Michael Pawlyn: Menggunakan kejeniusan alam dalam arsitektur

Saya ingin mulai dengan beberapa contoh singkat. Ini adalah kelenjar spineret di perut laba-laba. Kelenjar ini menghasilkan enam jenis sutra, yang lalu dipintal menjadi serat, lebih kuat dari serat manapun yang dibuat manusia. Hal paling mirip yang dapat kita buat adalah serat aramid. Dan untuk membuatnya dibutuhkan suhu ekstrim, tekanan ekstrim, dan banyak polusi. Tapi laba-laba bisa melakukannya pada suhu ruang dan tekanan atmosfer dengan bahan mentah lalat mati dan air. Hal ini berarti kita masih perlu belajar. Kumbang ini bisa mendeteksi kebakaran hutan dari jarak 80 km. Itu sekitar 10.000 kali dari jangkauan detektor api buatan manusia. Terlebih lagi, kumbang ini tak memerlukan kabel yang terhubung ke pembangkit listrik tenaga BBM.

Jadi dua contoh ini memberi gambaran apa yang ditawarkan biomimikri. Bila kita bisa belajar membuat dan melakukan hal-hal seperti yang ada di alam, kita dapat mencapai 10 kali, 100 kali, atau mungkin penghematan hingga 1.000 kali dalam pemakaian sumber daya dan energi. Bila kita ingin maju dalam revolusi kelestarian sumber daya, saya percaya ada tiga perubahan sangat besar yang perlu kita lakukan. Pertama, peningkatan efisiensi sumber daya secara radikal. Kedua, pindah dari cara menggunakan sumber daya yang linear, boros, dan mengotori lingkungan ke model siklus tertutup. Ketiga, beralih dari ekonomi bahan bakar fosil ke ekonomi matahari. Untuk ketiga hal ini, saya percaya, biomimikri mempunyai banyak solusi yang akan kita perlukan.

Anda bisa melihat alam sebagai sebuah katalog produk, dan semua di dalamnya telah diuntungkan oleh periode riset dan pengembangan selama 3,8 milyar tahun. Berdasarkan tingkat investasi itu, maka masuk akal jika kita menggunakannya. Saya akan berbicara tentang beberapa proyek yang telah menggunakan ide-ide biomimikri. Mari kita mulai dari peningkatan efisiensi sumber daya secara radikal. Ketika kami mengerjakan Proyek Eden kami harus membuat rumah kaca yang sangat besar di atas lahan yang, tidak hanya tak teratur, tapi juga terus berubah karena saat itu masih digali. Itu adalah tantangan yang benar-benar berat, dan menjadi contoh bahwa biologi memberikan banyak petunjuk pada kita. Sebagai contohnya, gelembung sabun membantu kami menghasilkan bentuk bangunan yang dapat berdiri pada permukaan tanah macam apapun. Mempelajari serbuk sari dan radiolaria dan molekul karbon membantu kami menghasilkan solusi struktural yang paling efisien menggunakan heksagon (segienam) dan pentagon (segilima).

Langkah selanjutnya adalah kami ingin memaksimalkan ukuran heksagon-heksagon itu. Untuk melakukannya kami harus mencari alternatif dari kaca, yang ukuran satuannya sangat terbatas. Di alam ada banyak contoh struktur yang sangat efisien berdasarkan membran bertekanan. Jadi kami mulai mengeksplorasi material bernama ETFE ini. Ini adalah polimer berkekuatan tinggi. Yang Anda lakukan adalah menumpuknya menjadi tiga lapis, Anda kelim di sisi-sisinya, lalu Anda menggembungkannya. Kehebatan dari benda ini adalah Anda bisa membuatnya dalam satuan dengan ukuran kira-kira tujuh kali ukuran kaca. Beratnya hanya 1% dari kaca dua lapis. Maka itu adalah sebuah penghematan 100 kali lipat. Setelah itu kita memasuki sebuah siklus positif di mana satu penemuan mendukung penemuan lain. Dengan bantalan yang ringan dan besar tersebut, kami menggunakan baja jauh lebih sedikit. Dengan baja lebih sedikit maka cahaya masuk lebih banyak, artinya kami tak harus menyediakan banyak panas di musim dingin. Dan dengan berat struktur yang lebih ringan, banyak penghematan dalam pembuatan pondasinya. Di akhir proyek kami menemukan bahwa berat dari struktur itu sebenarnya lebih ringan dari berat udara di dalam bangunan.

