Майкл Полин: Используя гений природы в архитектуре

Я хотел бы начать с пары небольших примеров. Это прядильные железы на брюшке паука. Они производят шесть различных видов шелка, которые скручиваются в волокно более крепкое, чем какое-либо волокно, произведенное человеком. Ближе всего к нему из того, что мы изобрели, - арамидное волокно. Но для того, чтобы произвести его, требуются сверхвысокая температура, сверхвысокое давление и сильное загрязнение окружающей среды. В тоже время этот паук делает свое волокно при обычных температуре и давлении, используя в качестве исходных материалов мертвых мух и воду. Все это говорит о том, что нам всё ещё есть чему поучиться. Этот жук может определить наличие лесного пожара на расстоянии 80 километров. Это приблизительно в 10 000 раз превышает возможности детекторов огня, созданных человеком. И ко всему прочему, этому жуку не нужны провода, идущие к электростанции, сжигающей ископаемое топливо.

Думаю, эти два примера дают понять, что может привнести в нашу жизнь биомимикрия. Если бы мы научились действовать и создавать вещи так, как это делает природа, мы достигли бы 10-кратной, 100-кратной, может даже 1000-кратной экономии ресурсов и энергии. И если мы хотим достичь успеха во внедрении модели экологически рационального развития, я уверен, что нужно произвести три глобальных изменения. Во-первых, резкое увеличение эффективности использования ресурсов. Во-вторых, переход от одностороннего, расточительного, загрязняющего окружающую среду использования ресурсов к модели замкнутого цикла. И в-третьих, смена экономики, основанной на ископаемом топливе, на экономику солнечной энергии. И для всех этих изменений, по моему мнению, биомимикрия может предложить решения, без которых нам не обойтись.

Можно рассматривать природу как некий каталог продуктов, каждый из которых прошел через 3,8 миллиарда лет исследований и испытаний. И учитывая такой уровень инвестиций, имеет смысл воспользоваться всем этим. Сейчас я расскажу о некоторых проектах, которые разрабатывались на основе этих идей. Давайте начнем с резкого увеличения эффективности использования ресурсов. Когда мы работали над проектом Эдем, нам нужно было создать громадную теплицу в месте, которое помимо того, что имело неправильную форму, ещё к тому же постоянно менялось, так как всё ещё находилось в разработке. Это была чертовски трудная задача. И именно примеры из биологии послужили ключом к решению многих задач. Например, на создание строительной конструкции, независимой от конечного уровня грунта нас натолкнули мыльные пузыри. Изучение пыльцевых зерен, радиолярий и молекул углерода помогло нам разработать наиболее эффективное строительное решение с использованием шести- и пятиугольников.

Затем мы захотели максимально увеличить размер этих шестиугольников. Для этого нам нужно было найти альтернативу стеклу, т.к. оно сильно ограничивает размер отдельных частей. В природе существует множество примеров очень удачных конструкций на основе герметичных мембран. Так мы начали изучать материал под названием ETFE. Это высокопрочный полимер. Что мы делаем - кладем его в три слоя, спаиваем по краям и затем надуваем. И самое замечательное в этом материале - это то, что составные части из него можно сделать где-то в семь раз больше, чем позволяет стекло. А вес конструкции составил всего один процент от веса двойного остекления. Это пример стократной экономии. И мы обнаружили, что попали в положительный цикл, когда один прорыв способствовал другому. Так с такими большими легкими подушками нам потребовалось меньше стальных конструкций. С меньшим количеством конструкций мы получаем больше солнечного света, а поэтому зимой нам не понадобится множество обогревателей. А с меньшим весом наземных конструкций мы очень сильно сэкономили на фундаменте. Под конец этого проекта выяснилось, что вес надстроек меньше, чем вес воздуха внутри здания.

