Michael Pawlyn: De genialiteit van de natuur toepassen in de architectuur.

Ik begin graag met enkele korte voorbeelden. Dit zijn spintepel-klieren op het onderlijf van een spin. Ze produceren zes soorten zijde, die worden samengeweven tot een vezel, die sterker is dan elke vezel die ooit door de mens werd gemaakt. We kwamen er het dichtstbij met aramidevezel. En om dat te maken zijn extreme temperaturen nodig, extreme drukkracht en een hoop vervuiling. Intussen doet de spin hetzelfde met de omringende temperatuur en druk, met onbewerkt materiaal van dode vliegen en water. Het geeft aan dat we nog wat te leren hebben. Deze kever kan een bosbrand op 80 km afstand waarnemen. Dat is grofweg 10.000 keer de afstand van door de mens gemaakte detectoren. En daar komt nog bij dat deze jongen geen draad nodig heeft die hem verbindt met een fossiele brandstof verbrandende energiecentrale ver weg.

Deze twee voorbeelden geven een idee van wat biomimicry kan afleveren. Door dingen te maken en doen zoals de natuur dat doet, kunnen we factor 10, factor 100, misschien zelfs factor 1.000 besparen in hulpbron- en energieverbruik. En om vooruitgang te boeken met de duurzame revolutie, denk ik dat we drie enorme veranderingen in gang moeten zetten. Ten eerste, radicale toenamen in hulpbronefficiëntie. Ten tweede, overstappen van een lineaire, verkwistende en vervuilende manier van hulpbrongebruik, naar een kringloopmodel. En ten derde, overgaan van een fossiele brandstofeconomie naar een zonne-energie-economie. En ik denk dat voor al deze drie, oplossingen te vinden zijn in de biomimicry.

Je kunt de natuur zien als een catalogus met producten die elk een 3,8 miljard jaar durend onderzoek en ontwikkelingsperiode hebben ondergaan. En gezien dat investeringsniveau, is het logisch het te gebruiken. Ik ga het hebben over enkele projecten die deze ideeën hebben verkend. We beginnen met radicale toenamen in hulpbronefficiëntie. Toen we aan het Eden Project werkten moesten we een enorme kas bouwen op een plek die niet alleen onregelmatig was, maar ook continu veranderde doordat er nog mijnbouw plaatsvond. Het was een gigantische uitdaging, en het waren uiteindelijk voorbeelden uit de biologie die voorzagen in vele oplossingen. Bijvoorbeeld, zeepbellen hielpen ons een bouwvorm te creëren die onafhankelijk van de onderste verdiepingen werken. Het bestuderen van stuifmeelkorrels, stralendiertjes, en koolstofmoleculen hielp ons bij het bedenken van de efficiëntste structurele oplossing door zeshoeken en vijfhoeken te gebruiken.

De volgende stap was dat we de grootte van die zeshoeken wilden maximaliseren. En daarom moesten we een alternatief voor glas vinden, omdat dat echt zeer beperkt is wat betreft de maateenheden. En in de natuur zijn vele voorbeelden van zeer efficiënte structuren gebaseerd op samengeperste membranen. Zodoende zijn we dit materiaal, genaamd: ETFE, gaan verkennen. Een polymeer met een hoge sterkte. Je zet het bij elkaar in drie lagen, last het rondom de randen, en blaast het dan op. Het mooie van dit spul is dat je het in eenheden kunt maken, van, grofweg, zeven keer de grootte van glas. En het was slechts één procent van het gewicht van dubbel glas. Dat was een factor-100-besparing. We kwamen erachter, dat we in een positieve kringloop terechtkwamen, waarin de ene doorbraak de andere mogelijk maakte. Met zulke lange, lichtgewicht kussens, hadden we veel minder staal. Met minder staal kregen we meer zonlicht binnen, waardoor we minder hoefden te stoken in de winter. En minder totaalgewicht in de bovenbouw, zorgde voor grote winst in de fundering. Aan het einde van het project berekenden we dat het gewicht van die bovenbouw zelfs minder was dan het gewicht van de lucht binnenin het gebouw.

