Das Gewächshaus, dass wirkt wie ein Käfer und andere Erfindungen von der Natur inspiriert

Für eine neue Generation von Innovatoren kann Biomimikry – die Nachahmung der Natur Ökosysteme – helfen, einige der schwierigsten Ressource-Probleme der Menschheit lösen

Als Brent Constantz, CEO von Carbon Capture Firma Blue Planet, ein Weg, um die Kohlendioxid-Emissionen zu verarbeiten suchte, fand er die Inspiration in der Natur. "Korallenriffe und Regenwälder, die größte natürliche Strukturen auf dem Planeten aus Kohlenstoff bestehen,", sagt er. Riffe, in der Tat nicht nur sequester Kohlenstoff, sondern auch ihre eigenen Abfälle Nebenprodukte wiederverwenden. "Wenn sie Calciumcarbonat produzieren, sie Kohlendioxid release", erklärt er. "Dies nährt die symbiotischen Algen, die helfen, sie zu unterstützen."

Diese kreisförmige Prozess der Wiederverwendung von Abfällen ist das Herzstück einer neuen Generation von Design und Innovation. Tippen in Natur, ein aktueller Bericht aus Umweltberatung Terrapin Bright Green, untersucht mehrere Unternehmen, die Natur um einige der schlimmsten Probleme der Menschheit lösen imitieren.

Blauer Planet ist eines dieser Unternehmen. Ab 2011, es hat funktioniert mit DeepWater Mehrwasser kombinierte Entsalzungsanlage, Kraftwerk und ein Daten-Lagerhalle in Moss Landing, Kalifornien, Abfall durch seine Erdgas-Kraftwerk mit Kalzium freigesetzten Kohlendioxids mischen aus Entsalzung von Meerwasser hergestellt. Das Ergebnis ist Calciumcarbonat – Kalkstein – ein Baustoff, der kalifornischen Bauwirtschaft muss. Und übrigens nicht das gleiche Material, das aus Korallenriffen.

"Anstatt imitiert einen Schnabel oder einer Chemikalie oder einen Prozess auf der Ebene des Organismus, wir bei Mimikry auf der Systemebene suchen" sagt Constantz. "Ökosysteme sind, per definitionem, um Effizienz und Balance strukturiert."

Nach Terrapin Bright Green, Blue Planet könnte absondern, bis zu 10 Mrd. Tonnen Kohlendioxid in den nächsten zehn Jahren. Während nur einen Bruchteil der mehr als 360bn Tonnen, die Menschheit wahrscheinlich in dieser Zeit produzieren, es ist immer noch ein bedeutender Schritt nach vorn – und es deutet auf einen Prozess, der potenziell verwandeln konnte die Art und Weise Industrie sieht seine Abfälle Kohlenstoff. Als ein zusätzliches Plus produziert das DeepWater Projekt auch frisches Wasser und Datenspeicherung, zwei Dinge, die California dringend benötigt.

Ernte Wasser wie eine Wüste Käfer

DeepWater Desal Entsalzung unterstreicht ein weiteres großes globales Problem: ein Mangel an Wasser, die schätzungsweise 4 Milliarden Menschen bedroht. Aber während Menschheit sich oft mit zu wenig Wasser findet, seine Bedürfnisse zu erfüllen, Natur in der Regel findet Wege zu erhalten oder an die verfügbaren Wasserversorgung, selbst in den trockensten Regionen anzupassen.

Z. B. in der Namib-Wüste, wo Temperaturen 45 C (113F) während des Tages Sie Guthaben können, findet der namibische Wüste Käfer noch einen Weg, um Hydrat. "Es sich auf einer Sanddüne, feuchten Luft kommt aus dem Meer zu fangen positioniert", erklärt Charlie Paton, managing Director von britisches Seawater Greenhouse. "Wasser kondensiert an der Schale – viel wie auf ein kühles Bier kann – und ins Maul läuft, damit die Flüssigkeit braucht es für den Tag."

Paton Unternehmen, die Projekte in Australien, Somaliland, Abu Dhabi und anderen trockenen Ländern hat – baut Gewächshäuser, die kondensieren von Wasserdampf aus dem Meerwasser, frisches Wasser zu produzieren, die sie dann für die Landwirtschaft nutzen. Ihre Inspiration ist der Wasserkreislauf, die Kombination von Verdampfung und Kondensation, mit denen Organismen wie Kamele oder der namibischen Wüste Käfer sich hydratisiert zu halten.

Aber auch ein scheinbar einfacher Prozess, wie Wasser-Alltag an der namibischen Wüste Käfer kann täuschend kompliziert sein. Um den Kreislauf der Natur Wasser nachzuahmen, analysiert Seawater Greenhouse mathematisch eine Vielzahl von Klimadaten, einschließlich Windmuster, Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur. Es passt dann die Lösung für jeden einzelnen Bereich.

