Biomimikrija – problēmas pārnešana dabā
Biomimikrija ir dabas procesu imitēšana, lai risinātu inženiertehniskas problēmas. Paralēlie pētniecības virzieni šai jomai ir mikrobioloģijā, bioloģijā un inženiertehniskajās zinātnēs.
"Eiropas zaļais kurss nosaka ambiciozus mērķus – dekarbonizācija, atbrīvoties no oglekļa dioksīda ekonomikā, ēku būvniecībā un uzturēšanā. Mums ir jādomā arvien jauni risinājumi, tāpēc biometrijas pieredze mums var iedot citu skatījumu," skaidroja Ruta Vanaga.
Pētniece biomimikriju iedalīja divās pieejās – viena ir problēmas, kura ir atrasta dabā, virzīšana uz risinājumu, otra – noskatot kaut ko interesantu dabā, domāt, kur to varētu izmantot. Definējot to, kas būtu nepieciešams risināt, dabā tiek meklēti līdzīgi paņēmieni, piemēram, augos un dzīvniekos, izpētot to uzbūvi un analizējot, kā to varētu izmantot inženierzinātnēs.
Dabas imitēšana inženierzinātnēs
Viens no šādiem piemēriem ir ēkas, kas saules ietekmē atveras un aizveras, imitējot ziedu uzvedību. Šīs idejas pamatā pētnieki jau vairākus gadus strādā pie tā, lai radītu tādas fasādes sistēmas, kas spētu uzkrāt saules enerģiju.
Kodolā ir enerģijas uzkrājējs, piemēram, parafīns – fāžu pārejas materiāls. Savukārt ārējās čaulas enerģiju var uzkrāt un iegūt ar dažādiem paņēmieniem, tāpēc tika meklēts risinājums, kas gan paātrinātu saules staru uztveršanu, gan brīžos, kad saules enerģija nav pieejama, pasargātu no siltuma zudumiem.
“Kā papildrisinājums tiek pievienots aktīvais elements, kas atveras, kad pieejama saules enerģija, koncentrējot to šajā uzkrājējā. Kad starojums nav pieejams, tas aizveras ciet un pasargā no siltuma zuduma," norādīja Vanaga.
Pētniece skaidroja, ka aktīvie elementi ir viena no aktuālajām tendencēm. Tās ir lāpstiņas, kas atveras un aizveras, imitējot ziedlapiņu sakļaušanos. Pagaidām tas ir plaukstas izmēra prototips.
"Runājot par aktīvām ēku norobežošanas konstrukcijām, sienām un jumtiem, jādomā, kā enerģiju, kas ir pieejama uz vietas, transformēt cilvēku vajadzībām."
Aktīvajiem elementiem pastāv divi varianti – tā ir elektrība vai siltumenerģija, un pētniece skaidroja, ka virzība notiek siltumenerģijas lauciņā.
"Mēs varam nodrošināt termālo komfortu – to enerģiju, kas dienā uzkrāta, šajā fāžu pārejas materiālā, to nakts laikā nododot telpai," skaidroja Vanaga.
Fāžu pārejas materiāla pievienotā vērtība
Fāžu pārejas materiālam ir liela siltumietilpība, Vanaga salīdzināja to ar zināmajām konstrukcijām, kas nozīmē, ja salīdzinātu koka karkasa ēku ar mūra ēku: koka ēka uzsilst un atdziest ātrāk, mūra ēka lēnāk. Fāžu pārejas materiāls ir spējīgs uzkrāt enerģiju līdz noteiktai robežai savā tilpumā, savukārt, enerģiju, kas paliek pāri, var novirzīt, piemēram, karstā ūdens uzsildīšanai. Parafīns kā fāžu pārejas materiāls, šobrīd ir viens no virzieniem, ar kuru tiek strādāts gan apkures, gan dzesēšanas jomā.
"Būtiskākā īpašība ir tā, ka katram fāžu pārejas materiālam ir sava kušanas temperatūra. Kušanas laikā šī temperatūra nepaaugstinās, bet enerģija materiālā tiek uzglabāta," norādīja Vanaga.
Lai nodrošinātu mājsaimniecības vajadzības, kopumā skatoties zemu enerģijas patēriņu ēku būvniecības principus, tie prasa, ka uz dienvidu fasādes vajadzētu izvietot pēc iespējas plašāku stiklojumu, lai ziemā varētu iegūtu saules siltumu. Pētniece skaidroja, ka ne visās ēkās var izvietot šo stiklojumu, tāpēc šis ir tikai papildu risinājums.
Organismu funkcionēšana dabā
Kā vēl viens no fāžu pārejas materiāliem, kas noskatīts dabā un tiek pielietots būvniecībā, ir vaļa ādas imitācija. "Valim zem ādas ir trāna jeb taukvielu slānis, kas darbojas kā enerģijas uzkrājējs,” skaidroja Vanaga.
"Ēkai izmanto vienu fāžu pārejas materiālu, vai kombinē dažādus. Tāpat arī apasIņošanas sistēma notiek pēc vajadzības – asinis tiek dzītas straujāk vai lēnāk, cauri visam slānim vai tikai daļai no slāņa. Tas lielā mērā sasaucas ar pieprasījuma jutīgumu fasādei – kad ir vajadzīga enerģija, tad tiek iedarbināti procesi,” norādīja Vanaga.
"Katra dzīva vienība ir atsevišķa enerģijas vienība. Daba funkcionē no tās saules enerģijas daudzuma, kas ir pieejams uz vietas, pakārtojot tam procesus, kā izdzīvot šajā sistēmā," skaidroja Vanaga.
Problēmu risināšana dabā
Kā problēmas tiek risinātas dabā? Pētniece skaidroja, ka pašā sākumā jautājums tiek bioloģizēts, meklējot risinājumus, piemēram, ja vajag daudz dienas gaismas, tad dabā tiek meklētas caurspīdīgas struktūras, piemēram, putnu spārni, acis, dzīvnieku radīti tīklojumi vai augu struktūras, kas nodrošina saules gaismas caurlaidību.
Biomimikirijas institūts nodarbojas ar šo ideju bankas papildināšanu un radīšanu, kas ir viens no avotiem, kur smelties dažādas idejas.
