Biomimicry

Jag skrev nyss om den ena av de två prisvinnande forskarna till The Gothenburg Award for Sustainable Development. Nu är det dags för nästa. Pristagaren heter Janine Benyus och jobbar med biomimik/biomimicry. Inom biologin betyder ordet ”mimicry” att vissa djur och plantor utseendemässigt härmar andra för att uppnå fördelar (t ex kan det löna sig att se giftig ut (även om man inte är det) för att undvika att bli uppäten). Ordet ”biomimicry” syftar på hur människor kan härma smarta lösningar i naturen. Vi kan med andra ord lära och inspireras av naturens lösningar för att skapa hållbara innovationer. Janine Benyus arbetar tvärvetenskapligt, vilket betyder att biologer, designers och tekniker jobbar tillsammans för att hitta smarta lösningar som är direkt hämtade från, eller inspirerad av, naturen/evolutionen. Man kan säga att hennes filosofi är ”varför uppfinna hjulet två gånger”.  Hon har bevisat och bevisar ständigt att det är i tvärvetenskapen som forskningen tar stora kliv framåt - en av mina käpphästar!

Nedan ser ni några av de aktuella forskningsfält och exempel på problemlösningar och deras inspirationskällor – för den nyfikna finns det längst ner några mer konkreta exempel med tillämpningar. Det går förstås att hitta mycket mer på sidan www.asknature.org som Janine Benyus är en av grundarna till.

• Retrofit (förbättring/modernisering av teknik i existerande system): Ex olika isoleringsstrategier i naturen.
• Vattenuppsamling: Ex orkidéer som absorberar vatten/fukt via luftrötter.
• Att hålla sig varm: Ex hur förbränning av brunt fett hos jordekorre generar värme.
• Avkylning/kylmekanismer: Ex avkylning i elefanthud via extremt vaskulariserade ”hot spots”.

Tre fördjupande exempel:

problem: lagring av solenergi (i solceller) och effektiv skörd av denna.

naturens lösning/inspiration – fotosyntes: Essensen av fotosyntesen är delningen av vattenmolekyler i väte och syre. Denna process är komplicerad att härma men ett laboratorium har nu lyckats hitta lämpliga katalysatorer som är kostnadseffektiva och som kan nyttja i stort sett alla vattenkällor. Man har alltså åstadkommit en solcell som fungerar i vatten. Fördelen - jämfört med andra produkter – är att solcellen är liten (som ett spelkort), billig att producera (kisel, nickel och kobolt) och kan producera tillräckligt med elektricitet för hushåll i utvecklingsländer.

problem: vattenfiltrerings- och reningstekniker är ineffektiva och energikrävande.

naturens lösning/inspiration: Lipid-dubbelmembraner i celler transporterar vatten genom kanaler gjorda av proteiner kallade aquaporins. Nästan alla syntetiska membraner är gjorda av många lager av polymerer med hål i nanometerstorlek där det krävs ett högt tryck för att få vattnet igenom. Målet är att skapa ett nytt system för vattenfiltrering där man härmar aquaporin-membrankanalerna – detta kan användas både i industrins och i hushålls vattenfiltrering.

Problem: ineffektiv energianvändning på flygplan, båtar och vindkraftverk pga av luftmotstånd.

Naturens lösning/inspiration: Forskare har utvecklat en målarfärg som härmar hajskinn genom att den får en vågig yta. Färgen håller länge och kan motstå UV-bestrålning och klarar av extrema temperaturer. En del av väderbeständigheten kommer genom att färgen innehåller nanopartiklar. Istället för att applicera färgen direkt på skalet av t ex en båt – lägger man på färgen med hjälp av en schablon som gör att det bildas små vågor på hela den målade ytan. Sedan härdas färgen mha UV-ljus och schablonen tas bort. Ytan gör att luftmotståndet minskas avsevärd och därmed även energiåtgången. Enligt beräkningar skulle man kunna spara 4,48 miljoner tons bränsle per år om alla flygplan var målade med hajskinnsfärgen!