循環設計中的可再生材料探討

曾晴

摘要：在全球生態危機日益嚴峻的背景下，可再生材料作為循環設計的重要內容，近年來得到了越來越多設計師的關注?；诖耍恼乱試H視野來觀察和探討，意在促進和啟迪中國循環設計的未來發展。通過文獻研究與案例探析，研究了可再生材料的實驗性探索和商業化應用思路。探討了設計師在參與循環設計和材料研究中的職能以及設計師對社會和生態環境的責任。文章中整理的設計策略可以為中國可再生材料的創新開發與研究提供參考。

關鍵詞：可再生材料 生物設計 循環設計 循環經濟 可持續性

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2023）13-0120-03

Abstract：In the context of the growing global ecological crisis，as a crucial content of circular design，regenerative materials have stimulated many discussions among the design world in recent years. This paper aims to encourage more creative practices in circular design in China. This paper analyzes several regenerative material research and development strategies through literature studies and case studies，which include speculative experiments and commercial applications. It discusses the role of designers in the innovations of circular design and regenerative materials，and designers responsibilities to society and the environment. The design strategies demonstrated in this paper can be a valuable reference for the research and development of regenerative materials in China.

Keywords：Regenerative material Bio-based design Circular design Circular economy Sustainability

引言

能源短缺、全球變暖等嚴峻的環境危機促使人們更加關注社會發展的可持續性。隨著國際社會關于循環經濟的討論和實踐如火如荼，循環設計的理念正在成為設計界的討論熱點。在中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要中的第十一篇“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”中，明確了未來中國經濟、社會、環境綠色發展的目標，其中包含了保護生態環境，加強排放治理，加快發展綠色經濟，積極應對氣候變化等多項方針。可再生材料作為循環設計中的重要內容，對產業向環保綠色的方向轉型升級有著重要意義，是值得更多中國設計師參與探討與研究的課題。

一、循環設計：以循環經濟為起點

20世紀60年代，美國經濟學家博爾?。↘. E. Boulding）在他的“宇宙飛船經濟理論”中把地球比喻成宇宙中孤立的飛船，自身的資源難以維持長久的消耗，并提出需要以新的“循環經濟”取代傳統的“單線型經濟”，這經常被認為是“循環經濟”概念的起源[1]。“宇宙飛船經濟理論”雖然在學界存在爭議，但其對地球資源有限性的論述還是引發了社會對未來經濟發展方式的思考，促使循環經濟的理念和目標在數十年的探討中逐漸明晰起來。

德國工業設計師迪特爾·拉姆斯提出的著名的“設計十誡”中認為，好的設計是創新的、實用的、持久的和環保的。然而，進入工業社會以后，人類的生產和生活十分依賴煤、石油等有限能源；同時，很多在加工、生產、運輸和銷售環節中消耗了大量有限資源的產品只被短暫地使用后就流入了垃圾填埋、焚燒系統。此外，還有許多有價值的可再生原料尚未被有效利用。在這樣的危機之下，越來越多設計師積極加入了以循環經濟為起點的設計實踐之中。循環設計，一種注重設計流程循環性以及材料、產品生命周期永續性的設計理念，正在成為設計界的討論熱點。

二、由塑料引發的關于設計師、材料、社會與環境的思考

上世紀末，在太平洋航?？碧街邪l現了海洋塑料垃圾帶的美國航海家查爾斯·摩爾（Charles J Moore）曾痛心地表示，只有人類才能制造出大自然無法消化的垃圾。事實證明，如果盲目地大規模生產和使用不可持續的產品，設計就會成為釀成生態惡果的幫兇。

