Algae, the origin of civilization to a sustainable future

藻类的出现,对于地球生命史具有划时代的意义。在大约25亿年前的远古宙,海洋中诞生了蓝绿藻,比起40亿年前太古宙中出现的低等藻类,蓝绿藻多出了能进行光合作用的器官,不仅能为自己提供能量,还能通过制造氧气改善地球大气的成分,为之后地球其他生命的诞生奠定了重要基础。

显然,藻类与碳、氧、光合作用、生命、能量和营养有着密切的循环关系,也与地球气候和生态环境息息相关。在气候危机当下,我们是否能从这种具有古老生命智慧的生物中获得新的启发?

 

 

为了解决人类对石油过度依赖等问题,以藻类为基础的生物质能源一度成为最有潜力的燃料替代品。这种再生能源可以通过燃烧热发电为小规模厂房提供电力,并能把燃烧排放的二氧化碳通过藻类的光合作用再利用,既经济又环保。此外,藻类还能提炼出生物柴油、透过发酵生产纤维素酒精等。

然而,过去几年来,受到全球石油价格等因素影响,这一类生物能源的发展频繁受挫,许多创新生物能源公司纷纷倒闭或转型,关于藻类相关技术的多元化应用和发展仍待进一步探索。

 

 

上周三,在《IDEAT理想家》“IDEATalk”和yehyehyeh创新社“好厅}”共同发起的线上聊天室中,围绕《藻:人类文明到可持续未来》的主题,三位分别来自植本食物、生物科技和生物材料领域的嘉宾为我们带来了各自领域的先锋实践。在可持续植本食物领域,藻类本身强大的繁殖和生存能力不仅能帮助解决世界饥饿问题,还有可能成为新型肉类替代品。植本食薏联合创始人薏雯在直播中为我们分享了藻类对人类健康的益处,创新的烹饪方式以及它对地球环境友好的原因。她认为,对地球和人类都健康的食物,就是“好”食物,而藻类就是其中的一种。藻类发电早已从理论成为了现实,在世界各地,已经有不少藻类供电设备投入使用,为城市的绿色发展助力。生物工程跨学科设计师胡可儿则将蓝藻发电与可穿戴设备结合,打造出了一个由自然与人类共同协作的“电能共生体”,在直播中她介绍了这个项目从研究、实验到落地的过程,并分享了她对生物科技发展趋势的观点和未来远景。

众所周知,时尚行业造成了大量的资源浪费和环境污染,我们要如何通过新材料的创新打破传统的线性模式,重新定义一件服装的生命周期?跨媒介创意设计师杨思嘉(Scarlett Yang)通过对生物材料和数字世界的探索等不同手法,希望能从中获得新的答案,并带领观众真正去探讨可持续未来的相关可能性。

薏雯:

绿色可持续的“超级食物”

植本食薏联合创始人薏雯是一位植本食疗导师,是 SDG2 组织“厨师宣言”倡议的会员。在过去的十年里,薏雯的食品教育者的角色从关注食物和健康,扩展到食物和可持续性,她认为只有地球健康了人类才能健康,我们都有责任利用我们的知识、专长和社会责任来解决可持续生活方式和粮食安全问题。

 

2019年,克诺尔(Knorr)和世界自然基金会(WWF)与众多专家共同发布了一份#Future50Foods报告,罗列出对人类和地球都有益的食物,这些食物分为11类,藻类是其中之一。藻类不仅是一种多功能的厨房调味料,还可以在当地种植,并与传统食物结合,增加营养或制成补充剂。

我相信在厨师、技术和食品教育的帮助下,它有巨大的增长潜力。如果能够开发出扩大生产和提高效率的技术,藻类就有可能被整合到世界各地的食物来源中。

藻类是一种低碳食品。首先,与大豆和牛肉相比,土地利用、二氧化碳排放、水消耗;其次,因为没有茎、根和叶,海藻比陆地植物长得快得多;此外,藻类富含营养,比奶含有更多的钙,比香蕉含有更多的钾,比牛肉含有更多的铁,是具有消炎、解毒功能的低卡路里营养密集的“超级食物”。

 

 

薏雯还为我们分享了藻类在烹饪上的创造力和独特魅力,比独特的如口感可以使其成为肉类的替代品,天然增味剂和鲜味剂,以及可用于天然食用色素等。

自古以来,藻类在中国已经存在了2000多年,具有一定的文化背景。“我是1 / 4的广东人,在新年期间,我母亲娘家总是会有一道“发菜”来代表繁荣昌盛。”但在当地市场和超市,基于藻类的产品仍然缺乏,因此需要更多地教育和推广。“‘好的食物’意味着对人类和自然都有好处。”薏雯表示。

 

我们吃的食物太单一了,世界范围内有大约3万种可食用的植物品种,但我们只吃了150-200种,所以即使在最发达的国家,也有许多人营养不良。

 

胡可儿:

