Biomimicry
- Et interview med Janine Benyus

Bragt i Samvirke nov. 2002

Kevlar er et af de stærkeste materialer vi kan fremstille. Men det er krævende at producere. Man opvarmer olie til flere hundrede graders varme, og under et enormt tryk i et særligt bad af svovlsyre er det muligt at trække olien ud i lange fibre. Til gengæld bliver materialet så stærkt, at det kan holde i 20.000 år på en losseplads.
Alligevel overgås Kevlar mageligt af ganske almindeligt spindelvæv. Edderkoppens silketråd er fem gange stærkere end stål og ekstremt elastisk. Men fremstillingsprocessen er unægteligt mere afdæmpet Silken fremstilles ved normale temperaturer og ved lavt tryk i maven på en edderkop, der bruger fluer som råmateriale. Der er ingen giftige affaldsstoffer, og spindet er fuldstændig nedbrydeligt.
Hvad nu hvis man kunne aflure edderkoppen og bruge dens metode til at skabe fantastiske materialer - uden at forurene og med et minimalt brug af energi og sjældne råmaterialer?

Naturen rummer talløse eksempler på løsninger og materialer, der langt overgår menneskeskabt højteknologi. Vi er omgivet af systemer der er mere avancerede end noget forskerne kan opbygge - men vi lægger dårligt mærke til det. Vi er ikke vant til at tænke på biologi og levende organismer som modeller for teknologisk udvikling.

Der er masser at lære: Planters blade kan være inspiration for mere effektive solfangere. Den måde celler kan aflæse og kopiere arvemassens enorme mængde af information kan være en model for fremtidige bittesmå computere. Og når spætten kan holde til at hamre hul i træer med sit næb er der måske værdifuld viden at hente for konstruktører af styrthjelme.

Det er eksempler på helt andre måder at skabe teknologi på end den ingeniørerne sædvanligvis benytter, og de beviser, at det er muligt at skabe materialer og processer, der er langt mere effektive og elegante end det vi formår idag. Til overflod viser naturens eksempler også, at avanceret teknologi og bæredygtighed kan være to sider af samme sag.

Man bruger ofte ordet "bio-mimetic" for at beskrive teknologier og systemer, der efterligner løsninger fra naturen.
Velcro er et eksempel det. Opfinderen fik ideen ved at studere de små kroge på de frø-burrer, som satte sig fast i hans hunds pels. Eiffeltårnet er et andet eksempel. Ingeniøren bag tårnet, Gustave Eiffel, brugte observationer fra knogler og fra planters stilke for at skabe en stærk og stabil konstruktion med så lidt materiale som muligt.

I fabrikkens dybe, stille ro

I de senere år er forskerne begyndt at få øjnene op for de løsninger, der ligger lige for næsen af dem. Moderne teknologi er efterhånden så kompleks og de dele man arbejder med er så små, at nogle systemer begynder at minde mere om noget man kender fra biologien end fra ingeniørernes sædvanlige mekaniske formler.
Bioteknologi, intelligente computere, nanoteknologi og styring af enorme globale systemer er nogle af de vigtigste teknologier i de kommende år, og hvis man følger lidt med i udviklingen af dem, er det slående, hvor ofte forskerne bruger begreber fra biologien til at forstå og forklare det, de arbejder med. Man taler for eksempel om at systemer skal være "intelligente", at de skal kunne "tage ved lære", og om at de bedste løsninger kan opstå når teknologier konkurrerer om at være bedst egnede.

Janine Benyus, en amerikansk skovbrugsekspert, udgav i 1997 bogen "Biomimicry", som er blevet lidt af en bibel på området.
Bogen gennemgår hvordan der på områder som energi og elektricitet, computere, landbrug, nye materialer og medicin arbejdes på at kopiere løsninger fra biologien. Hun beskriver hvordan en bedre forståelse af spillereglerne i naturens verden kunne være en måde at sikre mennesker et bekvemt liv uden at sætte miljøet over styr.
Det ville være en verden præget af teknologier der var skabt efter en helt anden logik end den vi kender fra industrialismen.

"Prøv at forestille dig at gå igennem en skov", siger Janine Benyus: "Egentlig er skoven en stor kemisk fabrik. Der opbygges cellulose til træer og knogler til dyr, der omsættes energi fra sollyset, vand fordeles gennem kilometervis af netværker, der er fuld gang i omsætningen, men det hele foregår i stilhed. Man behøver ikke at gå med beskyttelsesgrej.
På industriens fabrikker, derimod, varmer vi ting op, vi skærer og presser og behandler med kemikalier, og undervejs skaber vi larm og affald. I naturen er der ikke affald for alt hænger sammen. Et blad falder ikke af et træ uden at nogen bemærker det og spiser det".

