DIZAJN 3.8

Už od nepamäti sa ľudia obracali k prírode, keď hľadali inšpiráciu, radu či nápad. Takmer každý aspekt ľudského pokroku súvisel s pozorovaním a skúmaním prírodných štruktúr a javov. Ľudia, vedení a inšpirovaní prírodnými zákonitosťami, dokázali postaviť chrámy a mosty, vytvoriť geniálne umelecké diela a vynálezy. Mnohí najväčší myslitelia v histórii, ako Leonardo da Vinci, či Albert Einstein, boli inšpirovaní prírodnými systémami, štruktúrami a výtvormi.

Nová kapitola našich dejín sa začala písať s príchodom priemyselnej revolúcie. Odkedy Henry Ford rozbehol pred vyše 100 rokmi svoju prvú výrobnú linku, náš pokrok začala hnať viera vo vlastný rozum. Priemyselná revolúcia vytvorila nový systém pokroku, inovácií, vzorov a výrobkov, ktoré do značnej miery ignorovali, až priam vzdorovali myšlienke, že sme neoddeliteľnou súčasťou prírody. So stále väčším lineárnym pokrokom sme sa začali od prírody vzďaľovať. Chybný predpoklad, že sme niečo viac, vyústil do environmentálnej krízy, v ktorej sa nachádzame.

V priebehu posledných desaťročí viacerí výrobcovia, spoločnosti, dizajnéri a inžinieri začínajú opäť hľadať v prírode odpovede na riešenie niektorých najnáročnejších výziev. Koncom deväťdesiatych rokov japonský priemyselný dizajnér a ekológ Mičiuki Uenohara povedal: „Máme množstvo ‚tepien‘ – ciest, ktoré vedú od ‚srdca‘ – výrobcu a umožňujú výrobkom pretiecť do ‚tela‘ – ekonomiky. Rovnako potrebujeme aj ‚žily‘, ako cesty pre návrat vzácnych surovín späť do ‚srdca‘ tak, aby ich materiály boli znovu očistené a použiteľné, tak ako to prebieha v prírode.“¹

„Pozorujte prírodu a porozumiete všetkému lepšie.“ Albert Einstein

Asi najznámejším novodobým príkladom bio-inšpirácie je vynález suchého zipsu. V roku 1941 si švajčiarsky elektrotechnik George de Mestral po návrate z lovu so psom v Alpách všimol, ako silne sa bodliaky držali na jeho oblečení a aj na srsti jeho psa. Bol zvedavý a rozhodol sa prezrieť si ostne bodliaka pod mikroskopom. Všimol si veľké množstvo malých háčikov. De Mestral bol fascinovaný týmto pozorovaním a chcel preniesť a napodobniť túto schopnosť bodliakov s použitím syntetického materiálu. Dodnes sa suchý zips používa v rôznych variáciách v nespočetnom množstve aplikácií.

Takýchto príkladov, ako je suchý zips alebo vedci pracujúci na vývoji efektívnejších solárnych článkoch spolu s botanikmi, ktorí dokonale chápali fotosyntézu, existovalo viac. Keď Janine Benyus, Američanka so slovenskými koreňmi (jej starý otec sa volal Beneš) –, začala študovať a zbierať príklady inovatívnych nápadov inšpirovaných prírodou, videla vedný odbor, ktorému chýbalo pomenovanie. Dala tomuto procesu navrhovania meno biomimikry. Spopularizovala a opísala ho vo svojej knihe Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. Princíp je jednoduchý: všetko, čo je súčasťou prírody je výsledkom miliárd rokov evolúcie. Všetko bolo optimalizované na prežitie, testované v neľútostných prírodných podmienkach, poveternostných vplyvoch, a osvedčilo sa to. Prežili len tí najlepší s cieľom optimalizovať návrh. Príroda je jedno obrovské laboratórium pre výskum, vývoj a dizajn už 3,8 miliardy rokov a stále sa inovuje. Dizajnérom, architektom, vedcom a inžinierom otvára nový svet umožňujúci im na základe štúdia schopností, štruktúr, tvarov a procesov, ktoré sa vyvinuli v rastlinách a zvieratách, navrhovať lepšie, silnejšie, ekologickejšie a udržateľnejšie výrobky pre náš život a budúcnosť. Na mnohé súčasné problémy našej konzumnej spoločnosti s odpadmi, chemickými procesmi, recykláciou alebo hi-tech materiálmi našla príroda ekologické riešenia už pred miliónmi rokov.