"In Somaliland, wir Familie Größeneinheit, entwickeln", sagt Paton. "Es ist nominell ein Hektar mit einem 1/10 Hektar großen Gewächshaus in der Mitte. Das Gewächshaus bietet Unterschlupf und Wasser für den Rest der Farm. Wir erwarten, dass es zu sehr geringen Kosten und extrem profitabel zu sein."

Seawater Greenhouse imitiert auch Natur die Verwendung von Wasserdampf. Mainstream-Landwirtschaft im Allgemeinen konzentriert sich auf flüssiges Wasser, aber Paton behauptet, dass Wasserdampf tatsächlich eine effizientere und flexiblere Form der Luftfeuchtigkeit. Auf diese Weise betrachtet, sagt er, es ist leichter zu sehen, wie Wasser mehrmals in einem Ökosystem wiederverwendet werden kann. "Ein Molekül Wasser kann verdunsten und Regen sechsmal in der Zeit, die es braucht, um seinen Weg durch den Amazonas vom Atlantik bis zu den Anden zu arbeiten", sagt er. Auch feuchter Umgebung Wasser effizienter nutzen und Photosynthese verbessern. "Raising kg Tomaten in einem heißen, trockenen Klima, können 300 Liter Wasser oder mehr, aber in einer feuchten Umgebung, der fällt auf 20-30 Liter," erklärt er. In diesem Sinne Seawater Greenhouse konzentriert sich mehr auf die Erstellung von feuchten Umgebungen als auf die Generierung von Wasser.

Pilz nicht Formaldehyd

Laut John Warner, CEO von Warner-Babcock Institute for Green Chemistry ist einer der größten Mängel der menschlichen Produktion seine Obsession mit Reinheit. "Alles, was wir, in der Fertigung tun ist unnatürlich", sagt er. "Unsere Fertigungsprozesse basieren auf der Idee, dass unsere Materialien 100 % rein sein müssen. Aber in der Natur, alles ist eine Mischung von Materialien. Naturen umarmt, für Resilienz."

Ecovative, ein New Yorker produzierendes Unternehmen, diese Verwendung von gemischten Materialien mithilfe von Myzel angenommen hat, fand die fadenförmigen Verzweigung produziert durch Pilze, oft auf Boden, Styropor, Kunststoff, Sperrholz und Spanplatten zu ersetzen. Der Pilz, der Eben Bayer-Gründer fordert "Natur-Kleber", natürlich anderen Zutaten miteinander verbindet und wachsen kann, jede Form zu füllen. "Die alte industrielle Denkweise würde Myzel schauen und sagen"Was können wir extrahieren?"", sagt Bayer. "Stattdessen sagen wir,"Lassen Sie uns es als naturnah wie möglich halten.""

Um seine Faserplatten erstellen, Ecovative Holzfasern Myzel hinzugefügt, dann lässt den Pilz die Faser, verbrauchen sie zusammen zu binden. Die Platten von Myzel gehen dann Holz Pressen, wo sind sie zu einer mitteldichte Faserplatten verdichtet. Dieser Prozess eliminiert die Notwendigkeit für Formaldehyd, eine gefährliche Chemikalie, die wird häufig in industriellen Klebstoffen verwendet, und kann um bis zu 30 % senken, sagt Bayer. Zugegeben, Myzel Faserplatten dauert länger, als herkömmliche Produkte zu produzieren, aber Bayer sagt, dass mit ausreichend erweiterte Planung Ecovative einen stetigen Fluss von Material erhalten kann.

Ein größeres Problem, einige Kritiker argumentieren, ist, dass Bio-inspirierte Nachahmung weitgehend konzentriert sich auf Nachahmung einzelne Organismen, sondern als Ökosysteme. Beth Rattner, die Exekutive das gemeinnützige Institut Biomimetik, sagt, dass diese Innovation einschränken kann. "Manchmal Leute kritisieren Bio-inspirierte Innovation mit den Worten, dass es viele interessante Geschichten über einmalige Verbesserungen, aber wir sind noch weit von einer künstlichen Welt, die so elegant wie die Natur funktioniert,", sagt sie. "Schließlich müssen wir das System als Ganzes, anstatt auf einzelne Probleme als getrennte Themen zu nähern."

Eine Lösung, sagt sie, soll das systemweite Probleme mit systemweiten Partnerschaften. Kein einzelnes Unternehmen kann Formaldehyd ersetzen, zum Beispiel – tun also dauert die Bemühungen der verschiedenen Akteure.

"Wir anfangen zu exponentielle Änderungen zu sehen, wenn wir die Bausteine der Branche – sagen aus Erdöl-basierten Kunststoff, mit seiner relativ begrenzte Funktionsfähigkeit zu so etwas wie Chitin, die verschiedenen molekulare Strukturen ändern, wasserdichte, leichte, flexibel, poröse und irisierende Schale eines Käfers zu schaffen hat," sagt Rattner.