Dus ik denk dat het Eden Project een vrij goed voorbeeld is van hoe ideeën uit de biologie kunnen leiden tot radicale toename van hulpbronefficiëntie -- waarbij dezelfde functie wordt afgeleverd, maar waar een fractie van het hulpbron voor nodig is. Eigenlijk zijn er enorm veel voorbeelden in de natuur die je kunt gebruiken voor vergelijkbare oplossingen. Zo kun je bijvoorbeeld superefficiënte dakstructuren ontwikkelen gebaseerd op reusachtige Amazonewaterlelies, complete gebouwen geïnspireerd door Abaloneschelpen, superlichtgewichte bruggen, geïnspireerd door plantencellen. Er is hier een wereld vol schoonheid en efficiëntie te ontdekken die natuur gebruikt als ontwerpgereedschap.

Nu wil ik het hebben over de overgang van het lineaire naar het kringloopidee. We hebben de neiging hulpbronnen te gebruiken door ze te onttrekken, we veranderen ze in korte-termijnproducten en gooien ze dan weg. De natuur werkt helemaal anders. In ecosystemen wordt het afval van het ene organisme de voeding voor iets anders in dat systeem. En er zijn wat voorbeelden van projecten die met opzet hebben geprobeerd ecosystemen na te bootsen. En een van mijn favorieten heet het Cardboard to Caviar Project door Graham Wiles. In hun omgeving hadden ze een heleboel winkels en restaurants die veel voedsel, karton en plastic afval produceerden. Het eindigde op de vuilnisbelt. Wat ontzettend slim is, is hetgeen ze met het kartonafval deden. Ik praat gewoon even door deze animatie heen.

Ze werden dus betaald om het in te zamelen bij de restaurants. Vervolgens versnipperden ze het karton en verkochten het aan maneges als bodembedekking in de stal. Zodra dat bevuild was, werden ze weer betaald om het op te halen. Ze stopten het in wormcomposteersystemen, die veel wormen produceerden, die ze voerden aan de Siberische steur, die kaviaar produceert, wat ze terugverkochten aan de restaurants. Zo veranderde het een linear proces in een kringloopmodel, en creëerde het meer waarde. Graham Wiles is doorgegaan met hier steeds meer elementen aan toe te voegen, om afvalstromen te veranderen in systemen die waarde creëren. En zoals bij natuurlijke systemen na enige tijd vaak meer diversiteit en veerkracht ontstaat, is het logisch dat met dit project het aantal mogelijkheden maar blijft toenemen. En ik weet dat het een eigenaardig voorbeeld is, maar ik denk dat de implicaties hiervan behoorlijk radicaal zijn, omdat het suggereert dat we daadwerkelijk een groot probleem, afval, kunnen omzetten naar een enorme kans.

En in het bijzonder in steden -- we kunnen naar het gehele metabolisme van steden kijken, en ze beschouwen als kansen. Dat doen we in het volgende project waarover ik ga vertellen, het Mobius Project, waarin we proberen verschillende activiteiten bijeen te brengen, allemaal in één gebouw, zodat het afval van de een als voeding kan dienen voor de ander. En het type elementen dat ik bedoel zijn, om te beginnen, een restaurant in een productieve kas, een beetje zoals deze in Amsterdam, genaamd De Kas. Vervolgens hebben we een bezinkingsinstallatie, die al het biologisch afbreekbare afval uit de lokale omgeving kan verwerken, en daar warmte van maakt voor de kas en elektriciteit om terug te leveren aan het net. We zouden een waterzuiveringssysteem hebben om afvalwater te behandelen en om te zetten in schoon water en energie op te wekken uit de vaste stoffen door planten en micro-organismen te gebruiken. We zouden een viskwekerij hebben, die gevoed wordt met plantaardig keukenafval en wormen uit het compost en weer vis oplevert voor het restaurant. We zouden ook een café hebben, waarvan de afvalgranen kunnen worden gebruikt als onderlaag voor de champignonkweek.

Zo zie je dat we de kringlopen van voedsel, energie en water en afval allemaal bijeenbrengen in één gebouw. Voor de grap hebben we dit voorstel gedaan voor een verkeersplein in centraal Londen, dat op dit moment echt een doorn in het oog is. Sommigen van jullie herkennen dit misschien. En met slechts een klein beetje planning, kunnen we een ruimte die overheerst wordt door verkeer veranderen in een plek die voorziet in open ruimte voor mensen, mensen weer verbindt met voedsel en afval in kringloopmogelijkheden verandert.