Påfugle-lak

Fra science fiction film har de fleste af os en forestilling om fremtiden som en verden af glas og stål, med robotter og super-strømlinede flyvende biler. For Janine Benyus ser fremtidens højteknologiske byer helt anderledes ud.

Benyus forestiller sig bygninger, der fungerer som en slags organismer. Deres overflade kan samle sollys, og de vil have en form for rodnet, så de kan trække vand til sig fra undergrunden, og filtrere det inden det blev sluppet ud igen. Husene ville være helt forskellige fra egn til egn, så de passede nøje til vejret og de materialer der findes lokalt.
Benyus forestiller sig at bilerne kunne have karrosserier af et materiale, der var opbygget ligesom muslingeskaller. Muslingeskaller er opbygget i tynde lag, hvor hårdt og blødt materiale veksler med hinanden. Derfor er det meget stærkt overfor påvirkninger og skulle der endelig gå hul, så breder revnen sig ikke.
I stedet for at male bilen, kunne man pynte den på samme måde, som påfugle får farve på deres fantastiske halefjer. Fjerene er egentlig bare brune, men de yderste lag af fjeren har en struktur, der bryder lyset, og det er på den måde, at de klare og glinsende farver opstår.

Meget tyder på at biler i fremtiden vil blive drevet af såkaldte "brændselsceller". Brændselsceller kan bruge mange slags brændstof, men det ideele, rent miljømæssigt, ville være brint. Når brint forbrændes er det eneste affaldsprodukt vanddamp. Problemet er imidlertid at producere brint nok til alverdens biler. Brint fremstilles ved at spalte vand, og den process kræver lige så meget energi, som der frigives igen, når man brænder brinten. Hvis man bruger olie eller kul til at producere brinten er man altså lige vidt, rent miljømæssigt. I stedet forestiller Janine Benyus sig, at man aflurer den samme metode som ethvert lille blad i naturen bruger når den spalter vand ved hjælp af sollys for at kunne vokse - det, der kaldes fotosyntese.

Bæredygtigheden

For Janine Benyus er bio-mimetics ikke mindst en vej væk fra et truende økologisk sammenbrud. Der er hårdt brug for teknologiske løsninger der ikke belaster jordens ressourcer yderligere, men som tværtimod kan hjælpe til at genopbygge de ødelæggelser der er sket på grund af menneskehedens hårdhændede metoder over naturgrundlaget, mener Benyus.
Hun illustrerer det med endnu et biologisk eksempel:
"Når man rydder et stykke jord, så er de første planter der gror ukrudt og et-årige planter. De vokser hurtigt, men de er kortlivede. Deres rodnet er ret lille, i stedet bruger de kræfterne på at producere nye frø, så de kan sprede sig til det næste bare stykke jord. Sådan har vi mennesker levet hidtil. Vi har brugt ressourcerne der hvor vi var, og så er vi rykket videre til det næste smørhul. Men nu er vilkårene forandret, der er ikke flere nye steder at tage videre til. Vi er nødt til at leve efter en anden model, på en måde der minder mere om en gammel skov. Skoven er mere sat og stabil, de mange planter og dyr har sammen fundet en balance, der er holdbar over lang tid. Det handler ikke længere bare om vækst, men om udvikling".



Kan pingviner og grankogler give bedre overtøj?
Pingviners fjerdragt er ekstremt god til at isolere mod kulde. Ligesom pels fungerer det ved at dragten holder på luften. Pingviner lever af at dykke efter fisk, og med alt det luft fjerene holder på, skulle man tro at pingvinerne ville flyde ovenpå vandet. Når pingvinen dykker, sker der imidlertid det, at luften presses ud af fjerdragten, så den bliver ganske tynd og strømlinet.
Det enestående er, at når pingvinen kommer op af vandet igen, skal fjerdragten omgående kunne pustes op, for eller kan pingvinen ikke overleve i temperaturer, der gerne ligger på 20 graders frost eller lavere.
Det viser sig at pingviners fjer består af masser af små kroge - lidt i stil med dem man kan se på velcro. Krogene gør, at fjerene ikke kan glide frem og tilbage i forhold til hinanden. Når de bliver presset sammen på grund af vandets tryk, bliver de små kroge bøjet. Når pingvinen er oppe af vandet forsvinder trykket og så fungerer de som fjedre, der øjeblikket puster fjerdragten op til normal størrelse.
Det britiske forsvar undersøger om man skabe bedre uniformer og specialdragter ved at bruge materialer der fungerer på samme måde. I samme forbindelse arbejder man også på at efterligne grankogler.
Når grankogler er umodne og sidder på træerne er de faste og lukkede, men når de modnes og falder på jorden åbner de sig, så frøene kan frigives. Det fungerer på den måde at koglens skæl består af to lag materialer, der reagerer forskelligt på fugtighed. Når koglen falder ned, tørrer den ind, og så bøjer skællene, fordi det ene lag udvider sig mere end det andet.
Det britiske forsvar undersøger om det princip kan bruges til at skabe tøj der består af massevis af små flapper, der åbner sig, når man sveder og lukker sig igen, når huden ikke længere er fugtig.