Potom ako vyšla Janine Benyusovej jej kniha, kontaktovali ju veľké rôznorodé spoločnosti, ako Nike, Levi’s, General Mills, North Face. Pýtali sa napríklad, ako im príroda môže pomôcť inovovať, ako v prírode prebiehajú niektoré chemické reakcie, ako vytvoriť nový typ spoja alebo pevnejšieho a zároveň ekologického materiálu, a mnoho ďalších otázok.

V roku 2005 sa Benyus stala spoluzakladateľkou Biomimicry Institute s cieľom poskytnúť dizajnérom prostriedky, ktoré by potrebovali k ďalšiemu štúdiu a porozumeniu biomimetických prírodných princípov. V inštitúte sa rozhodli vytvoriť metodiku, ako sprostredkovať kľúčové informácie efektívnou formou a umožniť dizajnérom rýchlo sa zorientovať a nájsť odpovede na to, ako konkrétne tvary, procesy a funkcie pracujú v prírode. Voľne dostupné „nástroje“ Ask Nature Tool a najnovší Biomimicry 3.8 sú vypracované podľa jednotlivých organizmov a na základe funkčnej evolučnej výhody.

9 princípov biomimikry

1. Príroda funguje na slnečnej energii a vode.
2. Príroda využíva len nevyhnutnú energiu, ktorú potrebuje.
3. Príroda prispôsobuje formu funkcii.
4. Príroda všetko dokonale recykluje.
5. Príroda odmeňuje spoluprácu.
6. Príroda stavia na rozmanitosti.
7. Príroda vyžaduje znalosť miestneho prostredia.
8. Príroda napráva svoje omyly prirodzene a od podstaty.
9. Príroda čerpá silu zo svojich limitov.

Tri typy aplikovania postupov biomimikry

• Prvý kopíruje formu a tvar.
• Druhý kopíruje proces, napríklad fotosyntéza v listoch.
• Tretí typ napodobňuje na princípe ekosystému – napríklad fungovanie mestskej infraštruktúry.

Keď dizajnér aplikuje postupy biomimikry, je dôležité uvedomiť si aj ten fakt, že úplne „doslovné” kopírovanie a napodobňovanie prírodných princípov niekedy zlyhá, ak nechápeme podstatu veci. Najlepším príkladom je lietanie. Keď ľudia začali napodobňovať mávanie krídel vtákov a verili, že sami budú lietať, nikam to neviedlo. Až vtedy, keď pochopili princíp vztlaku, vďaka ktorému sa vtáky udržia vo vzduchu, im detailné štúdie krídel pomohli vylepšiť krídla lietadiel. To znamená, že dizajnér nemusí napodobňovať systém doslovne, ale musí pochopiť princíp, na akom systém v prírode funguje.

Na trhu sa komerčne uplatnilo už veľa úspešných bio-inšpirovaných inovácií. Veterné turbíny fungujú efektívnejšie vďaka húfom rýb a ich pohybu, surfovacie dosky sú lepšie ovládateľné vďaka tvaru plutiev vráskavca ozrutného. O 50 % efektívnejšia LED dióda vďaka svätojánskym muškám, alebo experimentálny automobil Mercedes-Benz – Bionic. Medzi najznámejšie a najinšpiratívnejšie príklady patria napríklad japonské vysokorýchlostné vlaky

Vlaky šinkansen – Japonsko

Zvuk z vysokorýchlostných vlakov môže spôsobovať doslova bolesti hlavy. To je dôvod, prečo je v Japonsku v súčasnosti stanovený pre vlaky limit úrovne hluku, ktorý bol obzvlášť vysoký, keď vlaky šinkansen vychádzali z tunelov. Tlak vzduchu v tuneloch sa hromadil a vo vlnách bolo pri výstupe prednej časti vlaku z tunela počuť zvuk podobný výstrelu z brokovnice, počuteľný do vzdialenosti skoro pol kilometra. Eidži Nakacu, dizajnér pracujúci pre japonskú železničnú spoločnosť, si v roku 1990 vzal za inšpiráciu zobák rybárca strakatého, ktorý pri love rýb nespôsobuje na vode takmer žiadne zvlnenie. Nový dizajn vlakových súprav nielenže vyriešil problém hluku, ale znížil aj spotrebu energie a umožnil dosahovať vlakom ešte väčšie rýchlosti.

