Michael Pawlyn: Att utnyttja naturens genialitet i arkitektur.

Jag vill börja med ett par korta exempel. Det här är spinnkörtlar funna på buken av en spindel. De producerar sex olika sorters silke som spunna ihop till ett fiber är starkare än vilket annat fiber som människan hittills har lyckats producera. Det närmaste vi har kommit är det som kallas aramidfiber, och för att tillverka det så krävs det höga temperaturer, extrema nivåer av tryck och mängder av olika föroreningar. Trots det så lyckas spindeln göra det vid normala nivåer av temperatur och tryck och med råmaterial hämtade från döda flugor och vatten. Det antyder att vi har en del kvar att lära oss. Den här skalbaggen kan upptäcka en skogsbrand från ett avstånd på 80 kilometer. Det är ungefär 10 000 gånger större än avståndet för våra tillverkade brandvarnare. Men det är inte allt, den här behöver inte heller vara ansluten till ett elverk och förbränna fossila bränslen för att fungera.

Dessa två exempel ger oss en insikt i vad biomimetik kan bidra med. Om vi kunde lära oss att göra saker på naturens vis så skulle vi kunna åstadkomma en faktor av 10, 100 eller kanske till och med en faktor av 1000 i resurs- och energibesparingar. Och om vi ska kunna göra framsteg i hållbarhetsrevolutionen så är det tre större förändringar som vi måste genomföra. För det första, radikalt förbättrad resursanvändning. För det andra, att gå från ett linjärt, slösaktigt och förorenade sätt att använda resurser, till ett slutet kretslopp. Och för det tredje, att övergå från en ekonomi baserad på fossila bränslen, till en som utnyttjar solkraft. Och jag tror att för alla tre av dem så finns det lösningar att hämta inom biomimetiken.

Du kan tänka dig naturen som en katalog med produkter som alla har gynnats utav en 3,8 miljarder år lång forsknings- och utvecklingsperiod. Och givet den mängd investering inblandad så verkar det förståndigt att använda sig utav det. Jag ska berätta om ett par projekt som har utforskat dessa tankar. Låt oss börja med radikala förbättringar inom resursanvändning. När vi arbetade med Eden Project så behövde vi konstruera ett väldigt stort växthus på en plats som inte bara var oregelbunden men som dessutom skiftade konstant eftersom marken fortfarande bröts upp där. Det var en ordentlig utmaning, och det var faktiskt exempel från biologi som bidrog oss med många av ledtrådarna. Till exempel, det var såpbubblor som hjälpte oss att utveckla en byggnadsform som skulle fungera oavsett de slutgiltiga marknivåerna. Genom att studera pollenkorn, radiolarier och kolmolekyler så kunde vi utforma den mest effektiva strukturella lösningen med hjälp utav hexagoner och pentagoner.

Med nästa steg ville vi maximera storleken på dessa hexagoner. Och för att göra det så behövde vi hitta ett alternativ till glas, eftersom glas är för begränsat i avseende på storlek. I naturen finns det gott om exempel på effektiva strukturer, baserade på komprimerade membran. Vi började undersöka ett material som kallas ETFE, som är en mycket stark polymer. Vad du gör är att du ordnar dem i tre lager, du svetsar sedan ihop kanterna och fyller dem med luft. Fördelen med detta material är att du kan tillverka dem i enheter som är ungefär sju gånger större än glas. Samtidigt är det bara en procent av vikten för isolering. Så redan där var det en förbättring med en faktor av 100. Vad vi sedan insåg var att vi hade hamnat i en positiv cykel där ett genombrott framkallade ett annat. Med dessa stora och lätta "kuddar" så behövde vi inte lika mycket stål. Med mindre stål så kunde vi släppa in mer solljus, och detta medförde att vi inte behövde generera lika mycket värme på vintern. Och med mindre vikt i superstrukturen så kunde vi göra stora besparingar i fundamenten. Och i projektets slutskede så beräknade vi att vikten för superstrukturen faktiskt var mindre än luften inuti byggnaden.

