為什麼「生物製造」是下一個工業革命？

如果我們能從微生物「培養」出衣服、從活機體培養出家具以及具有樹皮外表的建築物，會是怎樣的光景？TED 研究員蘇珊·李分享了生物製造領域中讓人興奮的發展，並說明它如何能協助我們用永續、環保的替代方案來取代廢棄物的主要來源，如塑膠和水泥。

我一開始的工作是時裝設計師，

和紡織設計師及布料
供應商有密切的合作。

但，現今，我看不見、
也不會跟我的新合作夥伴說話，

因為他們在我們腳下的土壤裡，

在超級市場的架子上，

在我演講完之後要喝的啤酒裡。

我在談的是微生物

以及用生命來做設計。

十五年前，我完全改變了

我工作使用的東西及工作的方式，

這是在和一位生物學家
合作後得到的啟示。

我們的專案計畫讓我
對生命有了新的觀點，

讓我接觸到一個新世界，

充滿了設計和製造上的可能性。

我發現了一種根本的製造論點：

生物製造。

字面上的意思是用生物學來製造。

那是什麼意思？

我們不用加工植物、動物，或油

來製做消費材料，

我們可以直接用活機體培養材料。

在許多人所稱的
「第四次工業革命」中，

我們在思考的是
把活細胞當作新的工廠。

細菌、水藻、真菌、酵母：

我們最新的設計工具
包括生物科技的工具。

我自己的生物製造之旅

始於「生物女裝設計」這專案計畫。

理由是，我們不用在一塊田地裡

花數個月種植植物，比如棉花，

我們可以在實驗室裡，
只花幾天的時間

就用微生物培養出
類似的纖維素材料。

將某種細菌放在
營養豐富的液體中，

我們就能發酵出纖維素線，

這些線會自我組織成為一片布料。

我把我培養出來的布料弄乾，

剪裁並縫製成一系列

服裝、鞋子、包包。

換言之，我們在一間
實驗室中培養出材料，

再將材料轉成一系列產品，

過程只要幾天的時間。

這和目前的織物生產方法
是很大的對比，

目前的方法要種植植物，

只收割棉花的部分，

將它們加工成紗線，

織成布料，

接著可能還要運送過海洋，

接著再剪裁和縫製成服裝。

這個過程可能要數個月。

所以，這些原型意味著

一個能提供顯著資源效率的領域。

從減少材料生產過程中

對於水、能源、化學的需求，

到完全不產生廢物，

我們培養出來的織物
是已完成的形式——

你也可以說它是「生物增材製造」。

透過生物製造，

我把許多密集的人工步驟換成

一個生物步驟。

參與這個生物系統，

也改變了我的設計思維。

這是生物學，我對它做的唯一干預

就是設計初始的生長條件，

它便能有效率地生產出
有用、永續的材料。

現在我情不自禁會透過

生物製造的透鏡來看待所有材料。

事實上，全球有越來越多創新者

用生物來重新思考材料。

很多公司現在在培養蘑菇材料，

但並不是真的蘑菇——

用菌絲，也就是真菌類的根系，

將農業副產品結合在一起。

這個過程被描述為
「大自然的黏著」。

常見的做法是拿一個 3D 模子，

將它裝滿不要的作物，
如玉米桿或大麻，

加上水，

等幾天，讓菌絲能生長至各處，

除去模子，

你就能得到長好的 3D 形狀。

很不可思議，你可以用活機體

培養出各種結構，

從可以取代鞋類用塑膠的泡沫，

到不用動物製成的似皮材料。

家具、地板材料——
這些目前都在製作原型階段。

菌類能培養出天然防燃材料，

不用任何化學物質。

它們天生就有斥水性，

意思就是它們不會吸水。

它們的熔解溫度比塑膠還高。

聚苯乙烯的降解
可能要花上數千年。

蘑菇包裝材料

可以在你的後花園自然變成堆肥，

只要不到三十天的時間。

活機體會將廢物轉換

成為成本有競爭力、
