Прырода натхняе чалавека не толькі сваёй прыгажосцю і незвычайнасцю зʼяў, заахвочвае мастакоў маляваць карціны, а паэтаў – прысвячаць ёй творы, але таксама сваім уменнем прыстасоўвацца і адаптавацца. І гэтым яна натхняе вучоных.
Гэта ўнікальная структура сот, якую будуюць пчолы; птушкі, якія кожны год мігруюць на многія сотні кіламетраў; жывёлы і расліны, якія могуць рэгенерыраваць свае часткі і шмат чаго яшчэ, таго, што не ўмее і не можа чалавек.
Так, падгледзеўшы ў прыроды, была прыдумана зашпілька-ліпучка, сонечныя акумулятары, дызайн самалёта, шматлікія матэрыялы і тканіны. Такое запазычванне называецца біяміметыкай альбо біямімікрыяй. Зялёны партал раскажа пра некаторыя з такіх ідэй, якія запазычыў чалавек, каб вырашаць складаныя праблемы і задачы.
Дамы-тэрмітнікі
Адным з такіх прыкладаў зʼяўляюцца дамы-тэрмітнікі. Тэрмітнік створаны з пяску, гліны, драўняных трэсак і іншых натуральных матэрыялаў, змацаваных сліной працоўных-тэрмітаў, і могуць дасягаць некалькіх метраў у дыяметры і ў вышыню. Вонкавыя сцены тэрмітніка, як правіла, воданепранікальныя і маюць невялікія адтуліны для вентыляцыі.
Унутры тэрмітнікаў падтрымліваецца пэўная вільготнасць і тэмпература. Сонечныя прамяні хутка разаграваюць дамы тэрмітаў, а паўдзённая спякота, наадварот, уздзейнічае мінімальна. Дасягаецца гэта дзякуючы асаблівай архітэктуры: падземныя гнёзды маюць складаную сістэму вентыляцыйных адтулін.
Гэтую канструкцыю пазычыла архітэктурнае бюро Arup, каб пабудаваць офісна-гандлёвы цэнтр Eastgate у Зімбабве. Звычайныя шкляныя офісныя будынкі маюць патрэбу ў істотным ацяпленні зімой і астуджэнні летам, каб падтрымліваць камфортныя тэмпературы, і іх звычайна дорага абслугоўваць. Да таго ж у Зімбабвэ ёсць дадатковая праблема, што арыгінальную сістэму штучнага кандыцыянавання паветра і большасць запасных частак трэба імпартаваць.
Але дзякуючы сваёй канструкцыі Eastgate можа функцыянаваць у адной з самых гарачых краін і пры гэтым не патрабуе штучнай вентыляцыі і спажывае значна менш энергіі. Вентыляцыйная сістэма ў ім працуе падобным на тэрмітнік чынам: назапашваючы цяпло днём і выпускаючы яго ўначы, калі тэмпература паніжаецца. Калі паветра трапляе ўсярэдзіну, яно праходзіць унізе і пакідае будынак праз трубы наверсе.
У пачатку дня будынак халодны, але ўдзень машыны і людзі выпрацоўваюць цяпло, свеціць сонца. Цяпло паглынаецца тканінай будынка, якая мае высокую цеплаёмістасць, так што тэмпература ўнутры павялічваецца, але не моцна. Увечары тэмпература на вуліцы зніжаецца. Цёплае ўнутранае паветра выводзіцца праз коміны з дапамогай вентылятараў, але таксама падымаецца натуральным шляхам, таму што яно больш лёгкае, а будынак уцягвае халоднае паветра ў ніжняй сваёй частцы. Уначы гэты працэс працягваецца: халоднае паветра цячэ праз поласці ў плітах перакрыцця, пакуль матэрыял будынка не дасягне ідэальнай тэмпературы для пачатку наступнага дня.
Eastgate з пасіўным астуджэннем выкарыстоўвае толькі 10 % энергіі, неабходнай аналагічнаму будынку з звычайным астуджэннем. Пры актыўным астуджэнні цэнтр спажывае на 35 % менш энергіі для падтрымання той жа тэмпературы, што і будынак з традыцыйным астуджэннем.