Čistý povrch lodí a hygiena v nemocniciach – Sharklet Technologies

Je pozoruhodné, že obrovské žraloky, pohybujúce sa pomaly cez oceán, majú dokonale čistú kožu bez spolucestujúcich vo forme rias, baktérií a rôznych nečistôt. Je to spôsobené jedinečnou štruktúrou ich kože, ktorá je pokrytá mikroskopickými vzormi zvanými dentrikle, ktoré pomáhajú znížiť odpor vody a odpudzujú mikroorganizmy. Vedci z NASA skopírovali tieto vlastnosti a preniesli ich na tenké fólie aplikovateľné na povrch trupu lodí, lietadiel a veterných turbín. Znížili zároveň trenie a šetrili energiu. Sharklet Technologies z Colorada vyrábajú aj materiály určené do nemocníc, reštaurácií a kuchýň, keďže štruktúry zabraňujú množeniu veľkého druhu baktérií.

Značka Speedo si vzala za vzor žraloka. Vytvorili aerodynamické žraločie plavky. Svoj návrh vylepšili ešte o „siluetu” barakudy. Fastskin3 pracujú so stlačením tela, ako je to pri dravých rybách, čo nielenže údajne znižuje odpor vody, ale zvyšuje aj prietok krvi. Na rozdiel od iných oblekov, ktoré absorbujú vodu, Fastskin3 ju odpudzuje, a tak pomáha poháňať plavca. Kompletný výstroj vrátane okuliarov vytvára o 16,6 % menší odpor než jeho konkurencia.

Chrobák zbierajúci vodu

Keď hmla pokrýva ráno púšť, namíbijský chrobák nastavuje svoje telo v smere prúdenia vzduchu. Na krovkách, ktoré majú hydrofóbny povrch, má drobné hrbolčeky, ideálne na vyzrážanie vody. Kvapky vody potom stekajú smerom k jeho ústam. Tento model je jednoducho a ekonomicky reprodukovateľný v komerčnom meradle. Nachádza uplatnenie v suchých oblastiach na zber vody vo forme strešných krytín, stanov a nádob. Za inšpiráciu si ho vzal aj dizajnér Pak Kitae zo Soul National University of Technology a vytvoril „nádobu“ schopnú zbierať vodu z hmly – fľašu na rosu. Ranná rosa kondenzuje na povrchu a tečie do fľaše, ktorá má otvor na pitie.

Náter STO Lotusan paint a samočistiace textílie

Náter je vytvorený na základe štúdia samočistiaceho efektu povrchu listu lotosového kvetu. Takto upravené povrchy majú samočistiace schopnosti. Využíva sa hlavne na fasády budov v architektúre. Iný typ samočistiaceho materiálu – textílie, vyvíja izraelská spoločnosť. Ich materiál je navrhnutý na základe štúdia superhydrofóbnych vlastností vtáčieho peria.

Lepidlo Gecko Feet

Pre gekóny je typická schopnosť behať po hladkých stenách, skle a stropoch. Zdrojom tejto superschopnosti sú milióny mikroskopických chĺpkov na spodnej strane ich nôh. Priľnavosť každého chĺpka je nepatrná, ale výsledný efekt je úžasný. Vedci odhadujú, že chĺpky gekóna by na ploche jednej jeho nohy dokázali uniesť aj viac ako 100 kg. Trik spočíva v tom, že netreba pri lepení vyvinúť žiadny tlak, a to vďaka zmene smeru štetín pri dotyku s povrchom. K prilepeniu dochádza okamžite. Vedci vyvinuli lepivý materiál Gekskin, ktorého index lepenia je taký vysoký, že pás materiálu dokáže udržať takmer 300 kg.

