Биофабрики: очередная промышленная революция

Модельер и пионер биотехнологий Сюзанна Ли в своем докладе на TED рассказала о впечатляющих разработках в области биотехнологии и о том, как они могут помочь нам заменить основные источники отходов, такие как пластик и цемент, на устойчивые и экологичные альтернативы.

"Я начала свою карьеру как модельер, тесно сотрудничая с дизайнерами и поставщиками тканей. Но сегодня я больше не могу видеть то, что происходит. Пятнадцать лет назад, после сотрудничества с одним из биологов, я полностью изменила то, с чем работала и как работала. Благодаря нашему проекту, я по-другому посмотрела на жизнь, открыв новый мир возможностей, связанных с тем, как мы можем создавать вещи. Я нашла радикальное решение, связанное с производством, — биофабрики.

Что это значит? Это значит, что вместо того, чтобы обрабатывать растения, животных или масла для производства потребительских материалов, мы могли бы выращивать материалы непосредственно с живыми организмами. В том, что многие называют "Четвертой промышленной революцией", мы думаем о новых фабриках как о живых клетках. Бактерии, водоросли, грибы, дрожжи: наши новейшие инструменты дизайна включают инструменты биотехнологии.

Подпишитесь на канал DELO.UA

Мое собственное путешествие к биофабрике началось с проекта под названием "Биокутюр". Провокация заключалась в том, что вместо выращивания растения, например хлопка, в поле в течение нескольких месяцев, мы могли бы использовать микробы для выращивания аналогичного целлюлозного материала в лаборатории в течение нескольких дней. Используя определенные виды бактерий в жидкости, богатой питательными веществами, мы ферментировали нити целлюлозы, которые самоорганизовывались в лист ткани.

Высушив выращенную ткань, я порезала ее и сшила одежду, обувь и сумки. Другими словами, в одной лаборатории мы выращивали материалы и превращали их в ряд продуктов за считанные дни. В традиционном формате этот процесс занимает месяцы — вырастить хлопок, собрать его (причем собирается лишь часть, а не 100%), переработать в пряжу, создать ткань, отправить через океаны, а затем только шить одежду.

Благодаря созданным нами прототипам, мы увидели возможность значительного увеличения эффективности ресурсов. От сокращения потребления воды, энергии и химии, необходимых для производства материала, до безотходного производства.

Благодаря биофабрике мы заменили большое количество шагов — одним биологическим шагом. Эта живая система изменила мое дизайнерское мышление. Это была биология, без какого-либо вмешательства с моей стороны, кроме создания начальных условий для роста, эффективного производства полезного, устойчивого материала.

Теперь на все материалы я смотрю через призму биофабрикации. Уже существует растущее мировое сообщество новаторов, переосмысливающих материалы с помощью биологии. Несколько компаний сейчас выращивают грибные материалы — используя мицелий, который является корневой системой грибов, а также побочные продукты сельского хозяйства. Этот процесс получил название "клей природы". Для его реализации нужно взять 3-D плесень, заполнить ее ненужной культурой, такой как стебли кукурузы или коноплю, добавить воду, подождать несколько дней, пока не произойдет рост мицелия, удалить плесень, и получается выросшая трехмерная форма.
Невероятно, но мы можем выращивать все виды конструкций с использованием живых организмов: от пен, которые могут заменить пластмассу в обуви, до материалов, похожих на кожу, без животных. Мебель, полы — все в настоящее время находится в стадии прототипирования. Грибы способны выращивать материалы, которые являются естественно огнестойкими, без каких-либо химических веществ. Они естественно гидрофобные, то есть не впитывают воду. Они имеют более высокие температуры плавления, чем пластмассы. Разложение полистирола может занять тысячи лет. Грибные упаковочные материалы могут быть естественным образом компостированы в вашем саду всего за 30 дней. Живые организмы превращают отходы в конкурентоспособные по стоимости, соответствующие производительности материалы, которые могут начать заменять пластмассы и другие материалы, выделяющие CO2.