Jag tycker att Eden Project är ett bra exempel på hur idéer från biologi kan leda till stora förbättringar inom resurseffektivitet... Det bidrar med samma funktion, men endast en bråkdel av resurstillförseln. Faktum är att det finns massvis med exempel i naturen som du kan vända dig till för liknande lösningar. Du kan till exempel utforma supereffektiva takstrukturer baserad på jättenäckrosen från Amazonas, hela byggnader inspirerade av abaloneskal, superlätta broar inspirerade av växtceller. Det finns en hel värld av skönhet och effektivitet att utforska, genom att använda sig utav naturen som ett designverktyg.

Jag vill fortsätta med att tala om den linjära processen gentemot idén om det slutna kretsloppet. När det handlar om resurser så har vi en tendens att först utvinna dem och sedan omvandla dem till kortlivade produkter som vi sedan slänger iväg. Naturen fungerar på ett mycket annorlunda sätt. I ekosystem så blir avfallet från en organism näringskällan för en annan organism inom samma system. Och det finns flera projekt som med avsikt har försökt efterlikna sådana ekosystem. En av mina favoriter är det som kallas "Cardboard to Caviar"-projektet av Graham Wiles. I deras trakter fanns det mängder med affärer och restauranger som producerade stora mängder mat, kartong och plastavfall. Allt hamnade på soptippen. Det listiga var det som de gjorde med kartongavfallet, och jag tänker tala medan den här animationen pågår.

De blev först betalade att hämta kartongen från restaurangerna. De rev sönder kartongen och sålde det till stall som underlag för hästarnas sovplatser. När det smutsades ned så blev de betalade för att hämta det igen. De placerade kartongen i komposthögar, vilket i sin tur producerade stora mängder mask, som de sedan matade till den Sibiriska stören, som producerade kaviar, som de sålde tillbaka till restaurangerna. Så det transformerade en linjär process till ett slutet kretslopp, och processen genererade ännu mer värde. Graham Wiles har fortsatt med att lägga till nya element till processen, och omvandlar avfallsflöden till arrangemang som genererar värde. Precis som naturliga system har en tendens att öka i mångfald och hållbarhet med tiden, så finns det en tanke med det här projektet att mängden möjligheter bara kommer att öka. Jag förstår att det kan verka som ett egendomligt exempel men jag tror att följderna till detta projekt kommer att vara drastiska, för det antyder att vi faktiskt skulle kunna omvandla ett stort problem, avfall, till en enorm möjlighet.

Huvudsakligen i städer... vi kan se över hela ämnesomsättningen för städer och se dem som möjligheter. Det är vad vi gör i det nästa projektet som jag ska berätta om, the Mobius Project, där vi försöker föra samman en mängd olika aktiviteter till samma byggnad, så att avfallet från en blir näring till en annan. De beståndsdelar jag talar om är, för det första, att vi har en restaurang i ett producerande växthus, lite som den här i Amsterdam, De Kas. Vi skulle sedan ha en anaerob nedbrytare, som skulle hantera allt nedbrytbart avfall från omgivningen, och omvandla det till värme åt växthuset och elektricitet som återförs till systemet. Vi skulle ha ett reningsverk som tar hand om avfallsvattnet och gör det drickbart samt alstrar energi från resterna med hjälp av växter och mikroorganismer. Vi skulle ha en fiskfarm som förses med grönsaksrester från köket och mask från komposten som i gengäld förser restaurangen med fisk. Vi skulle också ha ett kafé, och kafferesterna från denna skulle kunna användas som en näringslösning för svampodling.

Så ni kan se att vi för samman kretslopp för mat, energi och vatten och avfall, allt inom samma byggnad. Och för skojs skull så föreslog vi detta för en rondell i centrala London. som för tillfället ser helt bedrövligt ut. Några av er kanske känner igen den här. Och med bara lite planering så skulle vi kunna transformera ett område dominerat av trafik till ett som förser folk med öppna ytor återkopplar folk till den mat de äter och omvandlar avfall till ett slutet kretslopp av möjligheter.

