Спостерігай і втілюй: 7 викликів людству, вирішених за допомогою біомімікрії
І які підказки природи можуть бути корисними для бізнесу
Коли ми говоримо про інновації, дослідження та розробки (Research & Development, R&D), то перша асоціація, яка спадає на думку, – високі технології, від інформаційних до аерокосмічних. І майже ніколи ми не замислюємося про інновації від природи, які дедалі більше набирають обертів для розвитку сталих міст і громад, сталих рішень у медицині, будівництві й архітектурі, дизайні тощо. Cталих – таких, що передбачають використання наявних ресурсів для задоволення потреби нинішнього покоління без шкоди для можливостей майбутнього.
Одним із напрямів таких інновацій є біомімікрія – процес вивчення та імітації стратегій, що існують у природі, для застосування їх у розв'язанні проблем людства. Адже природа вже винайшла рішення для всіх викликів, з якими ми стикаємося. Що таке біомімікрія і як її можна використовувати в житті й для розвитку бізнесу, розповіли Mind координаторка Національного конкурсу біомімікрії, засновниця агенції змін Responsible Future, консультантка зі сталого розвитку Клавдія Шевелюк і доктор наук, голова експериментального напрямку Лабораторії інноваційного розвитку ПРООН в Україні Оксана Удовик.
Жанін Бенюс, біологиня та співзасновниця Інституту біомімікрії (США), запевняє, що всі провідні компанії світу, які працюють із R&D, незабаром включать у свої технологічні процеси біологічні інновації. Вочевидь, професіями майбутнього є спеціалісти з біомімікрії, яких потребуватиме кожне підприємство.
Адже єдиний винахідник, якому вдалося встояти перед кризами, потрясіннями й катаклізмами упродовж 3,8 млрд років – це природа. Питання лише в тому, чи зможе людина в епоху пандемічних потрясінь, зміни клімату й нової хвилі масового знищення природи, перенаправити енергію четвертої індустріальної революції та навчитися знаходити рішення, зазираючи в системи живих організмів, рослин і тварин.
Розглянемо сім викликів, які долає людство, і рішення від природи, які успішно зімітовані, випробувані та втілені бізнесом.
Здоров’я: інфекції та бактерії, які розмножуються на поверхнях
Весь світ згуртувався навколо головної проблеми – пандемії COVID-19. Чим може зарадити біомімікрія?
Професор із матеріалознавства та техніки Університету Флориди Ентоні Бреннан шукав новітні методи, щоб запобігти прилипанню морських мікроорганізмів до корпусів кораблів. Допитливість змусила його задуматися, чому до акул не чіпляються мікроорганізми та водорості. З'ясувалося, що мікроскопічна текстура акулячої шкіри робить акул стійкими до бактерій і мікроорганізмів.
Це натхнення від природи спонукало Бреннана розробити інновацію, яку доопрацювали, протестували й використовують у компанії Sharklet Technologies. Компанія була піонером у створенні та комерціалізації Sharklet®, першої у світі мікротекстури, яка стримує ріст бактерій на поверхнях.
Зміна клімату: відмова від викопного палива й перехід до сталої енергетики
За дослідженням міжнародної організації CDP (Carbon Majors Report, 2017), 100 виробників викопного палива відповідають за майже 1 трлн тонн викидів парникових газів, що складає 62% глобальних промислових викидів парникових газів від початку промислової революції. Генеральний секретар ООН Антоніу Гутерріш, закликає країни закривати вугільні шахти, але водночас забезпечувати шахтарів і працівників вугільних електростанцій роботою, зокрема, через розвиток відновлюваних джерел енергії.
Біомімікрія пропонує застосовувати способи видобутку альтернативної енергії, підгледівши такі стратегії в природи. Наприклад, компанія Whalepower пропонує технологію Tubercle Technology™, яка імітує вихроутворювальні нарости на плавниках горбатого кита. Невеликі вихори, створювані пухирцями, затримують гальмування, дозволяючи збільшити кут зіткнення на 40% і знизити лобовий опір на 30%. Envira-North Systems співпрацює з Whalepower для використання цієї технології у високооб'ємних низькошвидкісних стельових вентиляторах. У порівнянні зі звичайними вентиляторами вони знижують енергоспоживання й шум на 20%. Нині Whalepower комерціалізує свою технологію также для вітрової енергетики.
CO2 – загроза для планети та здоров’я людей
Виробництво 1 тонни цементу зазвичай призводить до викиду приблизно 1 тонни CO2. Внаслідок глобального виробництва цементу, що становить приблизно 4 млрд тонн на рік, будівельну промисловість можна назвати одним із найбільших джерел викидів вуглецю.
Каліфорнійська компанія Blue Planet розробила технологію, яка вловлює CO2 з димових газів і створює карбонатні мінерали на заміну цементу або агрегатним компонентам бетону. Тобто для використання в інших екологічно чистих будівельних матеріалах. На створення технології надихнула біомінералізація коралів – вони використовують розчинений CO2 для вирощування твердих рифів.
Процес, запозичений Blue Planet, допоміг подолати високі капітальні та експлуатаційні витрати будівництва в порівнянні з аналогічними технологіями. Завдяки цій технології можна виробляти бетон із негативним показником вивільнення вуглецю. У глобальному масштабі технологія Blue Planet могла б допомогти поглинути понад 10 млрд тонн CO2 протягом наступного десятиліття й скоротити на 5–7% глобальні викиди CO2, пов'язані з виробництвом цементу та іншими галузями.