Будаўнічы матэрыял з міцэлію
Англійская кампанія Biohim, якая займаецца вытворчасцю біялагічных будаўнічых матэрыялаў, чэрпала натхненне ў прыроды, каб стварыць устойлівае рашэнне для будаўнічай галіны – ізаляцыйную панэль з міцэлію.
Міцэлій – гэта вегетатыўнае цела грыбоў (грыбніца), якая размяшчаецца пад зямлёй і складаецца з тонкіх разгалінаваных нітак. Грыбніца можа заняць плошчу ў некалькіх квадратных метраў.
Biohim была заснавана Эхабам Саедам, дызайнерам, інжынерам, даследчыкам і прадпрымальнікам, каб прыўнесці прынцыпы біяміметыкі ў будаўнічую галіну і скарыстаць вынаходлівасць прыроды ў антрапагенным асяроддзі.
Кампанія, прытрымліваецца поглядаў, што «у час кліматычнага крызісу неабходныя радыкальныя змены, якія патрабуюць значных сістэмных інавацый для вырашэння шматлікіх праблем, пераплеценых у нашых эканоміках, якія прывялі нас да таго, дзе мы знаходзімся цяпер».
Для вырошчвання міцэлію кампанія выкарыстоўвае камерцыйныя і сельскагаспадарчыя пабочныя прадукты, бо грыбкі могуць расшчапляць пластыкавыя адходы да бясшкодных вуглевадародаў.
Але спачатку міцэлій, падкормліваюць пажыўнымі рэчывамі, а потым дадаюць адходы. Тыя, што паказалі сябе добра, клануюць і развіваюць далей. Культывуюць і вырошчваюць міцэлій, пакуль ён не набудзе патрэбную форму – памерам са стандартную ізаляцыйную панэль. Як толькі міцэлій дасягае гэтага памеру, яго фармуюць у матэрыял.
Дзякуючы сваёй структуры і складнікам, міцэлій з'яўляецца трывалым, даўгавечным, гнуткім фармовачным матэрыялам. Да таго ж міцэлій не ўтрымлівае сінтэтычных злучэнняў на аснове смалы, якія могуць выклікаць шкодны таксічны дым і хуткае распаўсюджванне полымя падчас пажару. Ізаляцыя з пенапласту, напрыклад, ствараецца з выкарыстаннем выкапнёвага паліва, а для вырабу іншых стандартных матэрыялаў выкарыстоўваюцца таксічныя хімікаты.
Кампанія выявіла, што міцэлій перасягае іншыя матэрыялы, якія цяпер выкарыстоўваюцца ў будаўнічай індустрыі. Ён мае меншую цеплаправоднасць і менш гаручы. Міцэлій таксама забяспечвае высокі ўзровень акустычнай ізаляцыі, паказваючы паглынанне не менш за 75 % пры 1000 Гц (тыповая частата шуму дарожнага руху). Прадукт добра прапускае паветра і стварае больш здаровае асяроддзе для жыцця, маючы рэйтынг A+.
Акрамя таго, ізаляцыйная панэль з міцэлію таксама біяраскладальная, таму яе можна бяспечна кампаставаць або выкарыстоўваць паўторна ў канцы тэрміну службы.
Фарбы ад матыля
Натхненнем для трэцяй распрацоўкі стаў сіні матыль морфа. Гэтае насякомае насяляе Цэнтральную і Паўднёвую Амерыку, ад Мексікі да паўднёвых рэгіёнаў Бразіліі і Паўночнай Аргенціны. Матыль морфа – адзін з самых вялікіх і прыгожых матылькоў у свеце. Верхняя частка крылаў блакітнага морфа на самай справе напаўпразрыстая. Ярка-блакітны колер ствараецца маленькімі лускавінкамі, якія пакрываюць крылы матыля. Менавіта яны і адлюстроўваюць святло. Такая з'ява завецца структурным колерам.
Структурныя колеры сустракаюцца ва ўсёй прыродзе. Іх вырабляюць біялагічныя віды, у тым ліку матылькі, птушкі, жукі і рыбы, а таксама ракавіны, жэмчуг і мінералы, такія як лабрадарыт. Колеры ствараюцца святлом, якое адбіваецца ад мікраструктуры.