Det sista projektet som jag vill tala om är Sahara Forest Project, som vi arbetar med för tillfället. Det kanske förvånar er att höra att stora områden av vad som nu är öken faktiskt var skog för inte så länge sedan. Till exempel, när Julius Caesar nådde Nordafrika så var enorma områden av Nordafrika täckta av ceder- och cypresskogar. Jämsides med utvecklingen av liv på Jorden var det landkoloniseringen av växter som medförde det behagliga klimat som vi har idag. Det gäller även för det omvända. Ju mer vegetation vi förlorar, desto mer påskyndar det klimatförändringar som leder till ytterligare utbredning av öknar. Den här animationen visar den fotosyntetiska aktiviteten över ett antal år. Och vad ni kan se är att öknarnas gränser skiftar väldigt mycket. Och det belyser frågan huruvida vi kan ingripa vid de där gränserna och hindra, kanske till och motverka, ökenutbredningen.

Om ni observerar några av de organismerna som har utvecklats för att överleva i öknar så finns det några fantastiska exempel på anpassning till områden med vattenbrist. Detta är en "Namibian fog-basking beetle" och den har utvecklat ett sätt för att skaffa sig sitt eget sötvatten i en öken. Vad den gör är att den kommer fram på natten, kryper upp till toppen av en sanddyn, och på grund av dess mattsvarta skal så kan den stråla ut värme och på så sätt vara en aning svalare än sin omgivning Så när den fuktiga luften blåser in från havet så bildas vattendroppar på insektens skal. Precis innan soluppgången så lyfter den upp sitt skal och låter vattnet rinna ner i dess mun, den får sig något att dricka, och sedan kryper den ner i sanden för resten av dagen. Och uppfinningsrikedomen, om du nu kan kalla det för det, går djupare än så. För om du ser noga på skalbaggen så kommer du att det se små ojämnheter på dess skal. Dessa bulor är hydrofiliska, de attraherar vatten. Mellan bulorna är det vaxade ytor som stöter ifrån sig vatten. Och följden av detta blir att vattendropparna bildas på bulorna och de förblir små sfäriska pärlor, vilket innebär att de är mycket rörligare än om vattnet hade bildats som ett tunt skikt på insektens skal. Så oavsett om det bara är små mängder fukt i luften så kan skalbaggen fortfarande effektivt hämta och leda vatten till dess mun. Det är ett lysande exempel på anpassning till ett en väldigt resursfattig miljö... och i det avseendet också väldigt relevant till de utmaningar som vi kommer möta över de närmaste åren och årtiondena.

Vi arbetar med den person som uppfann "Seawater Greenhouse". Det här är ett växthus designat för torra kustområden och det fungerar så att du har en vägg med förångningshalster och du låter saltvatten rinna över det så att när vinden blåser igenom det så absorberar vinden fukt samtidigt som den kyls ned. Inuti växthuset är det alltså milt och fuktigt vilket betyder att växterna behöver mindre vatten för att trivas. Och sedan, längst bak i växthuset, så kondenseras mycket av fukten till sötvatten i en process som är i stort sett identisk till den hos skalbaggen. Vad som insågs med det första växthuset som byggdes var att det producerade mycket mer sötvatten än vad som behövdes för växterna i den. Så de spred helt enkelt ut vattnet till omgivningen. Och kombinationen av det med den förhöjda luftfuktigheten gav en dramatisk effekt på området. Det här fotografiet togs när växthuset var färdigbyggt och ett år senare så såg det ut så här. Det var som en grön fläck som spreds ut från byggnaden som omvandlade karg mark till, biologiskt sett, produktiv mark... och i det avseendet rör vi oss från hållbar design till att uppnå återställande och restaurerande design.

