打造自我循環(huán)的小世界

付曉鑫

我們使用資源的方式往往很粗暴：先開采，再把資源做成生命周期很短的產(chǎn)品，然后丟棄。但大自然的法則卻不是這樣的：生態(tài)系統(tǒng)中每一種生物的廢棄物，都會轉(zhuǎn)變成另外一種生物的營養(yǎng)來源，絲毫沒有浪費。模仿生態(tài)系統(tǒng)封閉的循環(huán)模式，能夠讓我們的建筑功能變得更加強(qiáng)大，更加貼近自然，與自然更好地融為一體。

從紙板到魚子醬

素以植物大黃和橄欖球隊聞名的威克菲爾德市，即將成為英國第一個出產(chǎn)魚子醬的地方。

里海鱘魚是魚子醬的主要來源，曾被漁業(yè)和偷獵者一度逼至商業(yè)性滅絕的邊緣。現(xiàn)在，來自英格蘭約克郡的環(huán)境組織正積極飼養(yǎng)鱘魚，試圖通過一系列簡單的過程來實現(xiàn)從紙板到魚子醬的轉(zhuǎn)化。

因為威克菲爾德市有許多家商店和餐廳，所以這里有大量可以利用的廢紙板。組織者先從餐廳收集廢紙板，然后將它們碾碎，賣給馬術(shù)中心用作馬匹的墊草。等這些草臟了，他們再負(fù)責(zé)去回收，接著用這些臟的墊草來培育蠕蟲。這樣就可以繁殖出許多蠕蟲，拿這些蠕蟲作為飼料來喂食西伯利亞鱘魚。鱘魚生產(chǎn)魚子醬，魚子醬再賣回餐廳。

這是一個典型的刻意模仿生態(tài)系統(tǒng)的封閉性循環(huán)項目。每種廢料在項目中都擁有自己的價值，就像自然生態(tài)系統(tǒng)中有價值的生物一樣。隨著時間的積累，生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行模式能夠增加生物多樣性、提高生物適應(yīng)性，從而創(chuàng)造更多的可能性，創(chuàng)造出更多的價值。

現(xiàn)代城市的垃圾越來越多，處理它們是令人頭疼的事情。如果每座城市能像“從紙板到魚子醬”項目一樣，適當(dāng)借鑒自然系統(tǒng)的模式，善加利用，就可以變廢為寶，將大問題轉(zhuǎn)變成一種大機(jī)遇。

“莫比烏斯”項目就是這樣一個類似的嘗試。在這個項目中，許多活動都集中在一個溫室里完成。一個活動產(chǎn)生的廢棄物又是另一個活動的原料：溫室餐廳可分解的廢棄物經(jīng)無氧罐處理后，變成熱力和電力重新供給餐廳；污水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)之后，變成干凈水輸入養(yǎng)魚池；餐廳的廚余可投入養(yǎng)魚池作飼料；咖啡廳里不要的咖啡渣可以收集起來作為培植蘑菇的養(yǎng)料；而養(yǎng)魚池的魚和咖啡渣培植的蘑菇又可供餐廳進(jìn)行售賣。

霧姥甲蟲和海水溫室

納米比亞的霧姥甲蟲是沙漠的生物奇跡。盡管沙漠氣候非常惡劣，但是它們憑借一套獨特的收集淡水的方法，仍然能夠頑強(qiáng)地生存下來。

在夜晚，當(dāng)繁星照亮沙漠的天空時，霧姥甲蟲會慢慢爬向沙丘頂端，它那粗糙的黑色外殼會向外散發(fā)出一點兒熱量，但外殼整體溫度仍略低于外界環(huán)境的溫度。接下來，就是等待。當(dāng)海上潮濕的微風(fēng)從沙漠上空拂過，水蒸氣便會變成小小的水滴，凝結(jié)在它漆黑的外殼上。日出前，霧姥甲蟲只要把身體稍微抬高，收集到的水就會順勢流入嘴里。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，霧姥甲蟲外殼的微結(jié)構(gòu)能夠使水的聚集過程變得更加有效。仔細(xì)觀察這類甲蟲的外殼，他們注意到上面有許多小的具有親水性的突起物，可以牢牢地吸住水氣。突起物的親水特性能夠使得它們在捕獲水分子后，特別容易形成細(xì)密的小水珠。數(shù)個突起物上有數(shù)個小水珠。而且，在每個突起物之間還有像蠟一樣的疏水溝槽，幫助每顆小水珠無損地匯聚在一起，流入目的地。因此，即使空氣中只含有極少量的水分，也會有幾顆小水珠可以順著溝槽而下滾入甲蟲的嘴中。這種高效的集水結(jié)構(gòu)將有限資源的使用率發(fā)揮到了極致。

