מיכאל פאוולין: שימוש בחוכמת הטבע בארכיטקטורה

היתי רוצה להתחיל עם מספר דוגמאות קצרות. אלה הם בלוטות המשי על בטנו של העכביש. הם מיצרות שישה סוגים שונים של משי, אשר נשזרים ביחד לסיב, חזק יותר מכל סיב שהאדם אי פעם עשה. הדבר הקרוב ביותר שהצלחנו להגיע אליו הוא סיב הארמיד. וכדי ליצר אותו הדבר הכרוך בטמפרטורות גבוהות, לחצים קיצוניים וכמויות של זיהום. ובכל זאת העכביש מצליח לעשות זאת בטמפרטורות ולחצים של הסביבה שמסביבו בעמצעות חומרי גלם של זבובים מתים ומים. זה רומז שעדיין יש לנו עוד קצת ללמוד. החיפושית הזאת יכולה לגלות שריפת יער במרחק של 80 ק"מ. זה בערך פי 10,000 מהטווח של גלאים תוצרת אדם. ובנוסף, הבחור לא זקוק לחוט המחובר כל הדרך לתחנת כוח השורפת דלקים מאובנים.

לכן שני הדוגמאות האלה יכולים לתת מושג על מה שחיקוי-ביולוגי (ביומימטיקה - biomimicry) יכול לספק אם נוכל ללמוד להכין דברים בצורה שהטבע עושה, נוכל להשיג פי 10, פי 100 ואולי אפילו פי 1000 חסכון בחומרי גלם ושימוש באנרגיה. ואם אנו נייצר התקדמות במהפכת הקיימות, אני מאמין שיש שלושה שינויים גדולים באמת שאנו צרכים לחולל. הראשון, שיפור קיצוני ביעילות משאבים. השני, מעבר משימוש לינארי, בזבזני ומזהם של חומרי גלם למודל מעגל סגור. והשלישי, שינוי מכלכלת דלקים מאובנים לכלכלה סולארית. ולכל שלושת אלה, אני מאמין שלחיקוי-ביולוגי (ביומימטיקה) יש הרבה פתרונות שאנחנו נצטרך.

אתם יכולים להסתכל בטבע כעל כקטלוג מוצרים, וכל אלה נהנו מתקופה של 3.8 מליארד שנות מחקר ופיתוח. ובהתחשב בהשקעה הזו, זה הגיוני להשתמש בהם. אז אני הולך לדבר על כמה פרוייקטים שחקרו רעיונות אלה ובאו נתחיל עם עליה קיצונית ביעילות משאבים. כשעבדנו על מיזם 'עדן' היינו צרכים להקים חממות גדולות מאוד באתר שהיה, לא רק בלתי אחיד, אלה גם משתנה בקביעות מכיוון שהוא עדיין נחצב. זה היה אתגר רציני. וזה היה למעשה דוגמאות מביולוגיה שהעניקו הרבה מן הרמזים. אז למשל, זה היה בועות סבון שעזרו לנו ליצור צורה מבנית שתעבוד בלי קשר לגובה הסופי של הרצפה. ממחקר גרגירי אבקנים, רדיולרים (שלדים מינרלים הנפלטים מחד תאים) ומולקולות פחמניות עזרו לנו להגות את הפתרון המבני היעיל ביותר בעזרת משושים ומחומשים.