目前使用最廣泛的塑料是原油和天然氣合成的聚合物。合成塑料除了難降解以外，還加深了人類對有限能源的依賴：塑料一經發明就因其輕質、防腐、成本低等優良品質被大量應用于二戰期間的軍備和戰略物資制造；在戰后的經濟復蘇時期，“塑料時代”悄然拉開帷幕，色彩繽紛、廉價又輕便的塑料產品再次進入了普羅大眾的生活，成為了歐美市場上最流行的材料[2]。許多設計師和學者都表達過對塑料的喜愛，Yarsley 和 Couzens在1940年代發表的著作中盛贊了塑料讓人類可以隨心所欲地塑形造物，并預測有了塑料的世界會變得更加干凈和明亮[3]。塑料的流行對人們的消費習慣和生活方式產生了深刻影響：在1950年代和1960年代，組織家庭聚會銷售“Tupperware”塑料廚房用品一度成為了常見的美國主婦社交和經濟活動[4]。塑料的流行還催生了盲目注重便利和快捷的心理，如圖1。在2021年倫敦《Waste Age》環保主題展覽中，一張1950年代的美國一次性塑料杯海報（圖2）上寫著“時髦嶄新！隨用隨扔的派對杯”（New and very in！ The party“glass”you just enjoy...and throw away），這句略顯荒誕的廣告語真實地反映了“塑料時代”中的人們對塑料危害性的無知以及對環境承受能力的盲目樂觀。

人類年復一年地大量消耗、丟棄塑料制品，給地球帶來了沉重的負擔：世界各地不斷產生的塑料垃圾累積到了數量驚人的地步。這些垃圾如果用填埋的方式處理，需要幾百年才能被降解；用焚燒的方式處理則會產生大量有毒有害氣體。來自廢棄日用品的微塑料碎片還會進入海洋，造成大量海洋生物因誤食而死亡，塑料在海洋中吸附的有毒物質最終還會通過食物鏈流入人類的體內[5]。

像“塑料時代”中這樣通過消耗現有資源來制造“未來的垃圾”，是一種不可持續的“從搖籃到墳墓”線性發展模式，這種模式過度依賴地球有限的能源和垃圾排放空間。美國設計理論家維克多·帕帕奈克（Victor Papanek）在其著作《為真實的世界而設計》中討論了設計師與真實世界的關聯，犀利地批評了設計師通過設計過度表達自己而忽視社會責任和消費者權益的現象。帕帕奈克認為，設計師應從更深的層次去探索設計和人類可持續發展的關系。如果忽視了設計作品對社會和環境的長遠影響，只關注商品的吸引力和便利性，設計就會淪為消費主義的工具[6]。以史為鑒，當代設計從業者應該更加重視設計活動對社會和生態環境所產生的影響，為保護生態環境和實現經濟社會的永續發展而設計。

三、可再生材料的循環設計案例探究

可再生材料是依托于可再生資源制作的材料，可以被循環利用和生物降解，不會像塑料等化石基材料那樣給環境帶來垃圾和污染?？稍偕牧显诓牧吓c產品之間構建了一種可持續的良性循環關系：像自然界中的食物鏈一樣，循環設計中的可再生材料在不同的產品應用階段中能夠從一種形態流向另一種形態，這也正符合了美國建筑師William McDonough和化學家Michael Braungart在《從搖籃到搖籃：循環經濟設計之探索》中提出的“從搖籃到搖籃”（Cradle-tocradle/C2C）原則[7]，即產品和材料的生命周期像在生態中一樣新陳代謝，維持自然的循環和平衡且不產生廢棄物。

塑料等化石基產品帶來的生態危機使人們意識到了過度依賴化石能源的危險性，隨著環境保護的呼聲逐年高漲，設計師紛紛把目光投向了可再生資源的開發：如今，不只是植物，連農牧業廢料、食物廢料、甚至微生物等，都能通過工匠、設計師和材料工程師的智慧加工成能應用于工業產品的可再生材料。可再生材料設計與應用的方法仍在不斷探索和更新中，其中已形成了一些發展較為成熟，并獲得了商業市場認可的路徑，對未來的相關創新與研究有著參考借鑒的意義。

（一）有機資源的循環利用

在工業化的食品生產過程中，農作物的皮、葉、莖等會被剝離、堆積成為廢料。這些有機廢料的焚燒、填埋處理不僅浪費了潛在的可再生資源，還在焚燒或腐敗的過程中增加了溫室氣體排放，加速了全球變暖。很多設計師都意識到了農業、食品加工業和零售業中的有機資源浪費問題，并提出了把農產品和食品加工過程中產生的廢料進行回收利用，用這些天然、有機的綠色資源制成可降解的可再生材料，作為塑料等化石基材料的替代品。

