16 изобретений, идеи которых люди позаимствовали у животных
Главная | Блог | 16 изобретений, идеи которых люди позаимствовали у животных
Люди веками наблюдают за чудесами природы и черпают идеи для собственных изобретений. Так даже появилась отдельная наука — бионика, и ее подраздел — биомиметика, в основе которой лежит принцип заимствования у животных идей и основных элементов для новых технологий.
Давайте посмотрим подборку интересных изобретений человечества, прообразом которых стали животные.
Светоотражающая разметка, выдвижные лезвия и кошки
© ABW.BY © Pikabu
Кошка стала настоящей музой для англичанина Перси Шоу. Как-то раз он обратил внимание на то, как автомобильные фары отражаются в кошачьих глазах, тогда он и придумал первые дорожные отражатели, которые сейчас можно встретить повсюду.
Ученый Бернар Куртуа терпел неудачи в выделении вещества из водорослей, пока кошка не разбила колбы. Содержимое перемешалось, пошла реакция, ее результатом стали коричневые кристаллы.
Их впоследствии назвали йодом.
А как ловко кошка обращается со своими когтями! Она может их выпустить и вернуть в мягкие «ножны», оставить острыми или «смягчить», чтобы не нанести никому вреда. Не это ли вдохновило создателей перочинных ножей?
Свет и биолюминесценция
© Flickr
Задолго до изобретения человеком свечей и ночных огней многие животные и даже некоторые виды грибов использовали биолюминесценцию. И пока одни ученые пытаются найти возможность ее применения в современном мире, другие сфокусировались на светлячках и уже достигли успехов.
Им удалось воссоздать свет, который излучают органы свечения этих чудо-насекомых. Полученный светодиод на 55 % ярче оригинала.
Звукоизоляция и совы
© Pixabay
Как приятно иногда посидеть в тишине, и хорошо, что существуют звукоизолированные помещения, а спасибо мы за это должны сказать совам. Правда, они используют эту особенность в менее мирных целях.
В этом им помогает конструкция перьев. Волокна и крошечные деления изолируют поток воздуха от крыльев, что предотвращает любые громкие звуки, в том числе и хлопанье перьев. Единственный звук, который можно будет услышать, — это писк жертвы.
Клонирование и морские звезды
© Wikimedia © Pixabay
В вопросе клонирования настоящим экспертом является морская звезда, а не овечка Долли. Когда люди еще и подумать не могли о возможности такого процесса, звезда воспроизводилась самостоятельно и без особого труда.
Более того, морская звезда, создающая клонов, здоровее и живет намного дольше звезды, которая воспроизводится половым путем, а их клоны не подвержены процессу старения. Кто знает, может, когда-нибудь эти морские звезды подарят нам секрет вечной молодости.
Гидролокатор, киты и дельфины
© Pixabay
Гидролокаторы были подарены природой китам и дельфинам, благодаря чему они ориентируются под водой, находят различия между объектами с расстояния 15 метров, ищут еду и даже друзей.
Поэтому люди не могли пройти мимо этого «устройства».
Подводные лодки, корабли и другие морские суда оснащены такими же гидролокаторами для навигации, отслеживания целей и предотвращения столкновения с препятствиями. Звуковые волны отскакивают от твердых объектов и возвращаются к гидролокатору, который и сообщает информацию об окружающих предметах.
Паутина, броня и клейкий бинт
© Wikimedia © Pixabay
Наблюдая за пауками, люди еще в древности научились плести сети. А современному миру они подарили специальный эластичный бинт, который легко и нетравматично отделяется от раны, и вдохновили на создание кевлара, который в сочетании с бронежилетами может создать безупречную защиту.
А все потому, что паутина, которую создают пауки, невероятно крепкая, эластичная и легкая. Не зря же даже сам Человек-паук заморачивался ее усовершенствованием.
Глаз омара и рентгеноскопия
© Pixabay
Не только Большой брат следит за тобой.
Так как видимость на глубине, где проживают омары, почти нулевая, у них развилась суперспособность — видеть сквозь предметы.
На основе этой способности глаз омара ученые создали аппарат, позволяющий видеть сквозь стену, и рентгеноскопический телескоп, чтобы анализировать небесные просторы.