הצעד הבא היה שרצינו להגדיל את המשושים הללו ככול שניתן. וכדי לעשות זאת היינו צרכים למצוא תחליפים לזכוכית, שהיא למעשה מאוד מוגבלת במונחים של גודל יחידה. ובטבע ישנם דוגמאות רבות של מבנים יעלים המבוססים על ממברנות דחוסות. אז התחלנו לחקור חומר שנקרא ETFE. זהו פולימר מאוד חזק. ומה שעושים זה שמים אותו בשלושה שכבות, מלחימים את הקצוות, ואז מנפחים אותו. והדבר הגדול בחומר הזה שאתה יכול להכין אותו ביחידות בגודל של בערך פי 7 מגודל של זכוכית. וזה באחוז אחד בלבד מהמשקל של זכוכית כפולה. וזה יחס של פי 100 בחסכון. ומה שגילנו היה שנכנסו למעגל חיובי שבו פריצת דרך אחת הובילה לאחרת. ולכן בעזרת גודל כזה של כריות קלות היתה לנו הרבה פחות פלדה. עם פחות פלדה חדרה יותר שמש. מה שאומר שלא היינו צרכים להשקיע כל כך הרבה בחימום בחורף. ובעזרת פחות משקל כולל במבנה-על, היה חסכון ענק ביסודות. ובסוף המיזם חישבנו שהמשקל הכולל של מבנה-העל היה למעשה נמוך יותר ממשקל האוויר שהיה בתוכו.

לכן אני חושב שמיזם 'עדן' הוא דוגמה טובה למדי לאיך רעיונות מביולוגיה יכולים להוביל לעליה קיצונית ביעילות שימוש משאבים -- סיפוק אותה פונקציונליות, אבל בחלקיק המשאבים המושקעים. ולמעשה יש המון דוגמאות בטבע שאתה יכול לפנות לפתרונות דומים. למשל, יכולת לפתח מבני גג סופר-יעילים מבוססים על חבצלות ענק מהאמזונס, מבנים שלמים מבוססים על קונכיות אבולני (סוג של שבלול). גשרים סופר-קלים מבוססים על תאי צמח. ישנו עולם של יופי ויעילות לחקור פה על ידי שימוש בטבע ככלי תכנון.

ועכשיו אני רוצה לעבור לדבר על מעבר מרעיון לינארי למעגל סגור. הדרך בה אנו נוהגים להשתמש במשאבים זה לחצוב אותם, להפוך אותם למוצרים קצרי חיים ואז לזרוק אותם. הטבע פועל מאוד אחרת. במערכות אקולוגיות, פסולת מאורגניזם אחד הופך למזין של רכיב אחר במערכת. וישנם כמה דוגמאות למיזמים שבכוונה ניסו לחקות את המערכת האקולוגית. ואחת מהחביבים עלי הוא מיזם הנקרא 'מקרטון לקוויאר' של גראהם וויליס. ובאזור שלהם היו הרבה חנויות ומסעדות שיצרו המון פסולת של מזון, קרטונים ופלסטיק. שסיימו במזבלה. עכשיו, החלק החכם באמת הוא מה שהם עשו בפסולת הקרטונים. ואני רק הולך לדבר דרך האנימציה הזו.

אז שילמו להם לאסוף את זה מהמסעדות. הם אז טחנו את הקרטון ומכרו את זה למרכזי רכיבה כמצע לסוסים. לאחר שהם מכרו את זה, שילמו להם שוב לאסוף את זה. הם הכניסו את זה למערכת קומפוסט תולעים, שיצרה המון תולעים, שאותם האכילו חדקנים סיבירים (סוג של דג), שמהם מפיקים קוויאר, שאותו מכרו חזרה למסעדות. אז הוא הופך תהליך קווי לתהליך מעגלי, והוא יוצר ערך מוסף בתוך התהליך. גראהם וויליס המשיך להוסיף עוד ועוד מרכיבים למערכת, הפיכת ערוצי פסולת לתכנית שיוצרת ערך. וכמו שמערכת טבעית נוטה להגדיל את המגוון והגמישות לאורך זמן, ישנו הגיון אמיתי במיזם הזה שמספר האפשרויות רק הולך וגדל. ואני יודע שזוהי דוגמה מוזרה, אבל אני חושב שההשלכות שלה הם די קיצוניות, בגלל שהיא מראה שלמעשה אנחנו יכולים להפוך בעיה גדולה, להזדמנות עצומה.