這個設計思路在近幾年積累了不少成功的實踐案例。英國設計師Rowan Minkley和Robert Nicoll留意到薯條、薯片的加工業會丟棄大量的馬鈴薯皮，而英國的家具產業每年會有約14萬噸無法回收利用的中纖板被焚燒處理。于是他們嘗試為食物浪費和材料浪費這兩個環境問題提供一個共同的解決方案：他們研發出了一款由回收馬鈴薯皮制成的Chip[s]Board板材（圖3和圖4），作為中纖板、刨花板的可持續替代品。雖然這款初代材料由于成本偏高而并沒能真正地在家具制造業中取代中纖板，但是以其為基礎改良的Parblex——由廢棄的馬鈴薯皮與松木粉、咖啡渣和橡木刨花等回收農業廢料混合制作的可降解生物塑料，已經在市場中展現了替代合成塑料的潛能：倫敦的眼鏡品牌 Cubitts 在其可持續系列 Redux中采用Parblex制作了一款眼鏡框（圖5），這款眼鏡框在2019年的倫敦設計周一經展出就備受關注?，F在Chip[s]Board團隊已經與英國冷凍食品公司McCain建立了長期合作，借助食品生產企業的馬鈴薯廢料形成了一套閉環的循環經濟商業模式。

類似的成功實踐還有Pi？atex菠蘿纖維皮革，Pi？atex是利用菠蘿葉中的豐富纖維制作的純植物皮革，由Ananas Anam創始人Carmen Hijosa經過多年的探索研制而成。不僅降低了傳統皮革加工業對環境的污染，還減少了每年上千噸東南亞農場的廢棄菠蘿葉自然腐爛產生的溫室氣體排放。目前Pi？atex菠蘿纖維皮革已經被Nike、H&M、Hugo Boss等多個知名品牌使用于產品中，呈現出更廣泛地取代動物皮革的未來趨勢。

這些成功的案例都最大限度地利用了未被開發過的有機資源，通過減少浪費的方式降低了垃圾處理帶來的碳排放，減輕了人類的生產活動給生態環境帶來的負面影響。此外，Chip[s]Board、Pi？atex等可再生材料之所以能夠獲得企業和市場的認可，不僅因為其可降解、零污染，還因為材料本身具有可以媲美傳統材料的美感、材質和性能，并得到了合理的應用。由此可見，設計師積極參與可再生材料的研究和開發，有利于使環保產品更好地貼合市場需求，提高可再生設計的商業價值，為未來更多可持續產品進入商業市場帶來信心。

（二）生物設計：在實驗室中培育生物基材料

從刀耕火種的遠古時代到今天的工業社會，從漁獵、畜牧到墾荒、采礦，人類從未停止從自然界中獲取用于生產生活的資源。隨著人口的增長和城市規模的擴張，人類向自然的大肆索取對生態環境造成了巨大破壞，很多有環保意識的設計師和科學家開始尋求新的可持續材料來源?，F代科學的進步使設計工作室與實驗室之間的邊界逐漸變得模糊，當設計師可以把科技作為設計工具，生物設計（Biodesign/Bio-based Design）這一循環經濟背景下的新興設計學科應運而生。生物設計師可以通過合成生物技術輔助設計，在人造的有機系統中通過“培育”的方式來制造生物基材料[8]。

雖然生物設計是一個相對新穎的概念，但人類與生物體合作造物的活動早已悄然發生。人類很早就學會了利用細菌、真菌等微生物來制造生活所需的材料：例如常見的使用酵母菌制作葡萄酒以及使用乳酸菌制作泡菜、臘肉等，就是通過與生物體合作創造微型的生態系統來改變材料屬性的行為。生物設計通過在實驗室中構建仿生的有機系統，把細菌、真菌、植物等生物體改造或培育成可用的材料，從而減少對自然資源的消耗。生物設計為合成生物學、植物學、設計學等多學科之間的跨界合作創造了更多機會，使得諸如菌絲體、海藻等過去鮮少被視為優質材料的物質如今成為炙手可熱的可持續研究對象，也使人工制品與自然生命體、日用品與食物之間的關系和界線變得微妙。

