Наблюдай и воплощай: 7 вызовов человечеству, решенных с помощью биомимикрии
И какие подсказки природы могут быть полезны для бизнеса
Когда мы говорим об инновациях, исследованиях и разработках (Research & Development, R&D), то первая ассоциация, которая приходит в голову, – высокие технологии, от информационных до аэрокосмических. И почти никогда мы не задумываемся об инновациях от природы, которые все чаще используются для развития городов и общин, устойчивых решений в медицине, строительстве и архитектуре, дизайне и т. д. Устойчивое – таких, которые предусматривают использование имеющихся ресурсов для удовлетворения потребности нынешнего поколения без ущерба для возможностей будущего.
Одним из направлений таких инноваций является биомимикрия – процесс изучения и имитации стратегий, существующих в природе, для применения их в решении проблем человечества. Ведь природа уже изобрела решение для всех вызовов, с которыми мы сталкиваемся. Что такое биомимикрия и как ее можно использовать в жизни и для развития бизнеса, рассказали Mind координатор Национального конкурса биомимикрия, основательница агентства изменений Responsible Future, консультант по устойчивому развитию Клавдия Шевелюк и доктор наук, председатель экспериментального направления Лаборатории инновационного развития ПРООН в Украине Оксана Удовик.
Жанин Бенюс, биолог и соучредитель Института биомимикрия (США), уверяет, что все ведущие компании мира, работающих с R&D, вскоре включат в свои технологические процессы биологические инновации. Очевидно, профессия будущего – специалисты с биомимикрии, в которых нуждается каждое предприятие.
Ведь единственный изобретатель, которому удалось устоять перед кризисами, потрясениями и катаклизмами в течение 3,8 млрд лет – это природа. Вопрос лишь в том, сможет ли человек в эпоху пандемических потрясений, изменения климата и новой волны массового уничтожения природы, перенаправить энергию четвертой индустриальной революции и научиться находить решения, заглядывая в системы живых организмов, растений и животных.
Рассмотрим семь вызовов, которые преодолевает человечество, и решения от природы, успешно сымитированные, испытанные и воплощенные бизнесом.
Здоровье: инфекции и бактерии, которые размножаются на поверхностях
Весь мир сплотился вокруг главной проблемы – пандемии COVID-19. Чем может помочь биомимикрия?
Профессор по материаловедению и технике Университета Флориды Энтони Бреннан искал новые способы, чтобы предотвратить прилипание морских микроорганизмов к корпусам кораблей. Любознательность заставила его задуматься, почему к акулам не пристают микроорганизмы и водоросли. Выяснилось, что микроскопическая текстура кожи делает акул устойчивыми к бактериям и микроорганизмам.
Это «изобретение» природы побудило Бреннана разработать инновацию, которую доработали, протестовали и используют в компании Sharklet Technologies. Компания была пионером в создании и коммерциализации Sharklet®, первой в мире микротекстуры, которая сдерживает рост бактерий на поверхностях.
Изменение климата: отказ от ископаемого топлива и переход к устойчивой энергетике
Согласно исследованию международной организации CDP (Carbon Majors Report, 2017), 100 производителей ископаемого топлива отвечают за почти 1 трлн тонн выбросов парниковых газов составляет 62% глобальных промышленных выбросов парниковых газов с начала промышленной революции. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш, призывает страны закрывать угольные шахты, но одновременно обеспечивать шахтеров и сотрудников угольных электростанций работой, в том числе развивая возобновляемых источников энергии.
Биомимикрия предлагает применять способы добычи альтернативной энергии, подсмотрев такие стратегии в природе. Так, компания Whalepower предлагает технологию Tubercle Technology™, имитирующую вихресоздающие наросты на плавниках горбатого кита. Небольшие вихри, создаваемые пузырьками, задерживают торможение, позволяя увеличить угол столкновения на 40% и снизить лобовое сопротивление на 30%. Envira-North Systems сотрудничает с Whalepower для использования этой технологии в высокообъёмных низкоскоростных потолочных вентиляторах. По сравнению с обычными вентиляторами они снижают энергопотребление и шум на 20%. Сейчас Whalepower коммерциализирует свою технологию также для ветровой энергетики.
CO2 – угроза для планеты и здоровья людей
Производство 1 тонны цемента обычно приводит к выбросу около 1 тонны CO2. В результате глобального производства цемента, которое составляет примерно 4 млрд тонн в год, строительную промышленность можно назвать одним из крупнейших источников выбросов углерода.
Калифорнийская компания Blue Planet разработала технологию, которая улавливает CO2 из дымовых газов и создает карбонатные минералы на замену цементу или агрегатным компонентам бетона. То есть для использования в других экологически чистых строительных материалах. На создание технологии вдохновила биоминерализация кораллов – они используют растворенный CO2 для выращивания твердых камней.
Процесс, позаимствованный Blue Planet, помог преодолеть высокие капитальные и эксплуатационные затраты строительства по сравнению с аналогичными технологиями. Благодаря этой технологии можно производить бетон с отрицательным показателем высвобождения углерода. В глобальном масштабе технология Blue Planet могла бы помочь поглотить более 10 млрд тонн CO2 в течение следующего десятилетия и сократить глобальные выбросы CO2, связанные с производством цемента и другими отраслями, на 5–7%.