ובייחוד בערים -- אנו יכולים להתבונן במכלול חילוף החומרים, ולראות בהם כהזדמנויות. וזה מה שאנו עושים במיזם הבא שאני הולך לדבר עליו, מיזם 'מוביוס', שבו אנו מנסים לחבר מספר פעילויות, כולם בבניין אחד, כך שפסולת מאחד יכולה להזין אחר. וסוג המרכיבים שאני מדבר אליהם הם, בראשונה, יש לנו מסעדה בתוך חממה מניבה, בדומה לזו הנמצאת באמסטרדם ונקראת 'דה קאס'. ואז יש לנו מעכל אנאירובי, שיכול להתמודד עם כל הפסולת המתכלה של האזור, ההופך את הפסולת לחום עבור החממות ולחשמל המזין את הרשת. יש לנו מערכת טיפול במים המטפלת במים מזוהמים, ההופכים למים נקיים ויוצרת אנרגיה מהמוצקים בעזרת צמחים ומיקרו-אורגניזמים בלבד. יש לנו חוות דגים המוזנת מפסולת מטבח ותולעים מהקומפוסט ומספקים דגים בחזרה למסעדה. יש לנו גם בית קפה, ושאריות הפולים יכולים לשמש כמצע לגידול פטריות.

אז אתם יכולים לראות שאנו מחברים מעגלים של מזון, אנרגיה, מים ופסולת כולם בבניין אחד. ובשביל הכיף, הצענו לעשות זאת במרכז כיכר במרכז לונדון, שכרגע היא ממש צורמת לעניים. כמה מכם אולי יוכלו לזהות את זה ועם קצת תכנון, אנו יכולים להפוך מרחב הנשלט ע"י מכוניות למרחב המעניק אוויר פתוח לאנשים, מחבר מחדש אנשים עם מזון והופך פסולת לאפשרויות במעגל סגור.

המיזם האחרון שאני רוצה לדבר עליו הוא מיזם 'יער סהרה', שעליו אנו עובדים כעת. זה יכול להפתיע אחדים מכם לשמוע שחלקים גדולים ממה שעכשיו הוא מדבר, היו למעשה מיוערים עד לא מזמן. כך למשל, כשיוליוס קיסר הגיע לצפון אפריקה, שטחים עצומים מצפון אפריקה היו מכוסים ביער ארזים וברושים. ובמהלך האבולוציה של החיים בכוכב, היה זה אכלוס האדמה על-ידי צמחים שעזרה ליצור את האקלים שאנחנו נהנים ממנו עכשיו. ההפך גם הוא נכון. ככל שנאבד יותר צמחייה, גדל הסיכוי להחמרה בשינויי האקלים אשר יובילו לעוד איבוד יערות. ואנימציה זו, מראה את היקף פעילות הפוטוסינתזה לאורך השנים. ומה שאתם יכולים לראות שהגבולות של המדבריות האלה, זזו די הרבה. וזה מעלה את השאלה האם אנו יכולים להתערב במצבי הקצה לעצור אותם אותם, או אפילו להפוך את איבוד הערות.