Я считаю, что проект Эдем - это очень хороший пример того, как изучение биологии может привести к резкому увеличению эффективности использования ресурсов, к выполнению той же задачи при уменьшении доли необходимых ресурсов. На самом деле существует великое множество примеров в природе, к которым можно обратиться для подобных решений. Например, можно разработать суперэффективные конструкции крыш, беря за основу гигантскую амазонскую кувшинку. Раковина абалона вдохновила на создание целых строений. Растительные клетки - на создание суперлегких мостов. Много ещё красивого и эффективного можно создать, используя природу как дизайнерский инструмент.

А сейчас мне хотелось бы рассказать о переходе от линейного использования ресурсов к идее замкнутого цикла. Вот как мы привыкли использовать ресурсы - мы извлекаем их, превращаем их в недолговечные продукты, от которых впоследствии избавляемся. В природе всё происходит совсем по-другому. В экосистемах выделения от одного организма становятся питательным веществом для другого. И существует несколько проектов, которые намеренно подражают экосистемам. Один из моих любимых проектов называется «От картона к икре» от Грэма Уайлса. В его районе было много магазинов и ресторанов, а следовательно много еды, картонных и пластиковых отходов. Все отходы отправлялись на свалку. И вот какая умная штука была придумана по поводу отходов из картона. Я буду рассказывать, опираясь на эту анимацию.

Людям платили, чтобы они забирали картон из ресторанов, измельчали его и продавали конным центрам в качестве подстилки для лошадей. Когда подстилка загрязнялась, им платили за её вывоз. Они отправляли её в компостные ямы, в которых росло множество червей, которыми кормили сибирского осётра, от которого получали икру, которая продавалась ресторанам. Таким образом линейный процесс преобразовался в замкнутый цикл, который производил новые ценности. Грэм Уайлс продолжает добавлять всё больше элементов к этой системе, превращая потоки мусора в схемы, производящие ценности. И подобно всем естественным системам, которые с течением времени стремятся к большему разнообразию и гибкости, в этом проекте число возможных вариантов продолжает всё время увеличиваться. Я понимаю, что это странный пример, но, по моему мнению, он имеет громадное значение, поскольку он показывает нам, что в действительности можно большую проблему, отходы, превратить в громадные возможности.

Особенно в городах - можно изучить весь процесс метаболизма больших городов и посмотреть на него с точки зрения открывающихся возможностей. И это то, чем мы занимаемся в нашем следующем проекте, о котором я вам расскажу. В проекте Мёбиус мы пытаемся объединить несколько видов деятельности, протекающих в одном здании, таким образом, что отходы от одного вида деятельности могут стать основой для другого. И элементы, о которых я рассказываю, - это, во-первых, ресторан внутри производственной теплицы. Несколько напоминает вот этот в Амстердаме под название Де Кас. Также у нас будет аппарат метанового брожения, который сможет разлагать отходы района, вырабатывая энергию для обогрева теплицы и электричество для энергосистем. У нас будет система технологической очистки воды, обрабатывающая использованную воду, очищающая её и вырабатывающая энергию из сухого остатка, используя только растения и микроорганизмы. У нас будет рыбная ферма, функционирующая на основе продуктовых отходов с кухни и червей из компоста и снабжающая рыбой ресторан. Также у нас будет кофейня, и кофейная гуща может быть использована как субстрат для выращивания грибов.

Как вы видите, мы совмещаем циклы еды, энергии, воды и отходов, протекающие в одном здании. Эксперимента ради, мы предложили данный проект для кольцевой транспортной развязки в центре Лондона, на которую в настоящий момент без слез не взглянешь. Некоторые из вас узнают её. И после небольшой перепланировки мы смогли преобразовать место, где господствовал транспорт, в место, где люди могут отдохнуть, пообщаться за едой, и где отходы начинают участвовать в замкнутых циклах.