Закрылки и птицы
© Pixabay
Авторами хитрой технологии, которая позволяет самолету удерживаться в воздухе по мере замедления, являются птицы. Их перья делятся на основные и второстепенные и специально адаптированы для полета.
У птичьего крыла есть часть, именуемая придаточным крылом, или крылышком, которая помогает им стабилизироваться, используя открывающийся слот. Помните небольшие «флажки», которые появляются у самолета перед посадкой? Это имитация птичьей технологии, и называется она закрылком.
Хобот слона и роботизированная рука
© festo
Способность слоновьего хобота вытягиваться в любом направлении и хватать все, что захочется, была использована учеными при разработке роботизированной руки.
Она состоит из пластиковой трубки, исполняющей роль позвоночника, и 4 «пальцев», которые сделали руку более ловкой.
Чудо-кожа акул
© Pixabay © Pinterest
Если вам вздумается погладить акулу, будьте предельно осторожны. И дело далеко не в ее кровожадности. Идеально гладкая на первый взглядкожа акулы состоит из «алмазного узора» — острых зубчатых чешуек. Если погладить акулу «против шерсти», можно серьезно пораниться. Благодаря такой коже на акулах не живут паразиты.
Для начала на акульем примере была создана обшивка для судов, чтобы к ним не липла всякая пакость. Затем по ее типу стали делать одежду для пловцов и клейкую пленку, которой предполагают покрывать поверхности в больницах.
GPS и миграция
© Pixabay
Великой загадкой для ученых до сих пор является миграция птиц. Как птицы понимают, куда летят? Предположений на эту тему множество — от звездной карты и положения Солнца до магнитного поля Земли и отметок от предыдущих путешествий.
Как бы то ни было, птицы всегда успешно добираются до нужной точки скорее благодаря встроенному в мозг GPS, превосходящему человеческие возможности. Такой вот встроенный компас, вдохновивший людей на собственное изобретение.
Инфракрасные лучи и змеи
© Pixabay
Почему змеи так опасны и днем, и ночью? Потому что хитрые ползучие оснащены удивительным органом — своеобразным прибором, видящим тепловые инфракрасные лучи. Две ямки на голове даруют ей потрясающую зоркость.
Повысив точность «змеиного метода», ученые создали уникальную тепловизорную диагностику, позволяющую заглянуть в недра земли. А также использовали его при создании приборов ночного видения и медицинских аппаратов.
Сельское хозяйство и муравьи
© Pixabay
Возможно, сельское хозяйство покажется не самой продвинутой технологией, но оно годами и в приличном количестве обеспечивало наших предков пропитанием. А муравьи в этом деле настоящие асы и занимаются им намного дольше нашего.
У них своя «пасека» с сахаристыми выделениями тли, перемещения которой они контролируют, не давая целым группам удаляться от муравейника (откусывают им крылья и впрыскивают химикат, замедляющий рост новых). И метят территорию вокруг «фермы», отпугивая от тли божьих коровок. Чем не мастера?
Буровая установка и черви
Однажды инженер Марк Брюнель наблюдал за корабельным червем, который прокладывал себе путь в щепке дуба. Голова червя покрыта жесткой раковиной с зазубренными краями, коими он и буравил дерево. Это подтолкнуло ученого к созданию проходческого щита, с помощью которого прорыли тоннель под Темзой.
Современные буровые машины — это увеличенная механическая копия дождевых червей. Непрерывно двигаясь вперед, черви «проедают» землю и пропускают ее через себя, оставляя позади большой тоннель. По этому принципу и действуют буровые установки.
Черные ящики и голова дятла
© Wikimedia © Pixabay
Клюв дятла дробит кору дерева словно молот и дрель, при этом его мозг остается нетронутым.
А все потому, что в его клюве располагается множество поглощающих механизмов.
От мускулистой структуры и поддерживающего языка (гиоида) до взаимодействия черепа и цереброспинальной жидкости, подавляющего вибрацию.
Скопировав эти механизмы, инженеры смогли создать различные аппараты, в том числе и те, что защищают черные ящики в самолетах от разрушения в случае авиакатастрофы.