Het laatste project dat ik wil bespreken is het Sahara Forest Project, waaraan we nu werken. Het zal sommigen verbazen om te horen dat vrij grote gebieden die nu woestijn zijn, relatief kort geleden nog bebost waren. Toen Julius Caesar bijvoorbeeld in Noord-Afrika aankwam, waren grote delen van Noord-Afrika bedekt met ceder- en cipresbossen. En tijdens de evolutie van leven op Aarde, was het de kolonisatie van het land door planten die hielp bij het creëren van het vriendelijke klimaat dat we nu genieten. Het omgekeerde gaat ook op. Hoe meer vegetatie we verliezen, des te groter de kans op een drastische klimaatverandering en aanleiding voor verdere verwoestijning. En deze animatie toont de fotosynthetische activiteit in de periode van een aantal jaren. En wat je kunt zien, is dat de grenzen van deze woestijnen regelmatig verschuiven. Dat roept de vraag op of wij in staat zijn te interveniëren op de grensvoorwaarden om verwoestijning te stoppen, of zelfs om te keren.

Als je sommige organismen bekijkt die geëvolueerd zijn om in woestijnen te leven, zijn er een aantal verbazingwekkende voorbeelden van aanpassing aan waterschaarste. Dit is de Namibische woestijnkever, die een manier heeft ontwikkeld om zoetwater te verzamelen in een woestijn. Het doet dat door 's nachts tevoorschijn te komen, omhoog te kruipen naar de top van een zandduin, en omdat het een matzwart schild heeft, kan het warmte uitstralen naar de nachtelijke hemel en iets koeler worden dan zijn omgeving. Dus als de vochtige bries vanuit de zee wordt ingeblazen, vormen zich deze waterdruppels op het keverschild. Net voor zonsopgang, tilt het zijn schild omhoog en loopt het water in zijn mond, neemt een flinke slok, gaat ervandoor en verstopt zich de rest van de dag. En de genialiteit, als je dat zo kunt noemen, gaat nog verder. Als je het schild van de kever van dichtbij bekijkt, zie je een heleboel kleine bulten op dat schild. Deze bulten zijn hydrofiel: ze trekken water aan. Ertussenin zit een wassen afwerklaag, die water afstoot. Het effect hiervan is dat als de druppeltjes op de bulten ontstaan, ze blijven staan in strakke, sferische kralen, waardoor ze veel mobieler zijn dan wanneer er alleen een waterlaagje over het hele schild van de kever zit. Dus zelfs met slechts een minieme hoeveelheid vochtigheid in de lucht, kan het dat heel efficiënt verzamelen en in zijn bek afvoeren. Een verbazingwekkend voorbeeld van een aanpassing aan een omgeving met zeer beperkte hulpbronnen -- en in dat opzicht, zeer relevant aan het soort uitdagingen waar wij voor komen te staan in de komende jaren, de komende decennia.

We werken samen met een kerel die het Seawater Greenhouse heeft bedacht. Deze kas is ontworpen voor droge kustgebieden, die werkt met een muur vol condensframes, waarlangs druppelsgewijs zeewater loopt zodat de wind die erdoorheen waait, heel veel vocht kan opnemen en het tegelijkertijd afkoelt. Van binnen is het dus koel en vochtig, waardoor de planten minder water nodig hebben om te groeien. En achterin de kas, condenseert veel van die vochtigheid naar zoetwater in een proces dat eigenlijk identiek is aan dat van de kever. Bij het eerst gebouwde Seawater Greenhouse kwam men erachter dat het iets meer zoetwater produceerde dan nodig was voor de planten daarbinnen. Ze zijn het daarom maar gaan verspreiden over het land eromheen. De combinatie daarvan met de verhoogde vochtigheid had een nogal dramatisch effect op het lokale gebied. Deze foto is genomen op de dag van voltooiing, en reeds een jaar later zag het er zo uit. Het leek op een groene inktvlek die zich uitbreidde vanuit het gebouw, waarbij het onvruchtbaar land veranderde in biologisch, productief land -- en in die zin verder ging dan duurzaam ontwerp om te komen tot herstelbevorderend ontwerp.