在相關技術和知識框架萌芽的時期，生物設計的研究更側重于哲學思辨和實驗性探索，英國批判性設計學者馬特·馬爾帕斯（Matt Malpass）在他的著作中引用了法國設計師卡羅爾·科萊（Carole Collet）2012年的作品《生物蕾絲》（Biolace）植物編程項目（圖6），他把生物設計的實踐歸納為一種設計和科學合作下的批判性設計和思辨設計途徑，即設計的立足點不再聚焦于現實和提供答案，而轉向批判性的思辨和對未來的質詢[9]。在《生物蕾絲》中，卡羅爾·克萊提出運用基因工程的技術改變植物的DNA，使其生長出可食用或藥用的葉子和果實，同時根部還能生長成可用于紡織的蕾絲?！渡锢俳z》項目用設計虛擬的方法提出了對紡織制造工藝未來發展方向的大膽猜測，辯證地探討了紡織設計與合成生物學之間的跨界潛能。值得一提的是，卡羅爾·科萊是生物設計研究和教育領域的先驅人物，她不僅在中央圣馬丁藝術學院開設了以材料為導向的材料未來設計專業（MA Material Future），又于2019年開創性地創辦了世界上首個生物設計碩士專業（MA Biodesign），旨在為生物設計領域輸送更多專業人才。

目前生物設計領域得到較多關注的研究方向有植物編碼、菌絲體培育、海藻培育、細菌染色等。由于生物基材料具有很高的技術價值、環保意義以及豐富多樣的材料質感，商業市場在近年對生物設計表現出了濃厚的興趣：2021年3月，法國奢侈品牌愛馬仕（Hermès）宣布推出一款由菌絲體面料制作的 Victoria 手提包（圖7）。制作這款手提包使用的是愛馬仕與美國生物材料公司 MycoWorks 獨家合作研發的一種源自“靈芝菌絲”的生物面料Sylvania，其材質與小牛皮非常接近?？梢灶A見，在技術的進步和企業的支持下，生物設計在未來的環保可再生材料創新中有望展現出更大的潛能。

（三）植根于地域文化的可再生材料開發

中國傳統工藝中使用的許多材料，例如蠶絲、羊毛、竹材等，都是優質的綠色可再生資源，在今天仍有很高的商業應用價值。在城市化的進程中，地方的建設需要辯證地看待地域傳統文化的發展與繼承的問題[10]。有機地利用特產作物，對傳統手工藝進行合理開發和再設計，是一個對地方文化傳承、環境保護和商業開發都有益的可再生材料研究與實踐方向，對中國設計師和企業而言格外具有啟迪意義。

蓮花絲工藝就是一項受益于循環設計并實現了文化傳承和經濟效益雙贏的傳統工藝。蓮花絲產區僅分布于越南、緬甸和柬埔寨等東南亞國家，它取材于蓮花莖中的植物纖維，提取纖維的方法類似于“藕斷絲連”的原理，需要先從切斷的新鮮蓮莖中拉出纖維，再用手把纖維捻搓成絲線，最后通過手工把這些絲線織成布料。這個紡織工藝由農村勞動婦女利用地域特有的自然資源發明、改良，并在數百年中代代相傳。蓮花絲制成的面料質地順滑、輕盈透氣，還有出色的拉伸強度。由于蓮花在佛教中具有高潔清雅的禪意，蓮花絲織品曾是節慶中給當地佛像和高僧的供奉品。然而隨著棉、絲織品的工業化生產，蓮花絲紡織工藝在上世紀末瀕臨失傳。所幸的是，循環經濟理念的流行讓時尚企業紛紛注意到蓮花絲這一優質天然材料的商機，其中意大利奢侈品牌諾悠翩雅（Loro Piana）就在2010年與緬甸的紡織工人建立了長期合作，把蓮花絲工藝運用到了產品線當中，推出加入了蓮花絲的圍巾、定制外套等高端紡織產品，將這項瀕危的東南亞傳統手工藝帶入了國際消費者的視野，同時還為緬甸的農村地區提供了更多就業機會，帶動了地方經濟發展，實現了互利共贏。

