Luonnon innovaatiot avuksi

Biomimeettisen suunnittelun tavoitteena on parantaa tehokkuutta, elämänlaatua ja sosiaalista kanssakäymistä ympäristöystävällisten ratkaisujen avulla.
Luonnon inspiroimia innovaatioita syntyy etenkin synteettisen biologian,
materiaaliteknologian, arkkitehtuurin ja uusiutuvan energian aloilla.

Biomimeettinen suunnittelu eli luonnon mekanismien ja järjestelmien mallintaminen teknologian keinoin tapahtuu hitaasti. Luonto on testannut ja hionut parhaita toimintatapoja miljoonien vuosien ajan, joten ”koodien murtaminen” ei käy käden käänteessä.
Toisin kuin teollisessa tuotannossa, luonnossa toiminnot turvataan mahdollisimman tehokkaasti materiaaleja säästäen ja energiankäyttö optimoiden, sillä luonnolla ei ole varaa tuhlailuun. On myös muistettava, että luonnon monimuotoisuus tarjoaa useita ratkaisuja samaan ongelmaan kuten talvesta ja kylmyydestä selviämiseen. Lehtipuut pudottavat lehtensä syksyllä, hidastavat elintoimintojaan ja varastoivat ravinteet juuriin. Elämistä karhut keräävät vararavintoa kehoonsa ja säästävät energiaa vaipumalla talviuneen. Siilit ja monet muut tasalämpöiset eläimet hidastavat aineenvaihduntaansa horrostamalla, kun liskot ja muut vaihtolämpöiset vaipuvat kylmänhorrokseen, jossa niiden ruumiinlämpö laskee jopa nollan alapuolelle ja elintoiminnot lähes pysähtyvät. Linnuista hyöteissyöjät muuttavat lämpimämmille seuduille.
Biomimeettinen suunnittelu jäljitteleekin luontoa kysymyksenasettelusta lähtien. Tilannetta lähdetään tarkastelemaan luonnon valmiiden ratkaisumallien pohjalta. Lähtökohtana ei siis ole, ”miten asuinrakennukset saadaan eristettyä mahdollisimman tehokkaasti?” vaan ”miten vaikkapa porot ovat hoitaneet eristyksen?” Vastauksen löytäminen ja sovelluksen keksiminen on parhaimmillaan pitkän tutkimuksen ja monivaiheisen tuotekehittelun lopputulos.
Esimerkiksi monia toimintoja suorittavien jäkälien, etenkin runkokehräjäkälän (Lecanora conizaeoides) ominaisuuksista olisi paljon opittavaa. Ne ovat mestareita tekemään yhteistyötä, käyttämään voimavarat tehokkaasti hyväkseen ja hyödyntämään paikallisuuden periaatetta. Jäkälistä voisi kenties ottaa oppia myös rakennusten kosteusteknisten ongelmien ratkaisemiseksi. Sienestä ja mikroskooppisesta viherlevästä tai syanobakteereista koostuvat jäkälät ovat yhtenä organismina eläviä kaksoiseliöitä. Jäkälän sekovarren viherlevä-ja/tai bakteeriosakas huolehtii yhteyttämisestä, ja sieni estää puolestaan leviä kuivumiselta, kuumuudelta sekä kuljettaa niille mineraaleja kasvualustasta. Puiden rungoilla elävän runkokehräjäkälän karhea ja epätasainen pinta muodostuu eri korkuisista kerrostumista, joista osa on hydrofobisia. Vettähylkivien aineiden ansiosta vesi jää pisaroiksi pintarakenteiden harjanteille, mutta ilma pääsee kiertämään jäkälän leväosiin.
Jäkälät toimivat kuin vettähylkivä pinta, jonka rakennetta jäljittelemällä saattaisi olla mahdollista kehittäää vesitiivis, mutta hengittävä materiaali rakennuksen vaippaosien valmistamiseksi. Lisäksi jäkälät pystyvät fotosynteesiin jopa sateella. Tämä ominaisuus tekee niistä mielenkiintoisia tutkimuskohteita ohuiden ja saasteettomien pinnoitusmateriaalien kehittämiseksi aurinkokennoihin, jotta niistä saataisiin tehokkaampia tuottamaan sähköä myös pilvisinä ja sateisina päivinä.
Luonnon kiertokulussa kaikki on yhteydessä toisiinsa ja usein optimaalinen toiminta saavutetaan monien prosessien verkostona, joka usein unohtuu teollisessa suunnittelussa. Monimuotoisen järjestelmän jäsenet reagoivat eri tavoin häiriöihin, joka parantaa kestävyyttä ja tuottaa innovaatioita. Jos yksi tekijä putoaa pois pelistä, muut täyttävät aukon ja mukautuvat uuteen tehtävään. Näinhän toimivat muun muassa ihmisen aivot. Eri alueet toimivat yhteistyössä keskenään ja plastisen mukautumiskyvyn ansiosta ottavat tarvittaessa toistensa tehtäviä esimerkiksi onnettomuuden seurauksena. Sen sijaan homogeenisissa järjestelmissä, kuten vieraista lajeista koostuvissa metsissä, metsäpalot ja myrskyt aiheuttavat suuremmalla todennäköisyydellä laajamittaista tuhoa ja ongelmia kuin kotoperäisistä lajeista muodostuvassa sekametsässä.

Lue lisää Rakennusmaailman numerosta 1/15.