效能相當的材料，

可以開始取代塑膠

以及其他會排放二氧化碳的材料。

一旦我們開始
用活機體來培養材料，

便開始讓以前的製造方法
看起來不合邏輯。

以粗糙的造房磚塊為例。

全球的二氧化碳排放中，

水泥業佔了 8%。

比每年所有的飛機
和船隻加起來還多。

水泥製造過程會需要
將材料放在窯內燒，

溫度高達華氏兩千度以上。

把它拿來和 bioMASON 比較。

他們用土壤微生物
來轉換鬆散的聚集物，

如沙子或碎石，

成為生物製造磚塊，
或生物水泥磚塊。

這個製造過程在常溫下進行，

只需要幾天時間。

想想看：磚塊的水耕法。

灌溉系統會將富含營養的水送到

磚塊托盤中，

托盤裡已經灌輸了細菌。

細菌會在每一粒沙子

周圍形成結晶，

把所有鬆散的粒子都鎖在一起，

形成一塊堅固的磚塊。

現在我們可以像大自然一樣

用優雅的方式來培養出建材，

就像珊瑚礁。

這些生物製造的磚塊比混凝土塊

還要堅固近三倍。

和傳統水泥生產是很大的對比，

它們儲存的碳比造成的碳還多。

每年製造出來的燒成磚
有一兆兩千億個，

如果我們能把它們都取代掉，

換成生物製造磚塊，

我們就能將每年的二氧化碳排放量

減少八億公噸。

（掌聲）

除了用活機體來培養材料之外，

我們甚至開始設計鼓勵
活機體生長的產品。

背後的原因是因為了解到

我們一直在試圖邊緣化的東西——

生命——

可能其實是我們最棒的合作夥伴。

為此，我們一直在探索各種方式，

設法在我們自己的生態系統中
培養健康的微生物。

一個很好的例子就是建築師

想像建築物的外皮

能有像樹皮一樣的功能。

但並不是裝飾表面的綠化層，

他們設計的建築樹皮

是要當作進化生態的宿主。

這些表面結構被設計成
能夠邀請生物進住。

若我們能把目前我們壓制生命形式

所用的能源拿來培養生命，

我們就能把都市叢林的負面形象

轉變成讓生氣蓬勃的生態系統
能夠體現的新形象。

主動鼓勵和健康微生物
做表面交互作用，

我們就能改善被動的氣候控制、

暴雨水管理，

甚至減少二氧化碳排放，

因為可以減低用來加熱
或冷卻建築物用的能源。

我們才剛開始了解
以自然為基礎的科技

有多大的潛力。

我們要開始設計和用生物製造
一個新的材料世界，

這讓我感到很興奮。

這個世界會減少利用

不可再生的資源，

和原始、可再生的生命合作。

我們不是排除生命來做設計，

而是用生命來做設計，
為生命來做設計。

包裝、時尚、鞋子、家具、建築——

生物製造的產品可以
更接近需求的核心，

用當地的資源，
減少需要的土地、能源，

甚至利用工業廢棄物流。

以前，生物科技的工具

是強大的跨國化學和生物科技企業

才能所獨享。

在上個世紀，我們本來期望杜邦、

陶氏化工、巴斯夫這類企業
會做出材料創新。

但引領這個二十一世紀材料革命的

卻是只有小團隊
和有限資本的新創公司。

順道一提，這些公司的創辦人
還不見得有科學學位。

創辦人中也有藝術家、
建築師，和設計師。

已經有超過十億美金被投入到

新創公司的生物製造消費產品。

我認為，我們唯一的選擇
就是用生物製造我們的未來。

從你穿的外套，到你坐的椅子，

到你居住的家，

這個設計材料的世界不該損害

你或我們星球的健康。

如果材料無法回收，

或無法在家中自然形成堆肥，

我們就該拒絕它。

我致力要讓這個未來成真，

我做的是讓現今已經
在進行的不凡努力

能被更多人知道，

並促進設計師、科學家、投資者，

和品牌之間進行更多的互動。

因為我們需要材料革命，

且現在就需要。

謝謝。

（掌聲）