Падгледзеўшы прыклад у прыроды, кампанія з Каліфорніі Cypris Materials стварыла ўстойлівую тэхналогію пакрыцця, якое можа атрымаць усе колеры вясёлкі без якіх-небудзь таксічных фарбавальнікаў або пігментаў.
Звычайна ў прамысловасці колеры вырабляюцца шляхам уключэння ў пакрыццё патэнцыйна таксічных пігментаў, фарбавальнікаў і іншых рэчываў. Але фарба Cypris працуе праз адлюстраванне светлавых хваль, а не хімічных працэсаў, як і фарба на крылах матыля.
Навукоўцы шмат гадоў шукалі структурны колер блакітнага матылька. Ён паўтарае прыродныя нанаструктуры і такім чынам дае неверагодныя эфекты, але і пазбаўляе ад неабходнасці ўжывання пігментаў і фарбавальнікаў. Такі падыход дазваляе замяніць шматмільённае вытворчае абсталяванне і зрабіць сам метад фарбавання больш простым і экалагічным.
Гэтая магчымасць адкрывае шэраг менш таксічных эстэтычных варыянтаў, а таксама мае функцыянальныя перавагі. Апрацоўка, якая адлюстроўвае ўльтрафіялетавае святло, можа абараніць вулічную мэблю ад выцвітання на сонцы. Пакрыццё можна наносіць на дахі, вокны і іншае, паменшыць іх награванне і – як вынік – карыстанне кандыцыянерам.
За гэтую вынаходку кампанія Cypris Materials заняла другое месца ў прэміі «Прамень надзеі» 2020 (The Ray of Hope Prize).
Ноздры вярблюда
Вярблюд жыве ў гарачай пустыні Сахара, дзе тэмпература можа перавышаць 77°C. Асаблівасці вярблюджага носа дазваляюць захоўваць каштоўную вільгаць пры кожным удыху.
Звычайна паветра, якое выдыхаецца з лёгкіх, выносіць з цела вільгаць, якая губляецца. Аднак ноздра вярблюда выслана гіграскапічнай тканінай, якая прыцягвае ваду. Гэтыя мембраны захопліваюць выдыханую вільгаць з паветра, якое выходзіць, і вяртаюць яе ў арганізм.
Менавіта гэтую тэхналогію і скарысталі ў пілотным праекце Sahara Forest, каб пабудаваць аранжарэю, якая выкарыстоўвае марскую ваду ў пустыні ў Катары. Вялізарная тэхналагічная цяпліца запазычыла ў прыроды прыклад адаптацыі, каб здабываць соль з марской вады і ствараць умовы для вырошчвання раслін без патрэбы ў знешняй энергіі і рэсурсах.
Вада марская і вада, узятая з глыбіні сотні метраў пад паверхняй, запампоўваюцца на ўчастак з дапамогай сонечнай энергіі, а гарачае паветра пустыні выкарыстоўваецца для выпарэння цёплай паверхневай вады, якая цячэ па «жывых агароджах» побач з цяпліцай.
Затым астуджанае паветра праходзіць над раслінамі, ствараючы аптымальную тэмпературу росту, і кандэнсуецца, праходзячы па трубах, ствараючы прэсную ваду. Атрыманая вада можа ўжывацца для вырошчвання гародніны і для іншых мэт. Марская вада выпарваецца з сажалак, у выніку чаго застаецца чыстая марская соль.
У выніку ў эксперыментальнай цяпліцы атрымалася вырошчваць ячмень і агуркі. Таксама каля гэтых будынкаў змяніўся мікраклімат, што спрыяла росту мясцовых раслін.
Насамрэч такіх прыкладаў запазычвання значна больш і сустрэць іх можна паўсюды. Аднак зараз вучоныя больш сканцэнтраваныя на вырашэнні экалагічных праблем, звязаных са змяненнем клімату. І тут, як мы бачым, нам ёсць чаму павучыцца ў прыроды, варта толькі прыгледзецца больш уважліва. Магчыма, гэта шлях да таго, што значна разумней не мяняць наваколле пад сябе, а запазычыць тое, што ўжо ёсць.