Jadi saya pikir Proyek Eden adalah contoh yang cukup baik dari bagaimana ide-ide dari biologi dapat menghasilkan peningkatan efisiensi sumber daya yang radikal -- memberikan fungsi yang sama, dengan masukan sumber daya yang jauh lebih kecil. Sebenarnya ada banyak sekali contoh di alam yang dapat Anda cari untuk solusi semacam ini. Contohnya, Anda dapat mengembangkan struktur atap yang super-efisien berdasarkan daun teratai raksasa dari Amazon, bangunan utuh yang terinspirasi dari cangkang kerang, jembatan super ringan yang terinspirasi dari sel-sel tanaman. Ada dunia keindahan dan efisiensi yang dapat dieksplorasi menggunakan alam sebagai alat desain.

Jadi saya lanjutkan tentang pemndahan dari siklus linear ke tertutup. Umumnya cara kita menggunakan sumber daya adalah kita mengekstraknya, kita mengubahnya menjadi produk berumur pendek, lalu kita membuangnya. Alam bekerja dengan cara yang sangat berbeda. Di ekosistem, limbah dari satu organisme menjadi nutrien bagi organisme lain di sistem itu. Dan ini adalah beberapa contoh proyek yang dengan cermat mencoba meniru ekosistem alam. Salah satu favorit saya adalah Proyek Kardus menjadi Kaviar oleh Graham Wiles. Di daerah mereka ada banyak toko dan restoran yang menghasilkan banyak limbah makanan, kardus, dan plastik yang dibuang di tempat pembuangan sampah. Hal yang mereka lakukan pada limbah kardus adalah langkah yang sangat cerdas. Saya akan menyampaikannya lewat animasi.

Beberapa orang dibayar untuk mengumpulkan kardus bekas dari restoran. Mereka merajang kardusnya dan menjualnya ke pusat berkuda setempat sebagai alas kandang. Ketika sudah penuh kotoran, orang-orang mengumpulkannya lagi. Mereka memakainya di sistem kompos cacing, menghasilkan banyak cacing, yang kemudian dipakankan ke ikan sturgeon Siberia, yang menghasilkan kaviar, yang lalu dijual lagi ke restoran. Itu mengubah proses linear menjadi sebuah model siklus tertutup, dan dalam prosesnya membuat nilai tambah. Graham Wiles terus menambah lebih banyak elemen ke dalamnya, mengubah aliran limbah jadi kegiatan yang memberi nilai tambah. Dan sama seperti sistem alami yang keragaman dan ketahanannya cenderung meningkat seiring waktu, hal serupa terjadi di proyek ini bahwa jumlah peluang-peluang di sana terus bertambah. Saya tahu itu contoh yang cukup aneh, tapi saya pikir dampaknya cukup radikal, sebab proyek itu menunjukkan sebenarnya kita dapat mengubah masalah besar, yaitu limbah, menjadi peluang besar.

Khususnya di perkotaan -- kita bisa melihat metabolisme di perkotaan, dan memandangnya sebagai peluang. Itulah yang kami lakukan di proyek yang akan saya bicarakan, Proyek Mobius, di mana kami mencoba menggabungkan beberapa aktivitas, semua di dalam satu bangunan, sehingga limbah dari satu proses dapat jadi nutrien untuk proses lainnya. Jenis elemen yang kami bicarakan adalah pertama, kami mempunyai restoran di dalam rumah kaca yang produktif, mirip seperti restoran di Amsterdam ini, yang bernama De Kas. Lalu kami akan mempunyai digester anaerob, yang dapat mengurai semua limbah biologis dari tempat itu, mengubahnya menjadi panas untuk rumah kaca dan listrik untuk dikembalikan ke jaringan. Kami akan mempunyai sistem pengolahan air mengolah air limbah, mengubahnya jadi air tawar dan menghasilkan energi dari bahan padatnya hanya dengan menggunakan tanaman dan mikroorganisme. Kami akan mempunyai kolam ikan yang diberi pakan limbah sayuran dari dapur dan cacing dari kompos dan memasok ikan kembali ke restoran. Dan kami juga akan mempunyai warung kopi, dan limbah biji kopinya dapat digunakan sebagai substrat untuk menumbuhkan jamur.

Jadi Anda bisa melihat bahwa kami menggabungkan siklus makanan, energi, air, dan limbah semua di dalam satu bangunan. Sebagai selingan, kami mengusulkan ini untuk sebuah bundaran di pusat kota London. yang sekarang sungguh mengganggu pemandangan. Beberapa dari Anda mungkin mengenali tempat ini. Hanya dengan sedikit perencanaan, kita dapat mengubah tempat yang didominasi kendaraan menjadi tempat yang menyediakan ruang terbuka untuk masyarakat, menghubungkan kembali masyarakat dengan makanan dan mengubah limbah menjadi peluang siklus tertutup.