И последний проект, о котором я вам хочу рассказать, - это проект Леса Сахары, над которым мы работаем в данный момент. Думаю, немногие знают, что на достаточно больших площадях, которые в настоящее время относятся к пустыне, не так давно росли леса. Например, когда Юлий Цезарь приехал в Северную Африку, громадные области Северной Африки были покрыты кедрами и кипарисами. И в эволюции жизни на Земле именно колонизация земли растениями помогла создать тот благоприятный климат, который мы с вами имеем. И обратный процесс тоже доказывает эту взаимозависимость. Чем больше растительности мы теряем, тем больше вероятность усиления климатических изменений, приводящих к дальнейшему опустыниванию. Эта анимация показывает фотосинтетическую активность в течение нескольких лет. Тут видно, что границы этих пустынь сильно изменяются. И это ставит вопрос, можем ли мы вмешаться в процесс перемещения границ, чтобы остановить или даже обратить вспять опустынивание.

Если мы с вами рассмотрим некоторые организмы, которые эволюционировали, чтобы приспособиться к жизни в пустыне, то сможем найти примеры изумительной адаптации к нехватке воды. Это намибийский жук, который в процессе эволюции научился собирать питьевую воду в пустыне. Он это делает так: ночью он заползает на верхушку песчаной дюны, и поскольку у него матово-черный панцирь, он может излучать тепло в ночное небо и становиться немного прохладнее, чем окружающая его среда. И когда влажный бриз дует с моря, на панцире жука образуются капельки воды. И перед самым восходом, он приподнимается таким образом, что вода скатывается ему прямо в рот, он напивается, слезает вниз и прячется на весь остаток дня. И на этом его изобретательность, если это так можно назвать, не заканчивается. Потому что если мы присмотримся к панцирю этого жука, то заметим на нём множество бугорков. И все эти бугорки гидрофильны: они притягивают воду. Между ними находится восковое покрытие, которое отталкивает воду. И в результате, когда капельки начинают формироваться на бугорках, они остаются в форме плотных сферических бусинок, что означает, что они намного более подвижны, чем если бы это была просто плёночка воды на всем панцире жука. Поэтому даже когда в воздухе очень мало влаги, он все равно может очень эффективно собирать её и отправлять прямо в рот. Просто удивительный пример приспособления к условиям с очень ограниченными ресурсами, и, в этом смысле, он очень значимый, учитывая те проблемы, с которыми мы столкнемся через несколько лет, несколько десятков лет.

Сейчас мы работаем с человеком, который изобрел Теплицу на основе морской воды. Эта теплица разработана для засушливых прибрежных районов. Вот как она работает: есть целая стена выпарных решёток, и на неё тоненькими струйками льется морская вода. Ветер, проходя через неё, насыщается влагой и становится прохладнее. Поэтому внутри прохладно и влажно, а это означает, что растениям нужно меньше воды для развития. После, позади теплицы, большая часть этой влажности конденсируется в пресную воду в процессе, который по своей сущности идентичен получению воды у нашего жука. Когда была построена первая Теплица на основе морской воды, обнаружилось, что она производит немного больше пресной воды, чем требуют растения внутри. Поэтому излишек воды стали выливать рядом. И сочетание воды и повышенной влажности сильно повлияло на окружающую местность. Эта фотография была сделана в день окончания строительства, и уже через год это выглядело вот так. Это похоже на зелёное чернильное пятно, растекающееся от сооружения, превращающее пустошь в плодоносную землю. Таким образом, мы выходим за рамки плана устойчивого развития для достижения плана восстановления.

