• Duurzaam Bouwen
• Green Finance
• Green Office
• Green-IT
• MVO
• P&O
• Marketing
• Duurzaam Produceren
• Duurzaam Inkopen

Duurzaam Produceren

Biomimicry

Ernst-Jan Mul is een industrieel product ontwerper, gespecialiseerd in duurzaam ontwerp bij Bio Inspired Design.

Profiel

1. Wat is biomimicry?

Biomimicry is een methode om duurzame producten, processen en services te ontwikkelen. Het draait om het leren van de natuur, om complexe problemen op te lossen. Het idee is dat na 3,8 miljard jaar evolutie en natuurlijke selectie, de natuur  goede strategieën heeft ontwikkeld om van alles te kunnen doen: vliegen, zwemmen, energie uit de zon halen, etc. Bovendien zijn deze strategieën duurzaam: anders zouden ze tenslotte al niet meer bestaan.

Volgens het biomimicryinstitute (www.biomimicryinstitute.org), kan biomimicry worden toegepast op drie niveaus:

1. Natuur als model
Bestuderen van de werking van mechanismen in de natuur, om deze te kunnen vertalen naar innovatieve producten, processen of services.

2. Natuur als maatstaf
Toepassen van algemene principes die terug te vinden zijn in duurzame, volwassen ecosystemen, om te toetsen of producten, processen en services duurzaam zijn.

3. Natuur als mentor
Herwaarderen van de waarde van de natuur, door er anders naar te kijken: niet met het doel het enkel te gebruiken, maar met het doel er van te kunnen leren.

2. Hoe zien deze niveaus in de praktijk er uit?

Voor niveau 1, natuur als model, ga je bijvoorbeeld voor technische ontwerpproblemen op zoek naar organismen die eenzelfde probleem al met succes hebben opgelost. Er zijn veel voorbeelden te noemen: Om sneller te kunnen zwemmen, werd de huid van een haai bestudeerd (afb. 1). Pigmentloze, kleurrijke textiel is gebaseerd op de vleugels van vlinders, net als energiezuinige kleurendisplays (afb. 2). Efficiënte windturbines zijn gebaseerd op de vinnen van een walvis (afb. 3). Een waterpomp die werkt met verdamping alleen, functioneert net als een boom (afb. 4).

Het toepassen van niveau 2, de natuur als maatstaf, zal gebeuren bij het vergelijken van verschillende bedachte oplossingen: welke gebruikt de meeste principes? Dit is waarschijnlijk de duurzaamste oplossing.
Maar ook daarvoor al, kan je de principes gebruiken: ze helpen bij het bedenken en ontwerpen van oplossingen.
Tot slot kunnen de principes helpen om te kijken in hoeverre bestaande technologieën, services of processen al gebruik maken van de natuurlijke maatstaven. Zo kan je bestaande duurzame ideeën beter herkennen.

Niveau 3, de natuur als mentor,  is in de praktijk minder zichtbaar. Het gaat om een persoonlijke houding, of om een visie van een bedrijf, waarin de natuur wordt gewaardeerd om wat je er van kan leren, in plaats van wat je er van kan gebruiken. Een ander belangrijk punt in deze visie zou het besef zijn dat mensen een onderdeel zijn van de natuur om hen heen. En dat we er afhankelijk van zijn. Met een dergelijke houding of visie, zou duurzaam gedrag de meest logische keuze zijn: wat goed is voor de natuur, is ook goed voor jezelf. Om te weten wat goed is voor de natuur, kan je het beste naar de natuur zelf kijken.

Afb.1. De huid van een haai heeft een microstructuur die wrijving met het water vermindert. Deze structuur kan bijvoorbeeld worden toegepast in zwemkleding of op boten. Foto links: Brian Skerry. Foto rechts: Robert Clark and Rebecca A. Rudolph/American Museum of Natural History
 

Afb. 2. Het is de structuur van de vleugels van vlinders die de kleur van licht verandert. Er zijn geen pigmenten nodig, of verschilllende kleuren LEDjes,  om toch verschillende kleuren te kunnen maken.

 

 

Afb.3 Net als bij de vinnen van een walvis, zitten er op deze baden van een windturbines bultige “tubercles”. Ze helpen de luchtweerstand te verminderen.

 

Afb. 4 Een waterpomp die water pompt en tegelijkertijd zuivert door middel van verdamping, werkt net als een boom: deze haalt water omhoog door verdamping via de bladeren.

 

Afb. 5 Een grote tapijtfabrikant beschouwt haar productiesysteem als een gesloten cirkel: gebruikte tapijten worden omgevormd tot nieuwe. Dit scheelt energie, materiaal, en stimuleert klantenbinding.