Ornilux Glass: sklo chrániace vtáky

Mnoho druhov pavúkov chytá hmyz do sietí. Je známe, že pavúčie vlákno predstavuje jeden z najpevnejších materiálov na svete. Menej známym faktom je, že pavúčie vlákna odrážajú ultrafialové svetlo, čo umožňuje vtákom vidieť siete a vyhnúť sa im. Nemeckí inžinieri zo spoločnosti Arnold Glas sa rozhodli tento efekt skúmať a replikovať v podobe okennej fólie odrážajúcej UV svetlo tak, že pre ľudí je takmer neviditeľná a zároveň zabráni množstvu kolízií s vtákmi, ktoré sa takmer vždy končia ich uhynutím.

3D soft seat a bionický kov

Čo majú spoločné kreslo a superľahký materiál? Inšpirácia bunkovými štruktúrami s cieľom odľahčiť konštrukciu je snahou mnohých dizajnérov. V podobe kopírovania formy sa to úspešne podarilo belgickej dizajnérke Lilian van Daalovej v jej 3D tlačenom kresle, ktoré si vďaka bunkovým štruktúram zachovalo mäkkosť, pružnosť a zároveň je vyrobené zo 100 % recyklovateľného materiálu. Boeing a HRL Laboratories na základe podobnej inšpirácie ľudskými bunkami vytvorili kovovú penu microlattice, ktorej bol udelený Guinnessov svetový rekord pre najľahší kovový materiál na svete. Celú štruktúru microlattice tvorí 99,99 % vzduchu. Je 100-krát ľahší ako polystyrén.

Farba bez potreby pigmentov?

Mnohé druhy motýľov a aj niektoré vtáky, napríklad páv, nevďačia za svoje farby pigmentom, ale špeciálnym rebrovaným mikroštruktúram, ktoré svetlo na ich povrchu ohýbajú, pohlcujú a odrážajú. Pri prechode medzi týmito štruktúrami sa určité vlnové dĺžky svetla navzájom rušia, zatiaľ čo iné sa zintenzívňujú a odrážajú späť. Špecifická farba, ktorá sa nakoniec prejaví, závisí od tvaru štruktúr a ich vzájomných vzdialeností. Tento objav sa stal základom pre biomimeticky inšpirované LCD displeje Mirasol Displays, ktoré dokážu vytvárať dokonalé farby s využitím minimálneho množstva energie. S podobnými technológiami sa experimentuje aj v textilnom dizajne.

To je len zlomok materiálov, technológií a výrobkov, ktoré si našli úspešne uplatnenie. Náš svet je navrhnutý dokonale. Nápaditý, vynaliezavý, udržateľný, krásny. Príroda je pravou učiteľkou inovácií. Žijeme v ére naliehavej potreby smerujúcej k zmene.

Ako môže biomimikry ovplyvniť novú generáciu dizajnérov?

Príroda je vyvážený ekosystém. Tým, že dizajnéri študujú jej vzory, dokážu nachádzať inovatívne nápady tak, že napodobňujú prírodou overené modely a stratégie prežitia. Biomimikry možno chápať ako jeden z najfascinujúcejších a najpokrokovejších postupov, aký môžu dizajnéri uplatňovať v budúcnosti.

Pretože ide o spôsob ako emulovať prírodné princípy a procesy, biomimikry zaisťuje udržateľnejší a prirodzenejší prístup vytvárania toho, čo môžeme považovať za prirodzený vývoj v materiáloch, technológiách a produktoch. Zaisťuje, že takéto návrhy budú oveľa viac v súlade s prostredím, ktorého takmer 4 miliardy rokov trvajúcu evolúciu sme narušili za necelých 150 rokov priemyselnej a technologickej revolúcie.

Keď opätovne prijmeme fakt, že sme súčasťou evolúcie a prírody, začneme sa opäť učiť a pozerať sa na živé organizmy ako na geniálnych chemikov a vynálezcov, zmení to náš vzťah k prírodnému svetu. Dostaneme sa do polohy študentov, a nie vládcov. Mali by sme sa naučiť vnímať prírodu, ktorá nás obklopuje, ako knižnicu nápadov a nie ako hypermarket, ktorému skôr či neskôr dôjde tovar.

Zuzana Tončíková je dizajnérka. Pôsobí na Katedre dizajnu nábytku a interiéru Technickej univerzity vo Zvolene. Profesionálne sa zameriava na oblasť udržateľnosti v dizajne.

Poznámky

¹BENYUS, J. M.: Innovation Inspired by Nature. Dostupné na https://biomimicry.org