close
close

Covid19 Response

Covid News 2024

bacul43e

De natuur heeft aanwijzingen om milieuproblemen op te lossen

Honingraat – Vaak gebruikt bij het uitleggen van het concept van biomimicry. De structuur van honingraten is sterk en creëert meer volume met minder materiaal, zegt Trisha Brown, biomimicry-specialist bij Great Lakes Biomimicry. Afbeelding: Adobe Stock

Door Anna Barnes

Menselijke techniek lost elke dag eeuwenoude problemen op.

Maar de natuurlijke omgeving is al duizenden jaren bezig met het bedenken van oplossingen om problemen op te lossen. Mensen slaan aan.

Biomimicry is innovatie geïnspireerd door de natuur, zegt Peter Niewiarowski, hoogleraar biologie en geïntegreerde biowetenschappen aan de Universiteit van Akron. “Het kijkt naar natuurlijke levende systemen voor ideeën om de dingen die we maken en de ontwerpen die we bedenken te verbeteren.”

Biomimicry kan de oplossing zijn voor veel milieuproblemen, waaronder klimaatverandering, zegt Niewiarowski, hoofdonderzoeker bij Akron’s Biomimicry Research and Investigation Center.

Deze nieuwe manier van denken zou het antwoord kunnen zijn op het terugdringen van de gevaarlijke algenbloei in de Grote Meren, zei hij. Het gebruik van petrochemicaliën als kunstmest, die op natuurlijke wijze niet kan worden hergebruikt, draagt ​​bij aan giftige algenbloei, vooral in Lake Erie.

“Dat is nogal een diepgaand probleem, toch?” zei Niewiarowski. “Het circuleert rond de manier waarop we voedsel, onze energie, industrie en transport maken.

“Als je kijkt naar natuurlijke systemen en hoe de kringloop van voedingsstoffen kan worden gemodelleerd, kijk je naar ecosystemen die ons waarschijnlijk kunnen helpen beter te begrijpen hoe we sommige van die bijwerkingen kunnen verminderen, terwijl de opbrengsten en het vermogen om mensen te voeden behouden blijven.

“Levende systemen hebben de neiging om oplossingen te gebruiken die zeer efficiënt zijn met betrekking tot energie en hulpbronnen,” zei Niewiarowski. Deze oplossingen zijn vaak gericht op het gebruik van hulpbronnen die overvloedig aanwezig zijn in de natuur, maar ook op het maken van producten die opnieuw kunnen worden gefietst om meer van de originele ingrediënten te creëren.

“Recycling is een te simplistische term, maar het gaat om de integratie van toepassingen en de teruggave van materialen voor herhaald gebruik door middel van fietsen,” zei hij.

Het komt erop neer: als er een manier is om petrochemicaliën die in voedsel worden gebruikt te vervangen en een natuurlijk cyclusproces te volgen, zou de toxiciteit van de algenbloei afnemen.

Niewiarowski doet onderzoek naar producten die zijn geïnspireerd door de natuur, waaronder hoe lijmen kunnen worden ontwikkeld die op dezelfde manier blijven plakken als een gekko aan een boom.

“De gekko’s hebben een huidoppervlak met een architectuur die hen in staat stelt de kracht van die krachten daadwerkelijk te maximaliseren,” zei Niewiarowski. “Dus ze kunnen heel, heel sterk zijn. Maar nogmaals, het is gemakkelijk te plakken en los te maken.

Hoewel Niewiarowski nog geen product maakt, hoopt hij dat lijmen op basis van deze natuurlijke architectuur kunnen worden gebruikt in alledaagse producten zoals pleisters en tape. Hoewel het meeste werk dat hij doet gebaseerd is op onderwijs en onderzoek, worden er op de natuur geïnspireerde oplossingen gepatenteerd en gebruikt.

Ali Dhinojwala, ook professor aan Akron in de school voor polymeerwetenschappen en polymeertechniek, werkt samen met Great Lakes Biomimicry, een non-profit dochteronderneming van het Ohio Aerospace Institute. Samen met Niewiarowski richtte hij het Biomimicry Research and Innovation Center op. Zijn werk ligt op het gebied van onderzoek, onderwijs en het op de markt brengen van producten.