Засуха, нехватка питьевой воды
Почти 800 млн человек во всем мире не имеют доступа к питьевой воде. Обеспечение питьевой водой засушливых регионов является одновременно и необходимостью, и возможностью для развития бизнеса. Так, намибийский жук, который конденсирует на своей черной бугристой спинке водяной пар, «подсказал» человеку, где искать воду для ведения сельского хозяйства в пустыне. Ученые Массачусетского технологического института и Католического университета Чили наблюдали за процессом и нашли новое дизайн-решение. Их сетчатая технология сбора влаги из тумана может поглощать 10% водяного пара и является готовым решением для полузасушливых регионов. Например Чили, где поглощение лишь 4% содержания воды из тумана удовлетворит потребности северных регионов.
Тепличные системы с морской водой имитируют процесс сбора воды, как это делает намибийский жук, который использует безграничны солнечные ресурсы, суточные перепады температур и преимущественно теплые ветры для конденсации влаги в пресную воду. Новейшие системы дистиллируют морскую воду для выращивания сельскохозяйственных культур круглый год в засушливом климате, где садоводство обходится непомерно дорого. Они используют холодную морскую воду, солнечные тепловые системы и теплій окружающий воздух для испарения и превращения в пресную чистую воду. Катарский опытный завод компании Sahara Forest Project задействовал эту систему для выращивания ценных продовольственных культур, используя на 50% меньше воды по сравнению с традиционными способами.
Стремительная урбанизация
По подсчетам ООН, 55% мирового населения сегодня живет в городах, а по прогнозам к 2050 году 68% населения мира переедет в крупные города. Города станут крупными и столкнутся с дефицитом воды, пищи и энергии.
Для преодоления последствий урбанизации, биомимикрия предлагает посмотреть на лотос. Поверхность цветка естественным образом отталкивает частицы пыли и грязи, сохраняя искрящиеся лепестки. Когда вода катится по лотосу, она убирает все на поверхности, оставляя чистые и здоровые листья. Немецкая компания Ispo потратила четыре года на исследование этого явления и разработала краску с похожими свойствами – Lotusan®. Краска, нанесенная на поверхность, тоже отталкивает пыль и грязь, уменьшая потребность в воде для очистки внешней части здания.
Голод, недостаток пищевых продуктов и загрязнение окружающей среды в результате сельхоздеятельности
Ежегодно 25% мировых продовольственных культур теряются в результате грибкового заражения. Для предотвращения таких потерь используются различные синтетические фунгициды. Однако это наносит серьезный ущерб и здоровью людей, и окружающей среде. Впрочем, растения имеют много естественных методов борьбы с подобными болезнями. Они естественным образом производят летучие молекулы, чтобы защитить себя от многих грибковых заболеваний, а также стимулируют другие растения в окружающей среде активировать свою защитную систему.
Этой защитной системой растений в природе вдохновилась компания Nanomik, которая изобрела технологию и предложила решение проблемы порчи сельскохозяйственной продукции с помощью индивидуальной капсуляции естественных защитных молекул. Ее можно применять как в поле, так и после сбора урожая.
Отходы
Отходы являются существенной глобальной проблемой. Их объемы растут вместе с увеличением численности мирового населения и повышением уровня жизни. Ежегодно по всему миру образуется 11,2 млрд твердых бытовых отходов. Самую большую проблему представляют отходы упаковки – и в развитых странах, и в развивающихся.
Легкий и недорогой пенополистирол – пример одного из самых распространенных упаковочных материалов. К сожалению, он пагубно влияет на окружающую среду – от добычи нефти и испарений, которые он вызывает, до опасного экологического следа, который оставляет после себя.
Американская компания Ecovative изобрела материал, изготовление которого не требует нефти. Он способен биологически разлагаться, не выделяет опасных паров и на самом деле может помочь утилизировать органические отходы. Ее продукт – пена Myco – изготавливается из компоста, смешанного с грибным мицелием. Готовое изделие может быть использовано почти везде, где применяется пенополистирол, в том числе для изготовления упаковки или в качестве утеплителя. А когда приходит время для утилизации, пена Myco легко разлагается, а это значит, что она не попадет на свалки, в почвы, водные ресурсы и т. д.
Несмотря на то, что биомимикрия все еще является новейшей отраслью, для нее уже существуют некоторые стандарты. Например, разработанные Международной организацией по стандартизации (ISO) стандарты ISO 18458 (о терминологии, концепций и методологии) и ISO 18459 (биомиметическая оптимизация). AFNOR также стандарт, известный как XP X42-502, который фокусируется на биомиметике и экодизайне.
Украинские компании, ученые, изобретатели также уделяют все больше внимания биомимикрии. Уже второй год подряд они подают свои идеи и проекты на Национальный конкурс по поиску инновационных ришений по логике биомимикрии, который является частью международного Biomimicry Global Design Challenge. И сейчас среди них продолжается набор на бесплатный экспериментальный онлайн-курс, который поможет понять, как видеть идеи и процессы в природе, анализировать, адаптировать, прототипировать и тестировать их. Впрочем, присоединиться к курсу, который стартует 9 апреля 2021 года, может любой желающий. В этом году внимание сообщества приковано к теме #ДизайнБезВідходів.
Авторы материалов OpenMind, как правило, внешние эксперты и специалисты, которые готовят материал по заказу редакции. Но их точка зрения может не совпадать с точкой зрения редакции Mind.
В то же время редакция несёт ответственность за достоверность и соответствие реальности изложенной мысли, в частности, осуществляет факт-чекинг приведенных утверждений и первичную проверку автора.
Mind также тщательно выбирает темы и колонки, которые могут быть опубликованы в разделе OpenMind, и обрабатывает их в соответствии со стандартами редакции.
