为什么“生物制造”将是下一次工业革命

如果我们能用微生物“长出”衣服，用生物制造家具，为建筑物添上树皮一样的表层，会怎样呢？TED 研习生苏珊·李（Suzanne Lee）和我们分享了生物制造领域的激动人心的发展，并展示生物制造能如何帮助我们用可持续的、环保的替代品，取代诸如塑料和水泥的主要废物来源。

刚开始我是一名时尚设计师，

和纺织品设计师与
面料供应商密切合作。

但今天，我已看不见我的
新晋合作伙伴，也没法与它们对话，

因为它们在脚下的泥土里，

在超市的货架上，

以及这次演讲后
我将畅饮的啤酒里。

我指的是微生物，

以及用生物进行设计。

十五年前，

在和一位生物学家
启发式的合作后，

我彻底改变了工作的对象

以及工作的方式。

我们的项目给了我
看待生命的不同视角，

围绕我们如何
设计与制造物品

打开了充满可能性
的全新世界。

我发现了一种
变革式的制造理念：

生物制造。

如字面意义，用生物学制造。

这是什么意思？

不通过加工植物、
动物或原油

获得消费品材料，

而是直接用生物体
培养材料。

在很多人称为“第四次
工业革命”的进程中，

我们在考虑将活细胞
作为新的工厂。

细菌、藻类、真菌、酵母：

我们最新的设计工具
包括了生物科技。

我自己的生物制造旅程

是由一个名为“Biocouture”
（生物服装）的项目开始的。

其发想在于，并不是
花费几个月时间

在地里栽培作物，比如棉花；

而是只用几天时间，
在实验室里用微生物

培养出类似的纤维材料。

在营养丰富的培养液里
用一特定种类的细菌，

我们将纤维素的线发酵，

它们自行编组
形成了一张布料。

我晾干自己培养的布料后，

把它剪开，缝制成了
各种衣物、鞋子和手袋。

换句话说，
在实验室里，

我们培养材料并把它们
转换成一系列产品

只需要几天时间。

与之对比鲜明的是
当今的织物生产工艺：

种植作物，

仅收获棉花部分，

处理制成纱线，

纺织成面料，

可能被海运至各地，

再裁剪、缝制成衣物。

所有这些工序可能会
花上好几个月的时间。

因此，生物制造的原型显示了

这个领域能显著提升资源效率。

从减少生产材料的工序

所需的水、能源和化学品，

到实现零废料，

我们培养织物，使其生成成品——

如果想的话，可以称之为
“生物添加制造”。

通过生物制造，

我可以用一个生物工序步骤

取代许多步高强度的人工工艺。

当我开始使用这个生物系统，

它便转变了我的设计理念。

这就是生物学，

除了设计培养的初始条件，
不需我多加干预，

就能高效地生产有用的、
可持续的材料。

现在，我无法不透过生物制造
的镜片去审视所有材料。

事实上，已经有一个日益壮大
的全球性革新者团体，

正在用生物学重新思考材料。

若干公司现在正在培养蘑菇材料，

并不是字面意义的蘑菇——

而是使用菌类的根系统，菌丝体，

将农业副产品结合在一起。

这个过程被称为“自然胶水”。

常见做法是在三维模具中

填满玉米杆或亚麻籽
之类的废弃作物，

加上水，

等几天让菌丝体充分生长，

移除模具，

就得到了长成的三维形体。

不可思议的是，我们可以用生物体

培养各式各样的结构，

从可以取代鞋履中塑料的泡沫，

到不需要动物的类皮革材料。

家具、地板——
这些都在试制过程中。

真菌可以生成
天然耐火材料，

不需要化学添加剂。

它们天生就具疏水性，

意思是它们不会吸收水分。

它们比塑料的熔点要高。

聚苯乙烯要花费数千年才能降解。

蘑菇制包装材料

只需 30 天

