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深入自然:系统思维提供灵感

这是摘自点击《自然》报道,由水龟亮绿

生态系统是一个复杂的、复杂的系统,它处理物质、能量和信息,经常在子系统内部和子系统之间循环这些成分。通过进化,自然创造了繁荣的生态系统,优化了材料和能源的使用。

生态系统的一个有价值的特点是它们从纳米到宏观的运作,允许材料和能量在不同的尺度上重复使用和转移。有意地模仿这些关键特征,并和谐地连接社会的工业过程,建筑操作和城市基础设施到自然系统为我们的社会提供了一条通向繁荣和坚韧未来的道路。

选择的策略

循环流

浪费的概念在自然界中并不存在。在生态系统中,被一个生物或群落丢弃的资源被另一个生物或群落利用,形成共生循环流。这发生在从细胞规模(如细菌)到宏观规模(如森林),并可以创造无数的生态位生长。相比之下,人类系统通常会产生大量废物。

然而,工业副产品可以通过形成一种工业共生——在工业之间交换废物和能源作为有价值的商品来最小化。与生物共生相似,个体公司从共享的服务和最终系统中的资源交换中获益,增加利润并显著减少环境影响。

相互依存

生态系统提供了丰富的灵感系统思考。它们也影响和整合我们的人造系统。将人类和自然看作一个更大系统中相互关联的部分,可以让我们评估工业过程、农业、建筑和城市在与我们相对节俭和高效的自然界对手的关系中如何运作。为了评估项目在建成环境中的有效性,Terrapin正在开发Phoebe框架。

出现

在一种被称为“涌现”的现象中,复杂系统的模式和质量是由较小组件之间的相互作用产生的。生态系统表现出许多突现的特性,如自组织和适应,这些特性可以被纳入我们的工程系统,以解决不断变化的文化、技术和社会问题。

生态系统服务是出现的另一个例子,它为我们提供了诸如食物、水、燃料、疾病控制和娱乐等“服务”。为了继续受益于这些服务,人类系统可以寻求恢复生态、Phoebe框架和其他努力来支持生产它们的系统。

现有产品

Kalundborg共生

丹麦Kalundborg工业园区拥有成功的工业共生关系。邻近的工业设施交换资源和能源副产品,因此一个工厂的废物成为其他工厂的原料。目前,这个复杂的系统包括一家发电厂、炼油厂、石膏板制造商、生物燃料生产商、制药企业、养鱼场和养猪场、化肥公司、水泥公司和北欧最大的废水处理厂等。

交换的一些资源包括粉煤灰、水、天然气、肥料和热量。每年,Kalundborg的系统避免排放24万吨二氧化碳和使用8亿加仑水,估计节省1500万美元。Kalundborg共生组织旨在吸引更多寻求减少环境影响和提高利润率的工业合作伙伴。

Eco-Machines

约翰托德生态设计创造了一个经济有效的废水处理系统,它利用湿地生态系统的消化和过滤功能,而不使用危险的化学物质。生态机器系统由一系列水箱和水箱组成,这些水箱和水箱位于温室或人工湿地中。废水通过水生床或人工湿地进行过滤和抛光。这个系统包含了湿地生态系统的所有主要因子(细菌、藻类、蜗牛、真菌、植物、鱼类、蛤蜊)。生态机器根据项目的气候、土地面积和日污水量而变化。

内华达的Ethel M. chocolate工厂安装了一台生态机器来处理所有的工业废水(大约每天32,000加仑),并用过滤后的水来灌溉园林绿化,在节约用水的同时免去了工厂的市政排污费。与传统的处理系统相比,该系统的建造和操作成本更低。

产品在开发中

菲比框架

生态建筑环境框架(“Phoebe框架”或“Phoebe”)是Terrapin开发中的一套工具,它利用基于生态系统的评估来指导建筑和社区的可持续和有弹性的发展。菲比将可持续设计与环境规划、工业生态和恢复生态相结合,在更大的生态背景下评估一个地点。

菲比有三个主要目标:联系人类与自然系统;现场建立生态功能和程序,使建成环境与区域生态系统相协调;并将更大的生态系统影响纳入规划和决策。菲比的优势在于,它不遵循通用标准,而是针对网站面临的挑战量身定制工艺解决方案。

使用Phoebe可以恢复当地的生态系统,减少场地对环境的影响,并为业主和经营者提供机会,通过降低风险、减少资源消耗和改善健康和生产力来节省资金。

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