3. Wat zijn de ecologische principes waarmee biomimicry werkt?

Binnen biomimicry worden deze “Life’s Principles” genoemd. Ze zijn gebaseerd op de expertise van ecologen, gevormd door jarenlange bestudering van ecosystemen en de organismen die hierin leven. Het lijkt er op dat deze principes keer op keer terug te vinden zijn in ecosystemen die succesvol zichzelf in stand weten te houden.

De principes zijn opgedeeld in twee hoofdgroepen:

- Leven creëert omstandigheden die gunstig zijn voor  de gezondheid en de natuur
Hieronder vallen bekende principes als: efficiënt met energie omgaan, alle materialen recyclen, geen giftige stoffen gebruiken, op basis van water produceren, etc.

- Leven past zich aan en evolueert
Leven reageert continue op zijn omgeving, en past zich hierop aan, zowel op korte (directe) termijn, als op de langere termijn. Bijpassende strategieën zijn: modulariteit, veerkracht en werken met feedback loops.

De eerste hoofdcategorie van principes kom je ook tegen in verschillende andere duurzaamheidstrategieën (bijvoorbeeld design for sustainability, industrial ecology, cradle 2 cradle). De tweede categorie wordt door biomimicry meer naar voren gehaald dan bij andere strategieën, en levert een nieuwe manier op om interessante producten te ontwikkelen. Het benadrukt dat producten aanpasbaar moeten zijn: aan veranderende weersinvloeden bijvoorbeeld, of aan seizoenen, maar ook aan de modegrillen van de consument, technologische ontwikkelen, economische omstandigheden etc.

Als je in een ontwerp al rekening houdt met de veranderlijkheid van de omgeving, levert dit vaak voordelen op voor zowel de producent, als de gebruiker en de omgeving. Een aanpasbaar product scheelt investeringen, blijft langer up-to-date, blijft langer waardevol en interessant voor de gebruiker. Ook werkt het vaak efficiënter, omdat het kan meewerken met de directe omgeving. Daarom verbruikt het vaak minder grondstoffen en energie. Een goede strategie om te overleven dus.

4. Lijkt biomimicry op industrial ecology, en cradle 2 cradle?

Ja, ook die duurzaamheidsgedachten zijn gebaseerd op vergelijkingen met de natuur. Je zou kunnen zeggen dat beiden voortkomen uit typisch “biomimicry-denken”.

Er zijn wel verschillen. Zo werkt biomimicry zowel op het directe product- en technologieniveau , als ook op het grotere industriële systeem daaromheen. Cradle to cradle wordt in de praktijk vaak alleen op individueel productniveau (inclusief de productieprocessen) gebruikt, en industrial ecology juist op grote industriële systemen van meerdere samenwerkende fabrieken.

Daarnaast geeft biomimicry niet alleen een abstracte visie van de ideale werkzijze van een duurzaam systeem: het is ook in staat met concrete voorbeelden te komen hoe een dergelijk systeem eruit zou moeten zien. Waar andere strategieën vooral de juiste doelen stellen, komt biomimicry ook met voorbeelden over hoe je die doelen kunt realiseren.

5. Waar is biomimicry al succesvol toegepast?

Met name op het modelniveau zijn er veel voorbeelden van succesvolle biomimicry: zo zijn er de snelle zwempakken gebaseerd op de structuur van de huid van een haai, of de gestroomlijnde neus van een hogesnelheidstrein die gebaseerd is op de snavel van een ijsvogel; veel producten die beter en efficiënter presteren.

Ook op het tweede niveau, natuur als maatstaf, bestaan er succesvolle voorbeelden. Echter, wel duidelijk in kleinere aantallen. Dit is voorstelbaar, aangezien het een complexe taak is op dit niveau succesvol te zijn: het vereist vaak een grote verandering in de bedrijfsstructuur. Zo ook een omslag in de manier van denken en problemen oplossen binnen een bedrijfscultuur, met als gevolg dat routines worden omgegooid en dat is nooit gemakkelijk.

Een grote tapijttegel fabrikant is het wel geluk. Ze streven naar een zero waste systeem om hun tapijttegels heen. Zo hebben ze bijvoorbeeld de logistiek aangepast: als nieuwe tapijttegels worden gebracht, halen ze de oude weer op. De oude tegels worden weer tot nieuwe omgevormd. Deze oplossing is ook bedrijfsstrategisch duurzaam: de klantrelatie wordt versterkt door de terugkerende service. Iets dat zeker ook een doel is van een succesvol biomimicry project.

6. Dus de natuur biedt alle oplossingen?

Dat gaat wat te ver om te beweren. Als een goede bekende technische oplossing volstaat, dan is er niets mis mee die toe te passen. Mits deze past binnen de kaders van ecologische principes.

