打造自我循環的小世界

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品，然后丟棄。但大自然的法則卻不是這樣的：生態系統中每一種生物的廢棄物，都會轉變成另外一種生物的營養來源，絲毫沒有浪費。模仿生態系統封閉的循環模式，能夠讓我們的建筑功能變得更加強大，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魚子醬的地方。

里海鱘魚是魚子醬的主要來源，曾被漁業和偷獵者一度逼至商業性滅絕的邊緣。現在，來自英格蘭約克郡的環境組織正積極飼養鱘魚，試圖通過一系列簡單的過程來實現從紙板到魚子醬的轉化。

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，賣給馬術中心用作馬匹的墊草。等這些草臟了，他們再負責去回收，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。鱘魚生產魚子醬，魚子醬再賣回餐廳。

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

現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，適當借鑒自然系統的模式，善加利用，就可以變廢為寶，將大問題轉變成一種大機遇。

“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無氧罐處理后，變成熱力和電力重新供給餐廳；污水經過污水處理系統之后，變成干凈水輸入養魚池；餐廳的廚余可投入養魚池作飼料；咖啡廳里不要的咖啡渣可以收集起來作為培植蘑菇的養料；而養魚池的魚和咖啡渣培植的蘑菇又可供餐廳進行售賣。

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，仍然能夠頑強地生存下來。

在夜晚，當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出一點兒熱量，但外殼整體溫度仍略低于外界環境的溫度。接下來，就是等待。當海上潮濕的微風從沙漠上空拂過，水蒸氣便會變成小小的水滴，凝結在它漆黑的外殼上。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。

科學家發現，霧姥甲蟲外殼的微結構能夠使水的聚集過程變得更加有效。仔細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，特別容易形成細密的小水珠。數個突起物上有數個小水珠。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。這種高效的集水結構將有限資源的使用率發揮到了極致。

霧姥甲蟲驚人的適應能力與人類未來息息相關，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用到了干旱沿海地區的溫室設計中。

海水溫室被內置了蒸發器。蒸發器中流動著海水，風吹過時就可以帶走蒸發出來的濕氣，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遠超出室內植物所需要的，就連溫室旁的沙漠種子也沾了光，重新煥發出勃勃生機。建筑師很快發現了這一點，他們開始利用額外收集的淡水資源對溫室周圍的環境進行改造，使海水溫室成為了干旱地區里的一片綠洲。

太陽能技術與人類未來

模擬自然界中的生物和生態系統，想辦法將不同技術融合在一起，可以實現人類和自然的共贏。比如，將太陽能技術和海水溫室技術結合，就可以達到更好地改善沙漠環境的效果。集這兩種技術于一身的撒哈拉造林工程是人造生態系統的典范：太陽能產生的熱能用來蒸發大量的海水；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系統規劃。

現在，偏愛向自然學習的建筑師正在撒哈拉沙漠的迎風處，建造大規模的海水溫室和太陽能發電廠。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，它們像結痂一樣凝結在蒸發架上。等到碳酸鈣厚到一定程度，溫室的工人們會將它們取下來做成輕量級的磚塊。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。在正常的環境下，經人工處理過的鹽磚是不會溶化的，只有在特別潮濕的環境下才會出現溶化的情況。而且，用鹽磚制造的房子對人的身體健康有益。據統計，鹽磚可以使每立方厘米的空氣增加500～700個負離子，可以有效改善室內空氣的質量。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。這是可以優化沙質土壤的好肥料。只要技術允許，幾乎化學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，設立在阿拉伯海灣的海水淡化廠會排出大量廢鹵水，這使當地的生態系統面臨崩潰。現在，新的生態系統設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。將不同技術結合，能把一個急迫的污染問題轉變成一個發展良機。