Как только мы начинаем выращивать материалы с живыми организмами, предыдущие методы производства начинают казаться нелогичными. Например, обычный кирпич для строительства дома. Цементная промышленность производит около 8% глобальных выбросов CO2. Это больше, чем все самолеты и корабли ежегодно. Производственный процесс требует обжига материалов в печи при температуре более 2000 градусов по Фаренгейту (более 1000 градусов по Цельсию).

Сравните это с тем, что делает BioMASON. Они используют почвенный микроб для превращения рыхлых заполнителей, таких как песок или щебень, в биообработанный или биоцементный кирпич. Процесс происходит при комнатной температуре всего за пару дней. Подумайте: гидропоника для кирпича. Ирригационная система подает богатую питательными веществами воду в лотки из кирпичей, которые были засеяны бактериями. Бактерии производят кристаллы, образующиеся вокруг каждой песчинки, объединяя все свободные частицы в твердый кирпич. Теперь мы можем выращивать строительные материалы элегантно, как природа создает коралловый риф. И эти биообработанные кирпичи почти в три раза прочнее бетонных блоков. В отличие от традиционного цементного производства, такие кирпичи сохраняют больше углерода, чем выделяют. Так что, если бы мы могли заменить 1,2 трлн обожженных кирпичей, которые производятся каждый год, биофабрикатными кирпичами, мы могли бы сократить выбросы CO2 на 800 млн тонн ежегодно.

Помимо выращивания материалов с живыми организмами, мы начинаем разрабатывать продукты, способствующие их росту. И это происходит из-за осознания того, что та самая вещь, которую мы пытались изолировать — жизнь — на самом деле может быть нашим величайшим соавтором. С этой целью мы изучаем все способы выращивания здоровых микробов в наших собственных экосистемах. Прекрасным примером этого являются архитекторы, которые представляют, что обшивка здания функционирует как кора дерева. Но не как косметический зеленый слой. Они проектируют архитектурный облик, как носителя для развивающейся экологии. Эти экстерьеры приглашают к жизни.

Если бы мы применили ту же энергию, которую в настоящее время применяем для подавления форм жизни, к культивированию жизни, мы превратили бы негативный образ городских джунглей в тот, который буквально воплощает процветающую, живую экосистему. Активно поощряя поверхностное взаимодействие со здоровыми микробами, мы могли бы улучшить пассивный климат-контроль, управление ливневыми водами и даже сократить выбросы CO2 за счет снижения энергии, используемой для обогрева или охлаждения наших зданий.

Мы только начинаем осознавать потенциал технологий, основанных на природе. Упаковка, мода, обувь, мебель, строительство — биофабрикатные продукты можно выращивать рядом с центрами спроса, с местными ресурсами, на меньшем количестве земли, с меньшим количеством затрат энергии и даже с использованием потоков промышленных отходов.

Раньше считалось, что инструменты биотехнологии являются прерогативой мощных многонациональных химических и биотехнологических компаний. В прошлом веке мы ожидали, что материальные инновации придут от таких компаний, как DuPont, Dow, BASF. Но материальная революция XXI века возглавляется стартапами с небольшими командами и ограниченным капиталом. И, кстати, не все их основатели имеют научные степени. Среди них художники, архитекторы и дизайнеры. Более миллиарда долларов уже вложено в стартапы по производству биотехнологических потребительских товаров.

Думаю, что биофабрики — это единственный вариант нашего будущего. От куртки, которую вы носите, до стула, на котором вы сидите и дома, в котором вы живете — материальный мир не должен ставить под угрозу ваше здоровье или здоровье нашей планеты. Если материалы не могут быть переработаны или естественным образом компостированы в домашних условиях, мы должны отказаться от них. Нам нужна материальная революция и нужна она уже сейчас!".

Читайте также: История бутерброда: Как противники могут стать союзниками

Источник