Vi var angelägna om att få arbeta på en större skala och tillämpa idéer om biomimetiken för att maximera nyttan. När du tänker på naturen så kanske du föreställer dig att allting är en kamp. Faktum är att i utvecklade och mogna ekosystem så är det lika sannolikt att du finner exempel på symbiotiska förhållanden. En viktig princip inom biomimetik är att finna sätt som kan föra samman teknologier till symbiotiska kluster. Och den teknologi som vi har valt som en ideal partner till "Seawater Greenhouse" är koncentrerad solkraft som använder solföljande speglar för att fokusera solens värme för att alstra elektricitet. Bara för att ge er en uppfattning om potentialen för CSP, ha i åtanke att vi mottar 10 000 gånger mer energi från solen, varje år, än vad vi använder oss av i alla dess former... 10 000 gånger. Så vårt energiproblem är egentligen inte svårlöst, det är en utmaning för vår uppfinningsrikedom. Och den sortens synergier jag talar om är, först och främst, båda dessa teknologier som fungerar utmärkt i heta, soliga öknar. CSP måste förses med demineraliserat sötvatten vilket är precis vad "Seawater Greenhouse" producerar. CSP producerar stora mängder spillvärme, vilket vi kan använda till att förånga mer havsvatten och förhöja de restaurerande effekterna. Och slutligen, i skuggan under speglarna, så kan vi odla en mängd olika sorters grödor som inte kan växa i direkt solljus. Så här skulle det se ut. Tanken är att vi bygger en mur av dessa växthus, vända mot vinden, och vi har sedan koncentrerade solkraftverk placerade på intervall längs med.

Några av er kanske undrar vad vi skulle göra med allt salt vi producerar. Med biomimetik, om du har en outnyttjad resurs, så tänker du inte, "Hur ska jag göra mig av med det här?" snarare, "Vad kan jag introducera till systemet för att generera mer värde?" Och det visar sig att olika saker kristalliseras vid olika stadier. När du förångar saltvatten så är det första som kristalliseras kalciumkarbonat. Och det samlas upp på förångarna... det är vad bilden till vänster föreställer... och så småningom bildas en skorpa av kalciumkarbonat, så efter ett tag kan vi extrahera det och använda det som ett lätt byggnadsmaterial. Om du tänker huvudsakligen på kolet i det där så måste det ha kommit från atmosfären, ner i havet, för att sedan låsas in i en byggnadsprodukt.

Därefter kommer natriumklorid. Det kan också tryckas ihop till ett byggnadsmaterial, så som de gjorde här. Detta är ett hotell i Bolivia. Och därefter är det en mängd föreningar och grundelement som vi kan extrahera, såsom fosfater, som vi behöver återintroducera till öknens mark för att göra den fruktbar. I stort sett vartenda grundämne i den periodiska tabellen finns i havsvatten. Så det borde vara möjligt att extrahera värdefulla grundämnen såsom litium för högpresterande batterier. I delar av den Arabiska bukten så ökar salthalten i vattnet på grund av avfallet från avsaltningsverken. Och det driver ekosystemet där mot kollaps. Vi skulle kunna dra nytta utav all den där saltlaken. Vi skulle kunna förånga det för att förhöja de återställande effekterna och fånga upp salterna och på så sätt omvandla ett brådskande avfallsproblem till en stor möjlighet. "Sahara Forest"-projektet är en modell för hur vi skulle kunna producera mat med minimalt kolutsläpp, stora mängder förnybar energi i några av de mest vattenbristande områdena på planeten samtidigt som vi motverkar utbredningen av öknar i vissa områden.

Om vi återgår till de där stora utmaningarna som jag nämnde i början: förbättringar i resurseffektivitet, slutna kretslopp och solkraftsekonomi. De är inte bara utförbara, de är nödvändiga. Och jag är säker på att om vi granskar de sätt som naturen löser problem på så kommer det att förse med mängder av lösningar. Men mer än allt annat, det som detta tankesätt ger oss är en optimism för att prata om hållbar design. Alltför mycket av den pågående diskussionen om miljön använder sig av väldigt negativ jargong. Men här handlar det om synergi, om överflöd och optimering. Och det här är en viktig punkt.

Antoine de Saint-Exupéry sade en gång, "Om du vill bygga en flotta så sitter du inte och talar om snickeri och hantverk. Nej, du måste sätta folks själar i brand med visioner om att utforska avlägsna stränder." Det är vad vi måste göra, så var optimistiska, och låt oss göra framsteg i vad som kan vara den mest spännande och innovativa perioden som vi någonsin har upplevt.

Tack

(Applåder)