“We hebben ook technologieën die we hebben ontwikkeld, die nu gepatenteerd zijn en zich in het commercialiseringsproces bevinden”, zei Dhinojwala. “Het bevindt zich in verschillende fasen.”

Een van die inspanningen is een proces voor het creëren van kleuren uit de melanine in vogelveren.

“We kijken hoe ze deze prachtige, al verzadigde kleuren hebben, zoals we die zien bij kolibries en pauwen, en wat voor soort chemie en materiaal ze gebruiken,” zei Dhinojwala. Dit worden structuurkleuren genoemd omdat ze gebaseerd zijn op het gebruik van melanine.”

Het doel is om deze kleuren gemaakt met melanine zonder de vogel te synthetiseren door de melaninedeeltjes te organiseren in structuren die kleuren zoals blauw, rood of groen creëren.

“Dat zou een succesvol voorbeeld zijn van inspiratie halen uit de natuur en kleuren maken die minder giftig zijn”, zei hij.

Deze inspiratie maakt gebruik van ‘biovriendelijke chemie’, omdat de wetenschap die zij gebruikt op water gebaseerd is, zei Dhinojwala.

De onderzoeker bekijkt ook hoe polymeren kunnen worden gemaakt met minder koolstofdioxide en uit op biologie gebaseerde bronnen. Polymeren zijn ketens van moleculen die worden gebruikt om nylon, zijde, haar en andere natuurlijke en door de mens gemaakte materialen te maken. Een ander doel van dit onderzoek is het maken van polymeren die afbreekbaar zijn.

Great Lakes Biomimicry werd opgericht in Ohio om het gebruik van biomimicry als oplossing in bedrijven te versnellen. De samenwerking met Akron creëert beurzen voor studenten. Ze doen ook outreachprogramma’s voor middelbare scholieren om meer te leren over biomimicry.

De biologie heeft een palet aan antwoorden waar doorgaans geen toegang toe wordt verkregen bij het gebruik van het soort techniek dat we tegenwoordig het meest zien, zegt Trisha Brown, een biomimicry-specialist bij de organisatie.

Saguaro Cactus – Saguaro cactussen hebben een schaduwsysteem om de verdamping te verminderen en de woestijnhitte te verslaan, zegt Trisha Brown, biomimicry-specialist bij Great Lakes Biomimicry. Afbeelding: Adobe-voorraad

“Ons belangrijkste doel is om mensen een stap terug te laten doen van de techniek en de deur open te zetten om te zien wat er nog meer is en oplossingen te vinden voor menselijke problemen door te kijken naar hoe de natuur dingen oplost,” zei Brown.

De website van Great Lakes Biomimicry leidt met de zin: “Hoe kunnen we duurzaam zijn? Doe wat de natuur doet.”

Biomimicry zou kunnen helpen bij het oplossen van klimaatproblemen, zei Brown.

“Wat als we zouden nadenken over het ontwerpen van een stad op basis van de manier waarop bossen werken?” zei Bruin. “Dat is op grote schaal, maar dat zou kunnen werken. De politieke wil om het te doen, de tijd om het te doen, het geld om het te doen, weet je, is iets heel anders. Theoretisch zou het dit allemaal kunnen oplossen omdat de natuur haar koolstofuitstoot beheert en de natuur haar giftige productie beheert.”

Zelfs kleinschalige productie, zoals duurzamere bekers, helpt, zegt Carol Thaler, een andere specialist bij de organisatie.

“Zelfs als de beker waaruit je drinkt zo is gemaakt dat er iets van de natuur is geleerd, om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, dan wordt dat een deel van de oplossing”, zei ze. “Dus op elke schaal vereist het gewoon dat mensen een beetje bescheiden zijn en zeggen: ‘Goh, misschien zijn mensen niet het einde van alles.’

Een onmiddellijke uitdaging is de politieke terugslag op de klimaatverandering, aldus Thaler.

“We horen dat niemand iets gaat doen aan het doen van nieuwe investeringen in duurzaamheid en klimaatactie, of dat het zelfs nog moeilijker zal worden omdat mensen zullen wachten tot na de verkiezingen in november in de Verenigde Staten,” zei Thaler. “Dit is een langetermijnproject.”