Proyek terakhir yang ingin saya bicarakan adalah Proyek Hutan Sahara, yang sedang kami kerjakan saat ini. Bagi sebagian dari Anda mungkin mengejutkan mendengar bahwa sebagian area yang sekarang berupa gurun dulunya penuh dengan hutan, di masa yang belum terlalu lama. Contohnya, ketika Julius Caesar sampai di Afrika Utara, daerah yang luas di Afrika Utara dipenuhi hutan pohon tusam dan cypress. Selama evolusi kehidupan di bumi, terjadi kolonialisasi daratan oleh tanaman yang membantu menciptakan iklim yang ramah yang sekarang kita nikmati. Kebalikan hal itu juga benar. Semakin banyak kita kehilangan tanaman, semakin mungkin hal itu memperparah perubahan iklim dan akhirnya semakin banyak penggurunan. Animasi ini, menunjukkan aktivitas fotosintesis selama beberapa tahun. Anda dapat melihat di perbatasan gurun-gurun itu ada perubahan yang cukup besar. Ini menimbulkan pertanyaan apakah kita dapat campur tangan pada daerah perbatasan untuk menghambat, atau bahkan membalikkan penggurunan.

Bila Anda melihat beberapa makluk hidup yang telah berkembang untuk hidup di gurun, ada beberapa contoh adaptasi terhadap kelangkaan air yang mengagumkan. Ini adalah kumbang penangkap-embun Namibia, yang telah mengembangkan cara mendapatkan airnya sendiri di gurun. Caranya adalah dia keluar di malam hari, merayap ke puncak gundukan pasir, dan karena dia mempunyai tubuh yang hitam legam, tubuhnya mampu membuang panas ke udara malam dan menjadi sedikit lebih dingin dari sekitarnya. Maka ketika angin lembab bertiup dari laut, Anda mendapati ada butiran air yang terbentuk di sayap kumbang itu. Sesaat sebelum fajar, dia mengangkat sayapnya dan air itu masuk ke mulutnya, mendapat minum yang cukup, masuk lagi ke lubang dan bersembunyi sepanjang hari. Kecerdasan itu, bila Anda menganggapnya demikian, masih ada lanjutannya. Sebab bila Anda melihat sayapnya lebih dekat, ada banyak tonjolan kecil di sana. Tonjolan-tonjolan bersifat hidrofil: menarik air. Di antara mereka ada bagian berlilin, yang menolak air. Efek dari hal ini adalah, ketika butiran air terbentuk di tonjolan, butiran itu tetap berbentuk butiran yang bulat, yang berarti butiran itu jauh lebih mudah bergerak daripada bila membentuk lapisan tipis di seluruh sayap kumbang itu. Jadi bahkan ketika hanya ada sedikit kelembaban di udara, kumbang itu bisa mendapatkan air dengan efektif dan mengalirkan air itu ke mulutnya. Adaptasi yang sangat mengagumkan di lingkungan yang sumber dayanya sangat terbatas -- dan dari pengertian itu, sangat relevan terhadap tantangan yang akan kita hadapi dalam beberapa tahun, atau beberapa dekade mendatang.

Kami bekerja dengan orang yang menciptakan Rumah Kaca Air Laut. Ini adalah rumah kaca yang dirancang untuk daerah pesisir yang kering, cara kerjanya adalah rumah ini mempunyai dinding yang berupa kisi-kisi evaporator, Anda teteskan air laut di situ jadi ketika angin bertiup, angin itu membawa banyak uap air dan dalam proses tersebut rumah itu didinginkan. Jadi di dalamnya dingin dan lembab, yang berarti tanaman membutuhkan lebih sedikit air untuk tumbuh. Di bagian belakang, rumah itu mengembunkan banyak uap air menjadi air tawar dengan proses yang efektif serupa dengan kumbang tadi. Setelah Rumah Kaca Air Laut pertama dibangun, mereka menemukan bahwa rumah itu menghasilkan air tawar sedikit lebih banyak dari yang dibutuhkan tanaman di dalamnya. Lalu mereka mulai membangun lebih banyak rumah ini di sekitarnya. Kombinasi hal itu dan meningkatnya kelembaban udara memiliki efek dramatis terhadap daerah setempat. Foto ini diambil dari hari bangunan itu selesai dibangun, dan hanya setahun kemudian terlihat seperti ini. Seperti rembesan tinta hijau yang menyebar dari bangunan itu mengubah tanah tandus menjadi tanah yang produktif -- dan dalam artian itu hal ini melampaui desain yang lestari, dan mencapai tahap desain yang memulihkan.