Biomimicry geeft daarnaast niet alle antwoorden. Een zeer belangrijk onderdeel van duurzaamheid is namelijk niet goed vertegenwoordigd: het sociale en culturele aspect van duurzaamheid. Hoe kan je inspiratie halen uit de natuur voor een duurzame menselijke cultuur, als deze niet te vergelijken is met dierlijke culturen? Op zich kan je in de ecologische principes aanwijzingen vinden over hoe wij onze samenleving duurzaam kunnen inrichten (zoals werken in symbiotische / samenwerkingsverbanden). Maar menselijk gedrag en cultuur zijn zo complex, dat deze extra aandacht verdienen. Dit kan je bijvoorbeeld  doen door te kijken naar diverse gedragswetenschappen. Mogelijk liggen hier wel antwoorden op de vraag hoe we mensen kunnen motiveren zich duurzaam te gedragen.

7. Hoe is biomimicry interessant voor ontwerpers?

Veel biomimicry-innovaties zijn gebaseerd op jarenlang fundamenteel onderzoek. Terwijl de kracht van een ontwerper ligt in het selecteren en  (her-)combineren van bestaande en net ontwikkelde technologieën. Zo wordt in korte tijd een voor alle partijen (producent, gebruiker, omgeving) relevant en realistisch concept ontwikkeld. Voor ontwerpers moet biomimicry dus niet gaan om het uitvinden van nieuwe technologieën, maar om het ontwikkelen van duurzame totaalconcepten.

Ontwerpers zullen daarom vooral veel hebben aan de Life’s principles, om duurzame concepten te ontwikkelen en te selecteren.
Daarnaast kan er worden gekeken naar de analogie tussen productontwikkeling en de ontwikkeling van organismen. Waarom is een beest precies zoals hij is? Hoe ontstaat zijn vorm? Welke krachten beïnvloeden dit proces? Hoe vindt selectie plaats? En hoe pas ik zulke processen toe tijdens het ontwerpen?

Biomimicry toepassen als ontwerper zal vooral gaan over het passend maken van een product in zijn omgeving. Net als bij organismen, zal een ideaal product ontstaan in de gebruiksomgeving zelf.  Het product moet zich aanpassen aan de aanwezige krachten en wensen van de gebruikers met gebruik  van lokale materialen en energievormen. Het product zal continu reageren op alle veranderingen in die omgeving.

Om dit te bereiken kan vervolgens worden gekeken naar werkingsprincipes in de natuur: hoe haalt een boom energie uit zonlicht? Hoe kan een skelet zich aanpassen aan wisselende krachten?

8. Welke tools bestaan er om biomimicry toe te passen?

Biomimicry is een jonge discipline, die sterk in ontwikkeling is. Er bestaan al enkele goede tools en er komen er steeds meer bij. Hier enkele tools die met name voor ontwerpers interessant zijn:

• Environment scan: met het stellen van de juiste vragen ontstaat een beeld van alle spelers in de omgeving van het product met de grootste invloed op zijn functioneren. Het geeft ook een beeld van mogelijkheden tot samenwerkingsverbanden met deze spelers.
   
• Life’s principles: als een product aan de hand van deze principes is ontwikkeld en geëvalueerd, zou deze duurzaam moeten zijn.
   
• Asknature.org: een database samengesteld door biologen, ecologen en ingenieurs, waarin je in technische termen kan zoeken naar hoe organismen bepaalde functies vervullen.
   
• System’s diagram / connection diagram: een diagram waarin de belangrijkste verbindingen van het product met de omgeving worden getoond, om inzicht te krijgen in de interacties van het product met de omgeving.

9. Voor wie is biomimicry nog meer interessant?

Architecten, ontwerpers, bedrijfskundigen, chemici, natuurkundigen en materiaalkundigen. Eigenlijk kan elke tak van de wetenschap en het bedrijfsleven wel wat leren van de natuur.  Dit kan zowel via directe voorbeelden, als via krachtige metaforen. Biomimicry is daarnaast van nature een multidisciplinaire aangelegenheid met als doel om verschillende disciplines bij elkaar te brengen. Zo ontstaat een completer beeld van oplossingsmogelijkheden voor problemen.

10. Wanneer kies ik voor biomimicry?

Biomimicry is er vooral op gericht om duurzame producten, processen en services te ontwikkelen. Idealiter komt de vraag naar biomimicry voort vanuit de wens een duurzaam product te produceren. Als bedrijf, overheidsinstelling of architectenbureau is dit misschien ook uw doel. Biomimicry kan helpen concrete invulling te geven om dit doel te bereiken.

Echter, ook als duurzaamheid niet het uitgangspunt is, kan biomimicry interessant zijn. Het belooft nieuwe, verassende, en effectieve oplossingen voor producten. Het helpt oude problemen met een frisse blik en op verassende wijze op te lossen.
 

ZOEK! En laat je verrassen

Aanmelden nieuwsbrief