Поэтому нам очень хотелось увеличить масштаб всего этого и применить идеи биомимикрии для достижения наилучшего результата. Когда мы думаем о природе, часто мы представляем себе гонку за выживание. Но в действительности в зрелых экосистемах мы скорее найдем примеры симбиотических связей. Поэтому для биомимикрии очень важно найти способы для объединения технологий в симбиотические группы. И технология, которую мы определили как идеального напарника для Теплицы на морской воде, - это концентрированная солнечная энергия, которая использует зеркала, движущиеся за солнцем, для сбора солнечного тепла и превращения его в электричество. И чтобы дать вам небольшое представление о потенциале КСЭ, учтите, что ежегодно мы получаем от солнца в 10 000 раз больше энергии, чем использует всё человечество за весь год. В 10 000 раз. Как видите, наши энергетические проблемы не такие уж нерешаемые. Это лишь вызов нашей изобретательности. Что касаемо синергии, о которой я говорю - это, во-первых, то, что обе эти технологии очень хорошо работают в условиях жарких, солнечных пустынь. Для КСЭ требуется подача деминирализированной питьевой воды. Это как раз то, что производит Теплица на морской воде. КСЭ производит много впустую растрачиваемого тепла. Мы могли бы использовать его для того,чтобы ещё в больших количествах выпаривать морскую воду и ускорять восстановительные процессы. И ко всему прочему, в тени под зеркалами можно выращивать разные виды зерновых, которые не могут расти под прямыми солнечными лучами. Вот так будет выглядеть эта схема. Мы хотим создать вот такую длинную изгородь из теплиц, стоящих против ветра. Мы бы поставили фабрики по производству солнечной энергии через определенные интервалы по всему пути.

Некоторые из вас, наверное, задумались, а что же мы будем делать со всей этой солью. И с биомимикрией, если у вас есть неиспользованный ресурс, вы не станете думать: "Как же мне от него избавиться?" Вы подумаете: "Что я могу добавить в систему, чтобы создать больше ценностей?" Оказывается, что разные вещи кристаллизируются на разных стадиях. Когда вы выпариваете морскую воду, первое, что кристаллизируется - это карбонат кальция. Он откладывается на выпаривателях - вы видите их на слева,- которые постепенно покрываются коркой карбоната кальция. И через некоторое время мы можем собрать его и использовать как легкий строительный блок. Представляете, этот кальций сначала попал из атмосферы в море, а затем оказался заключен в строительном продукте.

Далее - хлорид натрия. Его тоже можно спрессовать в строительный блок, как это сделано здесь. Это отель в Боливии. И помимо этого, существуют различные соединения и элементы, которые можно извлечь. Например, фосфаты, которые нужно вернуть в почву пустыни для её удобрения. И практически каждый элемент периодической таблицы присутствует в морской воде. Думаю, появится возможность получать такие ценные элементы, как литий для высокоэффективных батареек. В некоторых частях Персидского залива солёность морской воды постоянно увеличивается из-за выбросов отработанной морской воды на фабриках опреснения воды. И все это ближе и ближе приводит нас к коллапсу экосистемы. Сейчас мы могли бы использовать все эти отходы от опреснения. Мы могли бы выпарить оставшуюся морскую воду для усиления вышеназванных восстановительных эффектов и извлечь соли, преобразуя острую проблему отходов в большие возможности. Фактически Проект Леса Сахары - это модель того, как можно создать пищу, не используя углерод, иметь в изобилии возобновляемую энергию в районах с острой нехваткой воды, а также повернуть вспять опустынивание.

Вернемся к тем глобальным целям, которые я называл в начале: резкое увеличение эффективности использования ресурсов, замкнутые циклы и экономика на солнечной энергии. Их достижение не только возможно, оно необходимо. И я твёрдо убежден, что изучение того, как природа разрешает проблемы, подскажет нам множество решений. И, вероятно, наиболее важно то, что оно позволяет нам позитивно говорить об экологически устойчивом плане развития. В разговорах об окружающей среде звучит слишком много негатива. А здесь всё о синергии, изобилии и оптимизации. И это важный момент.

Антуан де Сент-Экзюпери однажды сказал: "Если хочешь построить флотилию кораблей, не нужно рассиживать и обсуждать трудности плотничного дела. Нет, нужно зажечь огонь в душах людей картинами далёких земель". Это нужно сделать и нам. Давайте будем позитивны. Давайте двигаться вперед, ведь мы живем в наше удивительное время невиданных инноваций.

Спасибо.

(Аплодисменты)