We waren er dus enthousiast over om dit op te schalen en biomimicry toe te passen om de voordelen te maximaliseren. En als je aan de natuur denkt, denk je vaak dat het allemaal om competitie gaat. Maar eigenlijk kom je in volwassen ecosystemen net zo goed voorbeelden tegen van symbiotische relaties. Een belangrijk biomimicryprincipe is om manieren te vinden om technologieën te combineren in symbiotische clusters. En de technologie die onze basis vormde als ideale partner voor Seawater Greenhouse is geconcentreerde zonne-energie (CSP), die zonvolgende spiegels gebruikt om de zonnewarmte te concentreren om elektriciteit op te wekken. Om je een beeld te geven van de potentie van CSP, realiseer je dat we elk jaar 10.000 keer meer energie van de zon ontvangen dan we energie, in elke vorm, gebruiken -- 10.000 keer. Onze energieproblemen zijn dus niet onoverkomelijk. Het is een uitdaging voor onze vindingrijkheid. Het soort synergieën dat ik bedoel zijn, ten eerste, dat deze technologieën goed werken in hete, zonnige woestijnen. CSP heeft een voorraad nodig van gedemineraliseerd water. Dat is precies wat het Seawater Greenhouse produceert. CSP produceert enorm veel overtollige hitte. We kunnen daarmee meer zeewater verdampen wat nog meer herstelbevorderende voordelen oplevert. Ten slotte is het mogelijk in de schaduw onder de spiegels, allerlei soorten gewassen te verbouwen die niet zouden groeien in direct zonlicht. Dit is hoe dit plan eruit zou zien. Het idee is om met kassen een lange haag te creëren, die zich richt op de wind. Er zouden groepjes zonne-energiecentrales met tussenafstand langs de weg staan.

Sommigen van jullie vragen zich misschien af wat we met al het zout gaan doen. Als je bij biomimicry een onderbenutte hulpbron hebt, denk je niet: "Hoe kom ik hier vanaf?". Je denkt: "Wat kan ik aan het systeem toevoegen om meer waarde te creëren?". En het blijkt dat verschillende dingen zich in verschillende fases uitkristalliseren. Bij de verdamping van zeewater wordt eerst calciumcarbonaat, kalk, uitgekristalliseerd. Dat hoopt zich op op de verdampers -- en dat zie je op de linkerafbeelding -- die geleidelijk aan verkalken met dat calciumcarbonaat. We kunnen dat na enige tijd verwijderen, en het als een lichtgewicht bouwsteen kunnen gebruiken. Als je nadenkt over de koolstof daarin, die zou uit de atmosfeer komen en in zee belanden om vervolgens ingesloten te worden in een bouwwerk.

Het volgende is natriumchloride, keukenzout. Je kunt dat ook samenpersen tot een bouwsteen, zoals hier is gedaan. Dit is een hotel in Bolivia. Daarna zijn er allerlei soorten mengsels en elementen die we kunnen extraheren, zoals fostfaten, die de woestijngrond in moet om die vruchtbaar te maken. Bijna elk element uit het periodiek systeem zit in zeewater Het zou dus mogelijk moeten zijn er waardevolle elementen uit te halen, zoals lithium voor lithium-accu's. In delen van de Perzische Golf neemt het zoutgehalte gestaag toe door de lozing van overtollig pekelwater door ontziltingsinstallaties. En dat duwt het ecosysteem nabij de afgrond. Wij zouden al dat overtollig pekelwater kunnen gebruiken. We kunnen het verdampen om de herstelbevorderende voordelen te verbeteren en de zouten af te vangen, en zo een urgent afvalprobleem om te zetten in een grote kans. Het Sahara Forest Project is een model voor hoe we koolstofloze voeding kunnen creëren, overvloedige, vernieuwbare energie voor enkele van de meest waterarme delen van de planeet alsook het omkeren van verwoestijning in bepaalde gebieden.

Terugkomend op de grote uitdagingen die ik in het begin heb genoemd: radicale toenames wat betreft hulpbronefficiëntie, kringlopen en een economie op zonne-energie. Ze zijn niet alleen mogelijk, ze zijn kritiek. Ik ben ervan overtuigd dat het bestuderen van de wijze waarop de natuur problemen oplost, vele oplossingen zal opleveren. Maar bovenal voorziet dit denken misschien een hele positieve manier van praten over duurzaam design. De discussie over het milieu bevat te vaak erg negatieve taal. Terwijl het hier gaat over synergieën en overvloed en optimaliseren. En dit is een belangrijk punt.

Antoine de Saint-Exupéry zei ooit, "Als je een scheepsvloot wilt bouwen, ga je niet zitten praten over timmerwerk. Nee, je moet de ziel van mensen verbazen met visioenen van het verkennen van verre kusten." En dat is wat we moeten doen, dus laten we positief zijn, en laten we vooruitgaan met wat weleens de meest opwindende innovatieperiode zou kunnen zijn die we ooit hebben gezien.

Dank u.

(Applaus)