问自然:你如何处理废物?
以下是仿生学研究所Ask Nature收集的策略和产品，灵感来自大自然，以解决21世纪最大的设计挑战。找到全部在这里集合。
这并不美好，但浪费是生活中不可避免的副产品。每一个行动都有一个相等或相反的反应，有时结果是浪费。我们在健康、技术、工程以及几乎所有其他行业所取得的发展使我们的社会得以指数级发展。
虽然这带来了令人难以置信的发现，但世界上许多地方却遭受了这些创新的冲击，不堪重负的废物流和严重的环境污染使它们举步维艰。随着我们社会的某些方面的发展，其他方面正在进一步落后。
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。
大自然是如何将高能效的化学或物理过程转化为能源的管理废物的工作吗?物种如何以更有效的方式处理废物或减少产生的体积?一个物种的垃圾是另一个物种的财富吗?大自然已经开发出了令人难以置信的废物管理系统，从而形成了更健康、更高效的生态系统。在人类的设计中模仿自然的策略可以发现新的解决方法来解决我们面临的废物问题。
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的分离步骤。虽然大多数生化合成方法本身不需要分离步骤，但其他生理过程需要。
一个例子就是过滤血液，过滤掉可能有害的有机和无机物质。水、有用的矿物质、葡萄糖和蛋白质被从有害物质中分离出来，然后再循环回到血液中。如果水和有用的化合物和有害的化合物一起被排出体外，生物就必须每天消耗大量的水和许多克的矿物质来弥补损失。
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。
当肾元首先下沉到肾的深层组织时，排出的大量有用的水又被重新吸收到血液中。肾元的这一部分是它的“亨利循环”的下行分支。The cells lining the descending limb are permeable to water and impermeable to ions. As the limb descends through progressively saltier (hypertonic) regions of the kidney, water in the relatively un-salty (hypotonic) filtrate passively flows out of the nephron's lumen (interior space) and into the surrounding salty tissues via osmosis.
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。主动转运需要能量输入，消耗ATP分子。更多的水也被吸收，所以当滤液作为完全形成的尿液到达膀胱时，它的体积只有早期滤液的1%。
生物创意产品和应用理念
应用程序的想法: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
叶子内的臭氧解毒:植物
发生在植物内部的化学过程是已知的最复杂和最有效的化学过程之一。植物将有毒物质转化为良性产品或有益营养物质的能力，可以为解决当今世界面临的污染问题提供很好的见解。
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。
然而，目前的研究证据表明，许多植物都有办法利用抗氧化化合物抗坏血酸(ASC)或维生素c来对抗臭氧的毒性。研究表明，当臭氧进入叶子的细胞壁时，其中一些会氧化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。
这个反应产生无毒的产品，然后可以被植物细胞管理。这样，在臭氧氧化和破坏植物细胞壁下的质膜敏感分子之前，细胞壁中的ASC是抵御臭氧的第一道防线的一部分。实验研究发现，ASC浓度越高，抗氧化能力越强。
生物创意产品和应用理念
应用程序的想法:了解植物产生ASC的机理以及它分解臭氧的化学过程，可以帮助了解制造商如何生产出更好的空气过滤器，不仅能防止进一步的污染，还能减少现有的污染。
对该战略感兴趣的工业部门:空气净化、污染治理
酶可以分解杀虫剂: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,蜂群健康可能会受到目前使用的许多杀虫剂和蚁群中的螨虫感染的不利影响。
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。
应用程序的想法: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