同樣在國際上得到時尚企業的青睞并迎來復蘇機會的還有魚皮制作工藝。魚皮面料的產地主要分布在北極圈附近，包括冰島、瑞典等斯堪的納維亞地區、俄羅斯遠東，中國東北、日本北海道，北美州北部等地區。這些地區氣候嚴寒，盛產皮膚質地厚且堅韌的魚類，原住民充分利用了魚這一天然資源，在上千年的生存中形成了獨特的漁獵文化，并創造了魚皮服飾制作工藝。英國紡織面料研究員Elisa Palomino認為魚皮具有成為可持續時尚產品原料的潛能，選擇將魚皮工藝研究作為博士課題，并在2019年到黑龍江省赫哲族聚居區進行了實地考察。魚皮制作工藝是中國赫哲族的重要文化標志之一，并于2006年被國務院收錄進第一批國家級非物質文化遺產名錄。然而，魚皮服裝制作工藝非常復雜，隨著時代的發展和生產生活方式的改變，越來越少人愿意繼續堅守這項工藝。遵循用進廢退的歷史規律，不止在赫哲族，魚皮服裝在各個原產地區都漸漸淡出了日常實用品之列，成為了僅用于特殊場合的服裝或博物館中的陳列品。Elisa Palomino在研究中還指出，工業社會的過度捕撈和全球變暖造成的北極圈地區生態惡化也是造成魚皮制作工藝瀕臨失傳的重要原因[11]，可見當自然資源大幅度減少，與其相關的技能和工藝就會面臨消亡，這給中國的自然生態保護和地域文化傳承敲響了警鐘。所幸的是，在踐行循環經濟的號召下，迪奧、普拉達等奢侈品牌注意到了魚皮成為時尚面料的潛力，北歐國家的許多紡織企業也對本土的魚皮工藝進行開發，使這個瀕臨失傳的古老工藝迎來了傳承的機會。

除了赫哲族的魚皮工藝以外，中國還有很多符合循環經濟理念的文化遺產，比如大漆工藝、香云紗工藝、竹編工藝等。傳統手工藝凝結了古人與自然和諧相處的智慧，值得更多新生代設計師參與挖掘、傳承與創新。將傳統手工藝有機融入設計與材料創新，不僅能讓傳統手工藝在新時代再次煥發生命力，還能提升產品的文化內涵和附加值，促進產業發展方式向綠色環?？沙掷m方向轉型升級[12]。企業只有認識到新型可再生材料的重要性以及地方文化與傳統工藝的可持續價值，不再僅僅局限于產品造型和功能的改進，而是自發地從工藝、材料、工程等方向提升產品的可持續性，才能在日趨激烈的產業競爭中獲得發展的主動權[13]。在國際市場中推出更多獨樹一幟的具有民族文化特色的產品，能向世界展現中國豐富多樣的地方特產和人文風貌。

結語

正如維克多·帕帕奈克在《為真實的世界設計》中所言，在這個工業和化學扮演著重要角色的社會中，設計師長期從事著參與改造工具、環境的職能，因而對生態和能源危機有著不可推卸的責任。設計師如果以循環經濟為出發點，積極參與可再生材料的開發與研究，為市場帶來更多兼具美感和耐用性的環?？沙掷m產品，能促使消費者以更謹慎的態度對待生態環境，也有助于人類社會減少對石油等有限資源的依賴。在探索可再生材料創新設計的道路上，中國設計師可以積極地嘗試把綠色可持續的地方特色作物和傳統手工藝有機融入符合當代市場需求的設計作品，走有民族特色的綠色發展道路。同時，企業也需要懷有社會責任感并擔負起生態保護的義務，勇于反思當下產業發展模式中存在的不足，積極參與循環經濟的實踐，堅持“綠水青山就是金山銀山”等先進理念，追求實現經濟效益與生態效益的“雙贏”。

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