ואם תסתכלו על כמה מהיצורים שהתפתחו לחיות במדבריות, ישנם כמה דוגמאות מדהימות להסתגלות במחסור במים. זוהי חיפושית 'טבולת-ערפל' מנמיביה, אשר פיתחה דרך לאיסוף מים עצמי במדבר. הדרך שהיא עושה זאת נגלית בלילה, היא זוחלת לפסגת הדיונה, ובגלל שיש לה שריון שחור מט, היא יכולה לפלוט חום לשמי הלילה ולפיכך להיות קרה במעט מסביבתה. ואז כשרוח לחה וקרירה נושבת מהים, מתהוות טיפות של מים על שריון החיפושית. ממש לפני הזריחה, היא מטה את השריון למעלה, המים נוזלים לה לפה, היא שותה טוב, הולכת ומתחבאת לשארית היום. והגאונות, אם אפשר לקרוא לזה כך, הולכת אפילו רחוק יותר. אם מסתכלים קרוב יותר בשריון החיפושית, ישנם המון גבשושיות קטנות על השריון הזה. והגבשושיות האלה הם הִידְרוֹפִילִיות, הם מושכות אליהם מים. ביניהם ישנו ציפוי שעווה, הדוחה מים. וההשפעה של זה היא, כאשר טיפות מתחילות להיווצר על הגבשושיות, הן נשארות דבוקות, כחרוזים עגולים, מה שאומר שהן בעלות כושר תנועה יותר גבוהה מאשר אם הן היו רק ציפוי דק על כל שריון החיפושית. אז אפילו שיש כמות מזערית של לחות באוויר, היא עדיין מצליחה לאסוף אותה ביעילות ולהפנותה אל עבר פיה. אז דוגמה מדהימה של הסתגלות לסביבה מאוד מוגבלת במשאבים -- ובמובן הזה, מאוד רלוונטית לסוג האתגרים שאנו עומדים להתמודד עימם במהלך השנים הבאות, במהלך העשורים הקרובים.

אנו עובדים עם בחור שהמציא חממות למי ים. החממות האלה עוצבו לאזורי חוף מדבריים, והצורה שבה הן עובדות היא שיש קיר שלם של סבכת אידוי, ומטפטפים עליהם מי ים וכשהרוח נושבת דרכם, היא אוספת המון לחות והיא מתקררת בתהליך. ולכן בפנים קר ולח, מה שאומר שהצמחים צריכים פחות מים כדי לגדול. ואז מאחורי החממה, מתעבה הרבה מהלחות הזו למים מתוקים בתהליך שהוא למעשה זהה לחיפושית. ומה שהם גילו עם חממת מי הים הראשונה שהם בנו היה שהיא מייצרת מעט יותר מים מתוקים ממה שהצמחים בפנים צריכים. אז פשוט החלו לפזר את המים על האדמה מסביב. והשילוב של זה והלחות המוגברת היה עם תוצאה די דרמטית על הסביבה הקרובה. התמונה הזו נלקחה ביום הסיום, ורק שנה מאוחר יותר, זה נראה כך. אז זה היה כמו כתם דיו ירוק המתפשט מהבניין הופך אדמה שוממה לאדמה יוצרת חיים ובמובן הזה, הולכת מעבר לתכנון בר-קיימא אל השגת תכנון משקם.

היינו להוטים להגדיל את זה וליישם חיקוי-ביולוגי כדי להעצים את היתרונות. וכשאתם חושבים על הטבע לעתים קרובות אתם חושבים שזה הכל אודות תחרות. אבל למעשה במערכות אקולוגיות בוגרות, ישנו אותו סיכוי שתמצאו דוגמאות של קשרים סימביוטיים. אז עיקרון חשוב של חיקוי-ביולוגי הוא למצוא דרכים לשלב טכנולוגיות ביחד במארג של שיתופי פעולה. והטכנולוגיה שבחרנו כשותף אידאלי לחממת מי הים היא אנרגיית שמש מרוכזת, שמשתמשת במראות עוקבות שמש כדי לרכז את חום השמש כדי ליצור חשמל. ורק כדי לתת מושג מה הפוטנציאל של מערכת CSP ( ר"ת של כוח שמש מרוכז - שם מסחרי) קחו בחשבון שאנו מקבלים משהשמש פי 10,000 יותר אנרגיה בשנה מאשר אנו צורכים בכל הצורות - פי 10,000. אז בעיות האנרגיה שלנו הם לא בלתי פתירות. הם אתגר לכושר ההמצאה שלנו. והסוג של הסינרגיה שאני מדבר עליו היא , קודם כל, ששתי הטכנולוגיות האלה יעבדו טוב במדבריות חמות שטופות שמש. CSP צריך אספקה של מים ללא מינרלים. וזה בדיוק מה שחממות מי הים מייצרות CSP מיצר המון חום עודף. ואנחנו נוכל להשתמש בכל זה לאדות יותר מי ים ולהעצים את יכולות השיקום. ולבסוף , בצל מתחת למראות, אפשר לגדל מגוון יבולים שלא יכולים לגדול בשמש ישירה. אז ככה התכנית תראה. הרעיון הוא ליצור קו ארוך של חממות הפונות אל הרוח. יש לנו תחנות לריכוז שמש ברווחים לאורך הדרך.