Посуха, нестача питної води
Майже 800 млн людей у всьому світі не мають доступу до питної води. Забезпечення питною водою засушливих регіонів є водночас і необхідністю, і можливістю для розвитку бізнесу. Так, намібійський жук, який конденсує на своїй чорній бугристій спинці водяну пару, «підказав» людині, де шукати воду для ведення сільського господарства в пустелі. Вчені Массачусетського технологічного інституту й Католицького університету Чилі спостерігали за процесом і винайшли нове дизайн-рішення. Їхня сітчаста технологія збору вологи з туману може поглинати 10% водяної пари і є готовим рішенням для напівзасушливих регіонів. Наприклад у Чилі поглинання лише 4% вмісту води з туману задовольнить потреби північних регіонів у воді.
Тепличні системи з морською водою імітують процес збору води, як це робить намібійський жук, що використовує безмежні сонячні ресурси, добові перепади температур і переважно теплі вітри для конденсації вологи в прісну воду. Новітні системи дистилюють морську воду для вирощування сільськогосподарських культур цілий рік у посушливому кліматі, де садівництво обходиться непомірно дорого. Вони використовують холодну морську воду, сонячні теплові системи й тепле навколишнє повітря для випаровування та перетворення на прісну чисту воду. Катарський дослідний завод компанії Sahara Forest Project задіяв цю систему для вирощування цінних продовольчих культур, використовуючи на 50% менше води, порівняно з традиційними засобами.
Стрімка урбанізація
За підрахунками ООН, 55% світового населення сьогодні живе в містах, а за прогнозами до 2050 року 68% населення світу переїде у великі міста. Міста стануть більшими й чисельнішими та зіткнуться з дефіцитом води, їжі й енергії.
Для подолання наслідків урбанізації, біомімікрія пропонує поглянути на лотос. Поверхня квітки в природний спосіб відштовхує частинки пилу й бруду, зберігаючи іскристі пелюстки. Коли вода котиться лотосом, вона прибирає все з поверхні, залишаючи чисте та здорове листя. Німецька компанія Ispo витратила чотири роки на дослідження цього явища й розробила фарбу зі схожими властивостями – Lotusan®. Поверхня фарби теж відштовхує пил і бруд, зменшуючи потребу у воді для очищення зовнішньої частини будинку.
Голод, нестача харчових продуктів і забруднення довкілля внаслідок сільгоспдіяльності
Щороку 25% світових продовольчих культур втрачаються внаслідок грибкового зараження. Для запобігання цій втраті використовуються різні синтетичні фунгіциди. Однак це завдає серйозної шкоди і здоров'ю людей, і довкіллю. Утім, рослини мають багато природних методів боротьби з подібними хворобами. Вони в природний спосіб виробляють леткі молекули, щоб захистити себе від багатьох грибкових захворювань, а також стимулюють інші рослини в довкіллі активувати свою захисну систему.
Цією захисною системою рослин у природі надихнулася компанія Nanomik, яка винайшла технологію і запропонувала розв'язання проблеми псування сільськогосподарської продукції за допомогою індивідуальної капсуляції природних захисних молекул. Її можна застосовувати й у полі, і після збору врожаю.
Відходи
Відходи є істотною глобальною проблемою. Їхні обсяги зростають разом із чисельністю світового населення іта підвищенням рівня життя. Щорічно по всьому світі утворюється 11,2 млрд твердих побутових відходів. Найбільшу проблему становлять відходи упаковки – і в розвинутих країнах, і тих, що розвиваються.
Легкий і недорогий пінополістирол є прикладом одного з найпоширеніших пакувальних матеріалів. На жаль, він жахливо впливає на довкілля – від випаровувань під час видобутку нафти до небезпечного екологічного сліду, який він залишає по собі.
Американська компанія Ecovative винайшла матеріал, виготовлення якого не потребує нафти. Він здатний біологічно розкладатися, не виділяє небезпечних парів і насправді може допомогти утилізувати органічні відходи. Її продукт – піна Myco – виготовляється з компосту, змішаного з грибним міцелієм. Готовий виріб може бути використаний майже всюди, де застосовувається пінополістирол, зокрема для виготовлення пакування або як утеплювач. А, коли настає час для утилізації, піна Myco легко розкладається, а це означає, що вона не потрапить на звалища, у ґрунти, водні ресурси тощо.
Незважаючи на те, що біомімікрія все ще є новітньою галуззю, вже існують деякі стандарти для неї. Наприклад, розроблені Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO) стандарти ISO 18458 (щодо термінології, концепцій та методології) та ISO 18459 (біоміметична оптимізація). AFNOR також має стандарт, відомий як XP X42-502, який фокусується на біоміметиці та екодизайні.
Українські компанії, науковці, винахідники також приділяють дедалі більше уваги біомімікрії. Вже другий рік поспіль вони подають свої ідеї та проєкти на Національний конкурс з пошуку інноваційних рішень за логікою біомімікрії, який є частиною міжнародного Biomimicry Global Design Challenge. І наразі серед них триває набір на безкоштовний експериментальний онлайн-курс, який допоможе зрозуміти, як бачити ідеї і процеси в природі, аналізувати, адаптувати, прототипувати і тестувати їх. Долучитися до курсу, що стартує 9 квітня 2021 року, може будь-хто охочий. Цьогоріч увага спільноти прикута до теми #ДизайнБезВідходів.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