蓝藻发电,人与自然协作的产物

一直以来,人类获取能源的方式对大自然造成了很多的伤害。面对可穿戴设备和物联网设备日益增长的需求,我们可以设计出更环保、更轻、更灵活的电能吗?毕业于同济大学设计创意学院,即将就读于清华大学生物工程与转化医学专业的胡可儿,是一名生物工程跨学科设计师。通过反思人类过去获取能源的方式,并探索关于电能的更多可能性,她带领我们畅想了一个由蓝藻发电带来的可持续未来。

 

 

我们一直把蓝藻水华现象定义为一种有害现象,但胡可儿希望能用一种比较理性和客观的眼光去看待,并从另外一个角度来理解蓝藻水华爆发的原因。在全球变暖的背景下,空气中的二氧化碳含量逐渐升高,导致水体当中的藻类疯狂的繁殖。然而,这会不会是大自然通过蓝藻来吸收二氧化碳,随之排放出氧气来自救的一种方式。受到蓝藻水华的启发,胡可儿试图通过它来解决能源获取的问题。

经过一系列研究和阅读之后,她发现蓝藻在光合作用的过程中会释放电子,产生生物的电能。在同济大学的环境科学与工程学院实验室的帮助之下,她进一步研究了蓝藻的自然机制,以及如何去培育蓝藻,最后经过多次迭代成功制备出了蓝藻的基于蓝藻的柔性发电材料。

 

 

在可穿戴的环境当中,人类的汗液以及其他体液当中包含许多化学能量,比如说氯化钠,然后葡萄糖、磷元素、氮元素等等,它们都可以被一些特定的蓝藻品种吸收,作为生命存活的养分,进而可以通过呼吸作用以及光合作用来释放电能。

 

如果是指那些有生命意识和精神意识的生物的时候,我认为是要考虑到伦理问题的,即使是畜牧业当中的动物。出于对动物的伦理和价值尊严的考虑,我们需要去构建的一个和各生物之间平衡的状态,尽力去寻求一个更大的平衡点。

 

为了在可穿戴的人体环境下更好地获得电能,胡可儿尝试制造一件比较完整的发电可穿戴设备。最后产出的作品“电能共生体”,是一个自然和人类协作的产物,它能够从人体汗液,二氧化碳还有阳光中获取养分,通过光合作用和呼吸作用来释放电能。

但是受限于当前的技术,“电能共生体”要进行量产并成为日常生活的一部分仍面临着许多困难,胡可儿表示:“在作品‘电能共生体’中,不仅仅是蓝藻在起发电作用。电池需要包含阴极、阳极和盐桥等等,里面包含很多结构。所以,要实现量产,除了要突破它作为生物涂料的功能以外,还要同时的去使其他事情也在依附语境下可行,它才能够被工业化生产。”

未来如果有更多的跨学科的工程师、发明家以及设计师共同努力的话,我们是可以加速实现可持续的未来的。

 

杨思嘉:

非物质与生物物质的未来较量

杨思嘉(Scarlett Yang)是一名跨媒介创意设计师,她的设计融汇时尚纺织品、生物材料、和电子工程的跨学科领域。这几年主攻的方向是探讨时装作为一个消耗品,要如何通过改革设计系统重新思考它的生命周期。

 

如果是以可持续为出发点去做虚拟跟数字孪生的话,比如我不用任何的材料,没有材料浪费,没有人工浪费,没有能源浪费,没有剥削,我觉得很重要的一点就是要做到有替代性作用的程度,也就是人们真的会以虚拟孪生去替代物质,减少购买现实产品,到这个程度才能达到一个合理的逻辑。

Scarlett 将自己的工作方向分成三个部分,首先是正在分解的未来,涉及到原材料的一个分解过程,并把分解作为设计理念的一部分;第二部分是制造中的未来,即哪些新的制造手法能利用到这些新材料;第三部分是非物质的未来,也就是如何用虚拟电子技术去模拟生产前、生产中、生产后的材料呈现。

 

 

在圣马丁的毕业作品中,Scarlett通过严谨的科研方法,探讨了如何用海藻结合桑蚕蛋白打造全新的可降解纺织品材料。去年英国的V&A博物馆与 Scarlett合作,用一个简短的纪录片记录了这件作品的制作过程。

2018年底,Scarlett 在荷兰某个生物设计实验室的工作时期,尝试了很多有趣、很有潜能的生物材料,其中很大一部分是海藻,也包括海藻和其他的一些材料结合,比如说动物蛋白、细菌和康普茶,还有一些电子制造业的手法,构想出一些有趣的设计。

关于生命周期,很多时候是一个消费观念的问题。很多时候我们会期待买回来的产品可以尽可能持久地使用,关于服装也是,大家有这种观念是被塑料的发明和出现所影响了。如果是用藻类去做材料,很明显它不会是一个持久的过程,因为它是个生物材料,它就是会变质的。

她认为,设计师能为可持续未来做的事情,就是在新科技的基础上去构想新的应用场景。基于海藻和其他一些海洋原材料,甚至是在实验室里面一些其他的生物材料,她发展出了一系列虚拟呈现手法,其目的是想和观众真正去探讨未来的相关可能性。