - millel on vägagi suur seos väljakutsetega, millega meie silmitsi seisame tulevate aastate ja aastakümnete jooksul.

Me teeme koostööd mehega, kes leiutas merevee kasvuhoone. See kasvuhoone on kavandatud põuaste rannikualade jaoks ja töötab nii, et teil on terve seinatäis aurutusvõresid ja te tilgutate sellele merevett, nii et kui tuul sellest läbi puhub, haarab ta hulga niiskust kaasa ja muutub seeläbi jahedamaks. Nii on sees jahe ja niiske, mis tähendab, et taimed vajavad kasvamiseks vähem vett. Kasvuhoone tagumises osas kondenseeritakse suur osa niiskusest mageveeks täpselt samasuguse protsessi käigus nagu põrnika puhul. Kui esimene merevee kasvuhoone ehitati, avastasid nad, et see toodab veidi rohkem magevett, kui sealsed taimed vajasid. Nad hakkasid sellega kastma ümbritsevat maapinda. Sellel ja suurenenud niiskustasemel oli ümbruskonnale tohutu mõju. See foto tehti siis, kui ehitis valmis sai, ja aasta hiljem nägi see välja nii. See oli nagu roheline tindiplekk, mis ehitisest välja voolas, muutes viljatu maa bioloogiliselt produktiivseks pinnaseks - ja selles mõttes saavutas jätkusuutlik disain taastava disainini taseme.

Tahtsime seda võimalikult hästi ära kasutada ning biomimikri ideid rakendades saavutada maksimaalset. Kui me mõtleme looduse üle, siis mõtleme sageli, et see põhineb konkurentsil. Kuid tegelikult võib küpsetest ökosüsteemidest leida sama tõenäoliselt näiteid sümbioossetest suhetest. Üks biomimikri olulisi põhimõtteid on leida viise, kuidas panna tehnoloogiaid kokku sümbioosseteks kogumikeks. Tehnoloogia, mille võtsime sihikule kui ideaalse partneri merevee kasvuhoonele, oli kontsentreeritud päikeseenergia, mis kasutab päikest järgivaid peegleid, et koondada päikesevalgust ja toota selle abil elektrit. Et anda teile aimu kontsentreeritud päikeseenergia potentsiaalist, mõelge sellele, et me saame igal aastal päikeselt 10 000 korda rohkem energiat, kui me kasutame energiat kõigis selle erinevates vormides - 10 000 korda. Meie energiaprobleemid ei ole lahendamatud. See on lihtsalt väljakutse meie leidlikkusele. Ja mis puutub sünergiatesse, millest ma räägin, esiteks toimivad mõlemad neist tehnoloogiatest palavas, päikeselises kõrbes. Kontsentreeritud päikeseenergia vajab demineraliseeritud magevee varu. Täpselt seda toodab merevee kasvuhoone. Kontsentreeritud päikeseenergia toodab palju üleliigset kuumust. Me saame seda ära kasutada, et rohkem merevett aurustada ja luua kasutegureid veelgi juurde. Ja lõpuks on peeglite all varjus võimalik kasvatada igasugust põlluvilja, mis otseses päikesevalguses ei kasvaks. Nii näeks see plaan välja. Idee on luua pikk rodu kasvuhooneid suunaga tuule poole. Seal oleksid kontsentreeritud päikeseenergia jõujaamad teatud vahemaade tagant.

Mõned teist võivad mõelda, et mida kogu selle soolaga teha. Biomimikris on nii, et kui teil on kasutamata ressurss, siis te ei mõtle: "Kuidas sellest lahti saada?" Te mõtlete: "Mida ma saan süsteemile juurde liita, et luua lisaväärtust?" Tuleb välja, et erinevad asjad kristalliseeruvad erinevas staadiumis. Kui te aurustate merevett, kristalliseerub esimesena, kaltsiumkarbonaat. See ladestub aurutisse - seda näete vasakpoolsel pildil - sinna ladestub pisitasa kaltsiumkarbonaat. Mõne aja pärast võime selle välja võtta ja kasutada kerge ehitusplokina. Kui mõelda, kui palju on seal süsinikku, mis võiks sattuda atmosfäärist merre, siis nüüd on see ehitusmaterjali suletud.

Järgmiseks asjaks on naatriumkloriid. Sellest võib samuti pressida ehitusploki, nagu on tehtud siin. See on hotell Boliivias. Lisaks sellele on igasuguseid ühendeid ja elemente, mida on võimalik eraldada, nagu fosfaate, mis on vaja kõrbepinda tagasi panna, et see viljakaks muuta. Ja merevees esinevad peaaegu kõik perioodilisustabelis leiduvad elemendid. Niisiis peaks olema võimalik eraldada väärtuslikke elemente nagu liitiumit suure võimsusega akude jaoks. Teatud piirkondades Pärsia lahel suureneb merevee soolasus pidevalt seoses kasutatud merevee väljavooluga veepuhastusjaamadest. See on viinud ökosüsteemi katastroofi äärele. Kuid me võiksime merevee jääke ära kasutada. Me võiksime seda aurustada, et seda tulusalt ära kasutada ja soolad eraldada, muutes reoveeprobleemi suureks võimaluseks. Sahara metsaprojekt on hea näide sellest, kuidas saaksime toota ilma süsinikujalajäljeta toitu ja ohtralt taastuvenergiat ühes Maa kõige põuasemas piirkonnas ning pöörata ümber maa kõrbeks muutumise protsessi.

Tulles tagasi suurte väljakutseteni, mida ma alguses mainisin: radikaalne tõus ressursside tõhusas kasutamises, suletud ahelad ja päikeseenergia. Need ei ole mitte üksnes võimalikud, vaid hädavajalikud. Ma usun kindlalt, et uurides seda, kuidas loodus probleeme lahendab, leiame me palju lahendusi. Kuid ennekõike annab see mõtlemine väga positiivse viisi rääkida jätkusuutlikust disainist. Keskkonnast rääkides kasutatakse liiga sageli väga negatiivseid sõnu. Kuid meie räägime sünergiast, küllusest ja optimeerimisest. Ja see on oluline.

Antoine de Saint-Exupery ütles: "Kui sa tahad ehitada flotilli laevu, siis sa ei istu ega räägi puusepatööst. Ei, sa pead sütitama inimeste hingi nägemustega kaugete rannikute uurimisest." Seda peame meiegi tegema, nii et olgem positiivsed ja tehkem edusamme selles, mis võib osutuda kõige põnevamaks innovatsiooniperioodiks, mida oleme kunagi näinud.

Tänan teid.

(Aplaus)