就能在你的后花园里
变成天然堆肥。

生物体正在将废弃物

转换成成本低廉、性能相当的材料，

可以开始取代塑料

和其他排放二氧化碳的材料。

而当我们开始用生物培养材料后，

它便开始让先前的制造工艺
显得不合逻辑。

比方说平凡的砖块。

全球 8% 的二氧化碳排放

是由水泥行业产生的。

这比每年飞机和轮船排放得都多。

加工水泥需要在水泥窑里烧制材料，

达到 1100 摄氏度以上的高温。

与之相比的是 bioMASON
（生物泥瓦匠）。

他们使用一种土壤微生物，

将砂砾或碎石之类的碎颗粒

转换成生物制造的砖头，
又称生物水泥砖。

这个反应过程在室温进行，

只需要几天时间。

想象一下：水培法制砖。

一个灌溉系统把富含营养的水

喂给接种了细菌的

一盘盘砖。

细菌产生晶体

包裹住每一粒沙，

将这些碎颗粒紧紧锁住，

形成一块结实的砖。

我们现在能像自然那样优雅地

培养建筑材料，

就像珊瑚礁一样。

这些生物制造的砖块
比混凝土砖

坚固近三倍。

而与传统水泥工艺
对比鲜明的是，

它们贮存的碳比产生的碳还多。

如果我们能用生物制造的砖头

取代每年烧制的

1.2 万亿块炉砖，

那么我们每年就能减少

8 亿吨二氧化碳排放。

（掌声）

除了用生物培养材料，

我们甚至开始设计

鼓励它们生长的产品。

这是由于意识到了

我们试图边缘化的事物，即生物，

恰恰可能是我们最有力的合作者。

为此，我们在探索

能在我们自己的生态系统中
培养健康微生物的各种办法。

一个很好的例子是，建筑师们

在设想让建筑的表皮

像树皮一样运作。

但并不是作为美观的绿化层。

他们在设计建筑用树皮

作为演变生态的宿主。

这些表层结构的设计
欢迎生物入住。

如果我们将现在用于
抑制生物的能量

用在培育生命上，

我们就能把都市森林的负面形象

转换成承载了生机盎然
的生态系统的图景。

通过积极地鼓励与健康微生物
在表层的互动，

我们可以改善被动气候调控，

雨水管理，

甚至能通过减少为
建筑物制冷或制热的能源，

降低二氧化碳排放。

我们才刚刚开始意识到

基于自然的科技的潜力。

我们正开始设计并用生物制造
一个崭新的材料世界，

对此我感到十分激动。

这种科技远离

对不可再生资源的滥用，

转而与原始的、可再生的生命合作。

我们不是将生物排除于设计外，

而是与生物一起设计，
为生物进行设计。

包装、时尚、鞋履、家具、建筑——

生物制造的产品可以在
接近需求中心的地方进行培养，

使用当地资源，占地与耗能更少，

甚至能利用工业废料流。

曾经，生物科技的工具

只是强大的跨国化学与
生物科技公司

的专属品。

在上个世纪，
我们期待的是

由陶氏杜邦、陶氏化学、
巴斯夫集团带来的材料革新。

但这次 21 世纪的材料革命，
其发起者是

团队小、资金有限的创业公司。

顺便提一下，它们的创始人
并不全是理科出身。

其中包括了艺术家、
建筑师、设计师。

生物制造消费者产品

的创业公司已经吸纳了
超过十亿美元的投资。

我觉得，我们没有比生物制造
的未来更好的选择。

从你穿着的夹克，

到你坐着的椅子，

到你居住的房屋，

设计出的材料世界
不应损害你的健康，

或者地球的健康。

如果材料无法回收利用

或在家里自然降解，

我们应当拒绝它们。

我将致力于实现这样的未来，

为此我会关注今天正在进行的

所有令人叹服的工作，

并促进设计师、科学家、
投资者与品牌

之间的更多互动。

因为我们需要一次材料革命，

就在当下。

谢谢。

（掌声）