Alles, was wir tun, hat die Natur zuerst getan | Biomimikry im modernen Design
Biomimetisches Design – Design, das auf in der Natur beobachteten Strategien und Prozessen basiert – ist seit langem ein Schlüsselfaktor für menschliche Innovationen. Vor kurzem haben Wissenschaftler damit begonnen, ihren Blick nach außen auf die Natur zu richten, um neue Lösungen für vom Menschen verursachte Umweltprobleme wie Klimawandel und Wasserverschmutzung zu finden.
Es wird oft gesagt, dass die Natur der ultimative Architekt ist – Hochgeschwindigkeitszüge, Klettverschlüsse, Rotorblätter von Windkraftanlagen; es wurde alles auf natürliche Weise ausgeführt, bevor es jemals umgestaltet und in der menschlichen Gesellschaft umgesetzt wurde. Unsere Abhängigkeit von der Natur als Inspiration ist seit jeher ein zentraler Bestandteil moderner Designmethoden. Wenn wir uns das Verhalten natürlich existierender Lebewesen ansehen, können wir unsere Beobachtungen auf produktive Weise kanalisieren und einzigartige Designs und Anwendungen hervorzaubern, an die wir sonst wahrscheinlich nicht gedacht hätten von. Es ist durchaus möglich, dass die Natur die Lösungen für unsere größten Probleme bereithält – nehmen wir zum Beispiel unseren anhaltenden Kampf gegen Klimawandel und Umweltverschmutzung.
Dieser Prozess der Suche nach Inspiration in der Natur – Biomimikry – wird tatsächlich zu einem wichtigen Bestandteil neuartiger nachhaltiger Initiativen. Teams aus Wissenschaftlern, Ingenieuren und Umweltschützern bündeln ihre Kräfte und blicken nach außen, um Antworten auf ihre drängenden Fragen nach dem nachhaltigsten Konstrukt von allen zu finden. Durch diese Kooperationen wurden viele innovative und spannende Ideen vorgeschlagen und es wurden beeindruckende Forschungsprojekte und Produktpatente durchgeführt. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf einige Beispiele.
KUNSTSTOFFRECYCLING
Jedes Jahr gelangen schätzungsweise 19 bis 23 Millionen Tonnen Plastikmüll in Gewässer, verschmutzen unsere Seen, Flüsse und Ozeane und schädigen die Organismen, die ihre empfindlichen Ökosysteme hemmen. Die Verlangsamung der Ansammlung langlebiger, giftiger Kunststoffe in unserer Umwelt ist eine der Hauptprioritäten der Wissenschaftler, und es gibt keine offensichtliche Lösung dafür, wo wir all diese Tonnen Kunststoffe unterbringen können. Wir haben versucht, Plastik zu vergraben – aber es taucht einfach wieder auf – wir haben versucht, es zu verbrennen – aber das ist eine gefährliche Geste, die mit der Freisetzung schädlicher Chemikalien in die Luft, die wir atmen, einhergeht.
Wissenschaftler haben bestimmte Organismen in der Natur entdeckt – zum Beispiel die Wachsmottenraupe, die unter bestimmten Bedingungen die chemische Struktur von Kunststoff mit Wachs verwechselt –, die tatsächlich Kunststoff verdauen können, eine Tatsache, die eine Reihe interessanter Nachhaltigkeitsanwendungen inspiriert hat. Neben der gezielten Züchtung von Wachsmottenraupen zu effizienteren Plastikzersetzern erforschen Wissenschaftler die Enzyme, die diesen Plastikzerfall überhaupt erst ermöglichen. Wissenschaftler sind dabei, die Verbindung für den chemischen Einsatz beim Recycling und anderen Methoden der Kunststoffreinigung zu synthetisieren, mit der Absicht, die Belastung unserer Mülldeponien und Wasserstraßen durch schädliche Kunststoffe zu verringern.
KOHLENSTOFFBINDUNG
Die übermäßigen Mengen an Kohlenstoff, die in unsere Atmosphäre freigesetzt werden – größtenteils das Ergebnis der boomenden Industrie und der großflächigen landwirtschaftlichen Praxis –, waren ein besonders relevanter Faktor für die Klimaveränderungen, die wir überall auf der Welt beobachten. Wissenschaftler haben lange darum gekämpft, einen effizienten Weg zu finden, einen Teil dieses Kohlenstoffs zu binden und die Umweltauswirkungen der Emissionen zu verringern.
Mit Blick auf die Natur haben Wissenschaftler eine Reihe biomimetischer Lösungen entwickelt, die von natürlich vorkommenden Verhaltensweisen inspiriert sind – zum Beispiel der Schwarmintelligenz bei sozialen Insekten wie Termiten und Bienen und dem Schwarmverhalten bei bestimmten Fischarten. Ein besonders vielversprechender Vorschlag – der bereits in eine kommerzielle Ware umgewandelt wurde – basiert auf den photosynthetischen Eigenschaften von Algen und anderen Pflanzen.
AirCarbon™ ist ein Hochleistungskunststoff, der – durch eine Biokonversionstechnologie – recycelte Kohlenstoffemissionen in nutzbare Materialien umwandelt. Ohne eine Umnutzung wären diese Emissionen andernfalls in die Atmosphäre gelangt und hätten zum Anstieg der globalen Temperaturen beigetragen. AirCarbon ist günstiger als erdölbasierte alternative Kunststoffe und kann in eine Reihe verschiedener Substanzen umgewandelt werden – darunter auch Alltagsprodukte – und trägt gleichzeitig dazu bei, den Kohlenstofffluss umzukehren.
VERSCHMUTZUNGSFASSUNG
Manchmal brauchen wir nicht weiter zu blicken als bis zu unserer eigenen biologischen Zusammensetzung – diese Lösung zum Einfangen von Schadstoffen wurde von unserem eigenen Darm inspiriert (mit einigen Kooperationspunkten aus den netzartigen Nahrungsstrukturen von Meeresorganismen, die Salpen genannt werden) – insbesondere vom darin enthaltenen Schleim unsere Verdauungs- und Atemwege. Dieses Design, das dazu beitragen soll, die immer größer werdende Menge an Umweltschadstoffen zu reduzieren, verfügt über eine Art biologisch abbaubares Hydrogel, das, wenn es an den Seiten der Gleise in U-Bahn-Stationen angebracht wird, dazu beitragen würde, schädliche Luftschadstoffe aufzufangen. Während das Gel speziell auf die unterirdischen Bedingungen in London und anderen Metropolen zugeschnitten ist, könnten ähnliche Designs dazu beitragen, Probleme mit der Luftqualität über der Erde und an anderen städtischen Standorten zu lösen.
In vielerlei Hinsicht dient die Natur als ultimative Blaupause und bietet einen Überblick über einzigartige Prozesse, die kontextübergreifend angepasst und skaliert werden können, um den unterschiedlichen Branchenanforderungen gerecht zu werden. Biomimetisches Design prägt weiterhin moderne Innovationsmethoden und hilft uns, Herausforderungen effektiv und nachhaltig zu lösen.