Gedemælk med spindelvæv
Edderkoppespind er et fantastisk materiale, og hvis det kunne fremstilles i store mængder ville det være egnet i et utal af sammenhænge - lige fra strenge på tennisketchere, kirurgisk tråd til faldskærmsliner. Silkeorme kan man opdrætte millioner af, men edderkopper er enspændere og for krigeriske af natur.
I stedet har et canadisk firma fundet det gen, der gør edderkoppen i stand til at producere sit spind. Genet har man indsat i yveret på geder, med det resultat at gedernes mælk nu indeholder det materiale edderkoppespind består af. Selskabet har desuden udviklet avancerede maskiner, der kan efterligne den helt specielle måde edderkoppen strækker tråden for at spinde den. Faktisk har bearbejdningen af tråden vist sig at have lige så stor betydning for trådens egenskaber som selve materialet.
Endnu er det ikke lykkes at fremstille tråde, der er ligeså stærke som dem, virkelige edderkopper spinder. Hvis det lykkes, vil en af de første store kunder være det amerikanske forsvar, der har planer om at bruge edderkoppespind til en ny type skudsikre veste.

Brugen af gensplejsning er kontroversiel blandt dem, der interesserer sig for bio-mimetics. Professor George Jeronimidis, der leder instituttet for bio-mimetics ved det engelske Reading university mener, at man kan bruge biologien som en inspiration og en kilde til løsninger. Men for ham er der intet i vejen for at udnytte den viden i helt andre sammenhænge og med helt andre teknologier end dem, man finder i naturen.
For Janine Benyus derimod, er gensplejsning direkte imod bio-mimetic tankegangen. For hende er ideen netop at lære af naturen - og det indebærer også at man holder sig fra teknologier og løsninger som IKKE forekommer naturligt. Når teknologien ikke anvendes i naturen, er det efter Benyus' mening et fingerpeg om, at der er for store bivirkninger og risici ved det.


Maling med hår i
Hvordan holder blade og blomster sig så rene? Det spørgsmål undersøgte forskere fra universitetet i Bonn. På forhånd skulle man forvente at de blade, der havde den glatteste overflade ville være bedst til at holde sig rene, men det viste sig at være omvendt. Den hvide lotus blomst har altid kridhvide blade, men når man ser på bladene under mikroskop viser det sig at overfladen er dækket af bittesmå hår eller nåle. Når der falder støv på bladet vil det hænge fast på spidsen af nålene, og derfor bliver det meget let vasket væk, når en regndråbe ruller ned over det.
Den effekt har man døbt "lotus-effekten", og forskerne har nu brugt deres opdagelse til at udvikle en type facademaling til huse, der bedre kan holde sig ren end normal maling. Det sælges i Tyskland under mærket "Lotusan", og der gives 5 års garanti for at facaden holder sig rent uden spuling. Man arbejder også på at udvikle maling til biler efter samme princip.

Badedragten med skæl fra hajer
Hajens skind er meget ru, faktisk kan tørret hajskind bruges som sandpapir. Skindet er dækket små V-formede forhøjninger af samme materiale som hajens tænder. Den ru overflade giver en betydelig mindre modstand når hajen glider gennem vandet, og derfor kan hajen svømme hurtigere og mere effektivt.
Ud fra det princip har svømmetøjsfabrikanten Speedo udviklet en speciel dragt til konkurrencesvømmere. Ved OL i Sydney blev 27 af de 33 guldmedaljer i svømning vundet af svømmere i den nye dragt.
Samme princip har også vist sig at kunne bruges til at formindske luftmodstanden på fly.

Læs mere om biomimetics på temasiden her på websitet ved at klikke her