כמה מכם בודאי תוהים מה נעשה עם כל המלח. ובחיקוי-ביולוגי, אם יש לך משאב לא מנוצל, אתה לא חושב "איך אני אפתר מזה?" אתה חושב, " מה אני יכול להוסיף למערכת ליצירת ערך מוסף?" ומתברר שחומרים שונים מתגבשים בשלבים שונים. שמאדים מי ים, הדבר הראשון שמתגבש הוא סידן פחמתי אשר מצטבר על המאיידים - זה מה שיש בתמונה משמאל - אשר מצופים בהדרגה בסידן פחמתי. אז לאחר כמה זמן, אפשר לקחת את זה, ולהשתמש בו כלבני בניין קלים. ואם אתם חושבים על הפחמן שבזה, אשר בא מהאטמוספרה אל תוך הים ועכשיו הוא כלוא כחומר בניה.

הדבר הבא הוא נתרן כלורי (מלח בישול). גם אותו אפשר לדחוס ללבנים, כמו שנעשה פה. זהו מלון בבוליביה. ואחר כך, ישנם כל מיני סוגים של רכיבים ויסודות שאפשר למצות, כמו פוספטים, אשר צריך להחזיר לאדמת המדבר לשם דישון. ולמעשה ישנם כל היסודות בטבלה המחזורית במי ים. אז היה אפשר למצות כל מיני יסודות בעלי ערך כמו ליתיום לסוללות בעלות ביצועים גבוהים. ובכמה מקומות במפרץ הפרסי, המליחות עולה בקביעות, במי הים בגלל שפיכת עודפים של מים מליחים ממתקני התפלה. אשר דוחפים את המערכת האקולוגית לקראת קריסה. עכשיו היה מה לעשות עם כל פסולת מי המלח. נוכל לאדות אותם כדי להעצים את יכולות השיקום ולתפוס את המלחים, בהפיכת בעיית פסולת דחופה להזדמנות גדולה. למעשה מיזם 'מדבר סהרה' הוא מודל לאיך אנו יכולים ליצור אוכל של אפס-פחמן, שפע של אנרגיה מתחדשת באחד מהמקומות עם מצוקת מים הגדולה בעולם וגם הפיכת בעיית המדבור באזורים מסוימים.

אז בחזרה לאתגרים הגדולים שהזכרתי בהתחלה: גידול קיצוני בניצול משאבים, מעגלים סגורים וכלכלה סולרית. הם לא רק אפשריים, הם חיוניים. ואני מאמין באדיקות שלימוד הדרכים בהם הטבע פותר בעיות יספק הרבה פתרונות. אבל אולי יותר מכל, מה שחשיבה זו מעניקה היא דרך חיובית לדיון על תכנון בר-קיימא. יותר מידי דיבורים על איכות סביבה משתמשים בשפה שלילית. אבל פה מדובר על סינרגיה, שפע וייעול. וזוהי נקודה חשובה.

אנטואן דה סנט-אכזופרי אמר פעם, " אם אתה רוצה לבנות שייטת של ספינות, אתה לא יושב ומדבר על נגרות. לא, אתה צריך להצית את נפשות האנשים עם מראות של חקר ארצות רחוקות." וזה מה שאנחנו צריכים לעשות, אז בואו נהייה חיובים, ובואו נתקדם עם מה שיכולה להיות התקופה הכי מסעירה של חדשנות שראינו עד כה.

תודה לכם.

(מחיאות כפיים)