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你的問題,大自然知道最好的策略


白蟻、駱駝、蝸牛生活在嚴竣的沙漠型氣候中,為什麼不需要空調就能調節溫度?大自然演化出許多極具效率的構造與機制,讓人類模仿學習如何以更有效率的方式達成目的。因此,仿生設計也成為了循環經濟的重要策略工具。

2019年,全台平均溫度又破新高!在日益炎熱的氣候下,冷氣需求攀升,但另一方面,冷氣的耗能又更加遽全球暖化,造成惡性循環。

根據工研院的統計,許多家庭在夏日的冷氣用電量佔家庭用電總量的比例甚至高達47%!各家冷氣廠商不斷在冷氣效能及冷媒技術上做創新,但事實卻是,台灣的空調耗電量仍然持續上升。我們的創新,顯然無法因應我們所面對的巨大挑戰。

反觀在大自然裡,充斥著許多令人驚奇的案例。舉例來說,炎熱的非洲沙漠,白天可達攝氏60至80度,夜間卻可降至10度以下,在這樣的劇烈溫差之下,白蟻窩沒有裝任何一台空調,卻能在維持26℃的溫度。原因何在?

白蟻窩充滿小孔,為的是調節溫度與氣壓的平衡。(termite-mound-XPLORE – OUT & ABOUT提供)

白蟻窩不需要冷氣機,卻能維持26℃?

熱空氣上升,冷空氣下降,是小學課本裡都有教的自然原理。

白蟻是天生的建築師,更將這個自然現象運用到極致,蟻穴構造是由無數微小的蟻道連接周遭環境,因應室外溫度精密調整對流系統,使室內溫度保持平穩。

近代第一座模仿白蟻窩興建的建築物,是位在辛巴威首都哈拉雷(Harare)的「東門購物中心」(Eastgate)。這棟建築仿效蟻穴對流的方式,平衡內部溫度,所以不需要昂貴的空調設備,購物中心的營運支出因此得以降低10至15%。

不僅非洲,身處亞熱帶的台灣,同樣也面臨氣候炎熱的難題。

位在高雄的地球公民基金會總部,同樣以近似白蟻窩的原理,引入空氣到陽台,經過過濾及除濕後才導入室內。更在西曬面做玻璃隔牆,將在辦公室循環後的冷空氣在其中停留,成為能夠降溫隔熱的空氣隔層,大幅降低耗能,真正達到不開冷氣,在炎夏也能讓辦公室降溫。

問對問題,才有真正的循環經濟創新

當企業研發吹出冷空氣的機器,他們會得到一台冷氣機。但大自然的生物並不會問「如何設計一台冷氣機?」相反的,他們會問「如何調節溫度?」

調節溫度的手法千百種,白蟻用蟻道控制室溫;斑馬用黑白條紋產生微氣旋藉以帶走高溫;駱駝透過鼻腔血液流動,呼出的空氣能在白天帶走熱能、黑夜防止溫度散失;沙漠蝸牛利用蝸殼高反射與低傳導的特質隔熱等等。這些動物都各自因應生活環境與不同的手邊資源,使用了不同的手法。

駱駝鼻腔除了調節溫度,也有保持濕度的功能,在鼻腔周圍的縫隙,可讓呼吸時散逸的水氣凝結累積,再流回口腔。(Sarfraz ali Shaikh on Unsplash提供)

一家製造銷售冷氣機的企業,為了要在激烈競爭的市場中提升獲利,就要用更多的資源,製造更多的產品,最後也形成了更多的廢棄物,這就是所謂「線性經濟」的窠臼。

相反的,思考如何提供客戶「調節溫度」服務的公司,卻有機會創造價值,在一片紅海的競爭中脫穎而出。因為他們的視野並不侷限在單一產品,而能放膽與不同創新方式及不同供應鏈,共同創造價值。

在循環經濟裡,提供服務的企業能夠用更少的資源,創造更多的價值及差異化,在資源日漸稀缺的世界裡更能取得先機。不依賴耗用資源以製造更多產品才能獲利的模式,才能徹底翻轉「製造-使用-丟棄」所產生的環境破壞。

從38億歲的大自然裡面找答案

在2019亞太循環經濟論壇之中,台灣仿生科技發展協會秘書長江佳純指出,「大自然演化了38億年,經歷了各式極端環境,能夠存活下來的物種僅有1.2%。」人類存在地球只有20萬年,如果將地球歷史以一年來換算,只有24分鐘。

對於這些演化數億年物種的智慧,人類又了解了多少?

將「向大自然學設計」轉化為有系統的知識及方法,被稱做「仿生學」(Biomimicry),是由美國仿生協會(Biomimicry Institute)所開創。

在仿生學中,訂定「適當的問題」,並選擇適切的「功能」,就決定了創新的高度。

例如,我們需要的,究竟是「寶特瓶」,還是「運輸水的服務」?我們需要的是堅硬無比的帽盔,還是讓頭部不受到劇烈衝擊的方法?我們需要的是黏膠,還是將地毯附著在地板上的方式?我們需要的是包裝袋,還是可以乾燥保存食物的方法?我們需要定期進行外牆清洗,還是髒污不會沾附的牆面

Skipping Rocks Lab設計的無污染、環保且可以吃的「水球」Ooho,顛覆喝水的方式。(Ooho提供)

問對問題後,下一步,才是找尋適當的「生物策略」。

尋求仿生的策略,可以到大自然中待上一陣子。感謝現代網絡資訊的流通,動一動手指,便能讓自己徜徉在「仿生知識」的汪洋中。

Ask Nature這一套線上智庫由仿生協會研發,將超過1500種生物的策略轉譯成為人類設計的方法。舉凡移動、儲存、製造、分解、維繫社群、處理資訊等功能,都能找到相應的策略,協助激發創新的想像。

在台灣,興藝峰仿生農法,模仿雨林用多樣性種植,有效運用陽光及空間;模仿人體皮膚與血液輸送的方式,創造地下濕潤表面乾燥的環境,強化蒸散作用,高效種植蔬果,不使用化肥,還降低蟲害。也有新創企業樂土,運用人體皮膚排汗的原理,成功運用水庫淤泥中斥水的特性,結合水泥砂漿,研發成一種會呼吸的建材!

天癒仿生農法系統(AgriDragon Biomimicry Farming System)從大自然中找答案,以療癒替代干預。

(圖片:穠研薪藝提供)

大自然的智慧運行38億年,生態系如此生生不息,而人類的經濟系統也應該如此。當前人類發展的策略中,符合生物策略的比率僅佔12%,剩餘的88%正等待著我們向大自然學習。面對線性經濟產生的重大危機與挑戰,仿生設計指引了我們一條實踐循環經濟、與自然共生共存的方式。

本文同步刊登於天下雜誌循環經濟專欄(標題為:為什麼沙漠裡的動物不怕熱?斑馬的黑白條紋竟有自帶空調的效果

延伸閱讀:

「亞太循環經濟論壇」循環材料與設計場次 仿生設計思考與研發方法學介紹 《啟動循環經濟》:仿生設計 X 設計思考 2018年金點設計獎:Nature Knows 自然知道

#仿生 #材料選擇 #產品設計

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