霧姥甲蟲驚人的適應(yīng)能力與人類未來息息相關(guān)，因為沙漠蓄水問題，或者說沙漠有限資源的利用，正是我們未來幾年，或幾十年需要面對并解決的問題。

聰明的建筑師將霧姥甲蟲的智慧應(yīng)用到了干旱沿海地區(qū)的溫室設(shè)計中。

海水溫室被內(nèi)置了蒸發(fā)器。蒸發(fā)器中流動著海水，風(fēng)吹過時就可以帶走蒸發(fā)出來的濕氣，這些濕氣通過冷卻，在溫室后方能夠收集到大量淡水。這個過程和霧姥甲蟲收集淡水的過程類似。溫室里的環(huán)境也因此變得格外涼爽和潮濕，很適合需水不多的植物生長。因為有足夠的淡水來滋潤，所以海水溫室里的植物長得郁郁蔥蔥。

這種“霧姥式”海水溫室收集淡水的效果非常好，以至于獲取的淡水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出室內(nèi)植物所需要的，就連溫室旁的沙漠種子也沾了光，重新煥發(fā)出勃勃生機(jī)。建筑師很快發(fā)現(xiàn)了這一點，他們開始利用額外收集的淡水資源對溫室周圍的環(huán)境進(jìn)行改造，使海水溫室成為了干旱地區(qū)里的一片綠洲。

太陽能技術(shù)與人類未來

模擬自然界中的生物和生態(tài)系統(tǒng)，想辦法將不同技術(shù)融合在一起，可以實現(xiàn)人類和自然的共贏。比如，將太陽能技術(shù)和海水溫室技術(shù)結(jié)合，就可以達(dá)到更好地改善沙漠環(huán)境的效果。集這兩種技術(shù)于一身的撒哈拉造林工程是人造生態(tài)系統(tǒng)的典范：太陽能產(chǎn)生的熱能用來蒸發(fā)大量的海水；海水溫室生成的淡水可以灌溉綠色植物；太陽能大面積的反光鏡下面，是涼爽的遮陰地，可以播種更多的作物。這就是撒哈拉造林工程的生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃。

現(xiàn)在，偏愛向自然學(xué)習(xí)的建筑師正在撒哈拉沙漠的迎風(fēng)處，建造大規(guī)模的海水溫室和太陽能發(fā)電廠。這里，不僅可以收獲電力、淡水和作物，還能獲取鹽類和金屬。因為蒸餾海水的過程中，不同的物質(zhì)在不同階段會析出不同的晶體。

蒸餾海水最先析出的是碳酸鈣，它們像結(jié)痂一樣凝結(jié)在蒸發(fā)架上。等到碳酸鈣厚到一定程度，溫室的工人們會將它們?nèi)∠聛碜龀奢p量級的磚塊。碳酸鈣中的碳源自大氣中的二氧化碳，是從空中“跌落”到海里的碳。

蒸餾海水得到的次級產(chǎn)物是氯化鈉，食鹽的主要成分。它們也可以像碳酸鈣那樣，被做成磚塊。在正常的環(huán)境下，經(jīng)人工處理過的鹽磚是不會溶化的，只有在特別潮濕的環(huán)境下才會出現(xiàn)溶化的情況。而且，用鹽磚制造的房子對人的身體健康有益。據(jù)統(tǒng)計，鹽磚可以使每立方厘米的空氣增加500～700個負(fù)離子，可以有效改善室內(nèi)空氣的質(zhì)量。玻利維亞的鹽巴酒店就是用類似的鹽磚塊堆砌而成的。

而除了碳酸鈣和氯化鈉，還有很多種化合物和金屬都能從海水中分離或提煉出來，比如磷酸鹽。這是可以優(yōu)化沙質(zhì)土壤的好肥料。只要技術(shù)允許，幾乎化學(xué)元素周期表上的元素都可從海水里獲得。但為了提高收益，建筑師會選擇從海水里提煉出具有更高價值的元素，比如制造高性能電池所需要的鋰。

原來，設(shè)立在阿拉伯海灣的海水淡化廠會排出大量廢鹵水，這使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)面臨崩潰。現(xiàn)在，新的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計可以使我們重新利用所有的廢鹵水。蒸餾它們得到鹽類化合物，可以獲取更大的收益。將不同技術(shù)結(jié)合，能把一個急迫的污染問題轉(zhuǎn)變成一個發(fā)展良機(jī)。