Kami sungguh ingin memperbesar skalanya dan menerapkan ide-ide biomimikri untuk memaksimumkan keuntungannya. Ketika Anda berpikir tentang alam, seringkali Anda berpikir semuanya merupakan kompetisi. Tapi sebenarnya di ekosistem yang sudah matang, Anda akan mudah menemukan contoh-contoh hubungan simbiosis. Maka prinsip biomimikri yang penting adalah untuk menemukan cara membawa teknologi ke kelompok yang bersimbiosis. Teknologi yang kami pilih sebagai rekan ideal Rumah Kaca Air Laut adalah tenaga matahari terkonsentrasi, menggunakan cermin pelacak sinar untuk memfokuskan panas matahari dan menghasilkan listrik. Untuk memberikan gambaran potensi TMT pada Anda, bayangkan kita menerima energi dari matahari 10.000 kali lebih banyak dari seluruh energi yang kita gunakan tiap tahun -- 10.000 kali. Jadi masalah energi kita sebenarnya dapat diselesaikan. Itu adalah tantangan bagi kecerdasan kita. Jenis sinergi yang saya bicarakan adalah, pertama, kedua teknologi ini bekerja sangat baik di gurun yang panas. TMT membutuhkan pasokan air tawar. Itu adalah hasil produksi Rumah Kaca Air Laut. TMT menghasilkan banyak panas buangan. Kita akan bisa menggunakannya untuk menguapkan lebih banyak air laut dan meningkatkan keuntungan pemulihan setempat. Dan akhirnya, dalam bayangan di bawah cermin itu, dapat ditanam berbagai jenis tumbuhan yang tak bisa tumbuh langsung di bawah sinar matahari. Jadi inilah skemanya. Idenya adalah kita membuat pagar rumah kaca yang panjang dan menghadap angin. Kita tempatkan tenaga matahari terkonsentrasi yang berselang-seling.

Sebagian dari Anda mungkin bertanya apa yang akan kita lakukan dengan garamnya. Dengan biomimikri, bila Anda mempunya isumber daya yang belum termanfaatkan, Anda tidak berpikir, "Bagaimana cara membuang barang ini?" Anda berpikir, "Apa yang dapat saya tambahkan ke sistem untuk meningkatkan nilainya?" Ternyata kita tahu bahan yang berbeda mengkristal pada tahapan yang berbeda. Ketika Anda menguapkan air laut, bahan pertama yang mengkristal adalah kalsium karbonat. Ketika itu menumpuk di evaporator -- hal itu ditampilkan di gambar sebelah kiri -- secara bertahap dipenuhi oleh kalsium karbonat. Jadi beberapa saat kemudian kita dapat mengambilnya, menggunakannya sebagai bahan bangunan yang ringan. Bila Anda pikirkan tentang karbon di dalamnya, asal karbon itu dari atmosfer, lalu masuk ke dalam laut lalu terkunci di produk itu.

Hal berikutnya adalah natrium klorida. Anda juga dapat menekannya menjadi bahan bangunan, seperti yang mereka lakukan di sini. Ini adalah sebuah hotel di Bolivia. Lalu setelah itu, ada berbagai macam senyawa dan unsur yang dapat kita ekstrak, seperti fosfat, kita perlu mengembalikannya ke tanah gurun sebagai pupuk. Dan ada hampir semua unsur di tabel periodik dalam air laut. Jadi seharusnya kita dapat mengekstrak unsur berharga seperti litium untuk baterai kinerja-tinggi. Di beberapa bagian Teluk Arab, air lautnya, kadar garamnya terus meningkat karena pembuangan larutan buangan dari kilang-kilang desalinasi. Hal itu mendorong ekosistem mendekati keambrukan. Sekarang kita akan dapat memanfaatkan semua larutan buangan itu. Kita dapat menguapkannya untuk meningkatkan keuntungan pemulihan dan mengambil garamnya, mengubah masalah limbah yang mendesak menjadi peluang besar. Proyek Hutan Sahara sungguh sebuah model bagaimana kita bisa menghasilkan makanan bebas karbon. energi terbarukan yang melimpah di daerah paling kurang air di planet ini juga membalik penggurunan di daerah tertentu.

Jadi, kembali ke tantangan besar yang saya sampaikan di awal: peningkatan efisiensi sumber daya yang radikal, siklus tertutup dan ekonomi matahari. Hal itu tidak hanya mungkin, tapi sangat penting. Saya percaya bahwa mempelajari cara alam menyelesaikan masalah akan memberikan banyak solusi. Tapi mungkin lebih dari apapun, yang diberikan cara berpikir ini adalah menyampaikan desain yang ramah lingkungan dengan cara yang sangat positif. Terlalu banyak pembicaraan mengenai lingkungan menggunakan bahasa yang sangat negatif. Tapi di sini ada sinergi dan kelimpahan dan optimisasi. Ini adalah hal penting.

Antoine de Saint-Exupery pernah berkata, "Bila Anda ingin membangun armada kapal, Anda tidak duduk berbicara tentang ilmu tukang kayu. Tidak, Anda perlu membakar jiwa orang-orang itu dengan visi menjelajahi pesisir nun jauh." Itulah yang perlu kita lakukan, maka mari kita jadi positif, dan membuat kemajuan dalam masa yang mungkin adalah masa inovasi paling menarik yang pernah kita lihat.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)