问自然:你如何处理废物?
以下是从仿生学研究所改编的Ask的策略和产品,灵感来自于大自然性质类别,以应对21世纪最伟大的设计挑战。找出这里完全收集。
这不是很漂亮,但浪费是生活中不可避免的副产品。每一个动作具有相等且相反的反应,有时结果是浪费。我们在卫生,技术,工程和几乎所有其他行业的制造发展使我们的社会成倍推进。
虽然这导致了令人难以置信的发现,世界上的许多地方已经留下了这些创新的冲击,通过负担过重废物流和猖獗的环境污染削弱。随着我们的社会演变的一些方面,其他人都远远地落在后面。
那么,我们如何解决这种不平等呢?我们如何在工业上取得进步的同时,也意识到我们留下的浪费?一如既往,大自然的想法可能就是一张入场券。本集探讨了大自然管理、减少和再利用废物的方式。
如何自然把节能高效的化学或物理方法来管理废物的工作?如何种的浪费更有效的方式处置或减少在第一时间产生的音量?是一个物种的垃圾另一个人的宝藏?大自然已经开发出令人难以置信的系统管理的浪费,从而导致更健康,更高效的生态系统。在人类的设计模仿自然的策略可以发现我们与废弃物挑战的新的解决方案。
肾元分离和循环资源:人肾
工业化学过程往往涉及资源密集型分离步骤。而本身并不需要分离步骤最生化合成方法,其他生理过程做。
一个例子是血液其去除潜在有害的有机和无机材料的过滤。水,以及有益的矿物质,葡萄糖和蛋白质从有害物质中分离并循环回到血流中。如果水和有用的化合物,分别与所述有害化合物排泄沿,生物体将不得不消耗上的常数,每天以回收损失的水加仑和多少克矿物。
肾脏的过滤部分可以看作是几十万到上百万条独立流水线的集合,执行同样复杂的任务。
肾脏的过滤部分可以看作是几十万到上百万条独立流水线的集合,执行同样复杂的任务。这里的装配线是肾元,管状结构,沿其长度有专门的区域。
该排泄的有用的水大量被重新吸收回血液的肾单位第一降入肾的深层组织。肾单位的这一部分是它的降支“亨利氏循环”。衬降支的细胞是可渗透水和不透离子。由于肢体下降穿过肾,水的逐步更咸(高渗的)区域中的相对未咸(低渗的)滤液被动流动的肾单位的内腔(内部空间)并进入通过渗透周围的咸组织进行。
浓缩的滤液然后沿着亨利环的上升肢上行,再通过盐分逐渐减少(渗透力越来越低)的间质区上升回肾脏表面。与下降肢相比,上升肢腔内的细胞可以渗透离子,不透水。滤液中的有用离子通过蛋白质通道沿浓度梯度流向周围的肾组织时被重新吸收,而水则被排除在外。
沿着肾元,蛋白质泵在肾腔和肾细胞之间主动输送有用的离子和物质,反之亦然。主动转运需要通过消耗ATP分子来输入能量。吸收更多的水也是,这样的时候滤液到达膀胱尿液完全成形,它只包含早期滤液的体积的1%。
生物创意产品和应用理念
应用理念:提高化学分离的效率在化学制造和制定过程。将废物流中的有用成分回收到流程的头部或存储以备以后使用。
对该战略感兴趣的工业部门:废物管理
排毒叶内臭氧:植物
称取植物中发生的化学过程是已知的最复杂和高效的化学过程中。植物的转化有毒物质进入良性的产品或有用的营养物质的能力可以给伟大的洞察,帮助当今世界遇到的污染问题。
臭氧(O3)是一种物质,当氮氧化物和被污染空气中的挥发性有机化合物与光子相互作用并在一种称为光解的过程中分解时,就会在对流层(地球大气的最低部分)中聚集。过量臭氧的存在对各种植物和其他生物体仍然是一个巨大的威胁,因为当它与生物组织中的分子发生反应时,会引起氧化损伤。
目前的研究的证据表明,但是,许多植物具有使用称为抗坏血酸(ASC)的抗氧化剂化合物的方式来战斗臭氧的毒性,或维生素C. ASC分子植物质外体,细胞壁的内部水性空间内找到。研究表明,当臭氧通入在叶片的细胞壁,它的一些氧化ASC。
据估计,蜜蜂每年为美国经济提供150亿美元的农业辅助服务。
该反应产生然后可以通过植物细胞来管理产品无毒。这种方式,ASC在细胞壁是针对臭氧防御的第一线的一部分,前臭氧可以氧化和在植物细胞中的底层质膜损坏敏感的分子。实验研究已经发现,ASC的更高浓度与氧化应激更高抗性相关。
生物创意产品和应用理念
应用理念:通过了解其分解臭氧可以提供深入了解制造商如何能产生更好的空气是植物创造ASC机制和化学过程过滤器不仅能防止进一步污染,而且减少现有污染。
对该战略感兴趣的工业部门:空气净化,污染治理
酶分解农药:蜜蜂
据估计,蜜蜂每年为美国经济贡献150亿美元的农业辅助服务(如授粉)。然而,蜂群健康可以通过许多农药被使用,在殖民地螨感染的不利影响。
特别令人感兴趣的是一种被称为tu -fluvalinate的拟除虫菊酯杀虫剂,它对蜜蜂相对无毒,但对许多其他昆虫仍然有效,例如通常感染蜂群的寄生性瓦螨。蜜蜂对tau-fluvalinate的抗性来自于它们特有的酶,这些酶可以催化芳香族环的分解。芳香族环是一种特殊的化合物,在tau-fluvalinate的分子上比在其他种类的拟除虫菊酯分子上更常见。
应用理念:可开发新的拟除虫菊酯杀虫剂,并与P450抑制剂混合使用,以有效对付已产生抗药性的昆虫;或者,在开发新的拟除虫菊酯杀螨剂时,可以考虑蜜蜂的自然抵抗力,这种杀虫剂对螨虫更有害,对蜜蜂的危害更小。
对该战略感兴趣的工业部门:养蜂、农业、生物修复