Суперклей и лапки гекконов
© Pixabay
Лапки гекконов покрыты миллионами микроскопических волосков, они позволяют им двигаться по стеклу и даже по потолку. А всего один небольшой сдвиг волосков с места позволяет ящеркам спокойно отцепить лапу от поверхности.
После того как тайна гекконов была раскрыта, ученые создали суперэффективный клей Geckskin. Даже небольшого количества этого клея достаточно, чтобы удерживать на ровной поверхности вес более 300 кг. Клей не оставляет пятен, легко удаляется, позволяя тем самым снять приклеенный предмет.
Мы заботимся о вашей безопасности!
Долгий путь жизни – Учительская газета
Продолжение.
Начало в №12
Часть 2. Амниотическое яйцо – модель космического корабля
Исследуем яйцо
Цель: ознакомить учащихся со строением амниотического яйца на примере куриного яйца, показать приспособленность строения яйца к нуждам развивающегося в нем зародыша.
Оборудование: каждому учащемуся: 1 сырое и 1 вареное куриное яйцо, чашка Петри (блюдце), препаровальная игла, лупа, пинцет, акварельные краски, кисточка, весы с разновесами, слабый раствор соляной или уксусной кислоты, штатив, пробирка с газоотводной трубкой, известковая вода в стаканчике1.
Для демонстрации: 10%-ный водный раствор куриного белка в стеклянном стаканчике, электроплитка, детская игрушка ванька-встанька, таблица (модель) «Строение яйца птицы».
Шаг 1. Проблема: учитель предлагает для обсуждения проблемный вопрос: «Что появилось раньше – яйцо или курица?»2
После обсуждения учитель зачитывает отрывок из книги Т.Николова «Долгий путь жизни»:
«Над бескрайней ширью каменноугольного континента дни напролет с безжалостным усердием греет солнце.
От зари до поздней ночи все живое ищет спасения под сенью болотистых лесов. Даже вечно жужжащие стрекозы замирают; может быть, облако закроет солнце или подует ветер – расшевелит раскаленный воздух. Растения склоняют верхушки, а земноводные затаивают дух перед ужасающей неизвестностью. Но беда никогда не приходит одна. Под непрекращающимся жаром золотого солнца тут и там начинают пересыхать болота. Будто какая-то неведомая рука расширяет желтые пески, и полоса пляжа начинает превращаться в равнину. Недавно возникшим земноводным угрожает гибель.
Под розовым светом утренней зари в сохранившейся кое-где воде какая-то амфибия откладывает яйца. Они уцелеют и дадут начало новому подвиду, яйца которого смогут и дальше обходиться без воды. Нависшая беда, исходящая от палящего солнца и пересыхающих болот, вынудила земноводных построить еще одну оболочку на яйцах, предохраняющую их от высыхания. Эти амфибии нашли выход не столько для себя, сколько для своих потомков. А тот, кто думает о потомстве, думает о будущем».
В таком романтическо-драматическом стиле описывает возникновение яйца с дополнительной оболочкой автор книги «Долгий путь жизни» Т.Николов. Однако яйцо с дополнительной оболочкой – изобретение не земноводных, а пресмыкающихся.
?! Как вы думаете, в связи с чем возникла дополнительная оболочка на яйце? (Изменение климата, защита от высыхания.)
?! Какие проблемы появились у зародыша в связи с возникновением плотной оболочки? (Питание, дыхание.)
Шаг 2. Ставим цель. Учитель вместе с учащимися формулирует цель этапа: изучить строение куриного яйца как модели космического корабля.
Шаг 3. Эмбрион vs космонавт. Учитель предлагает учащимся обсудить проблемы космонавта, находящегося в космическом корабле на земной орбите. Для этого проводится сравнение между космонавтом в космическом корабле и развивающимся эмбрионом в курином яйце. После обсуждения в тетради фиксируется сравнительная таблица 1.
Шаг 4. Исследуем яйцо. Учитель предлагает изучить строение куриного яйца (см.
табл. 2) с целью заполнения последней колонки таблицы «Решение проблемы эмбрионом».
После изучения яйца учитель предлагает учащимся заполнить недостающую часть таблицы «Сравнение космонавта и развивающегося эмбриона». Затруднения вызывает п. 5 «Отходы».
Для этого учитель дает краткое объяснение названия куриного яйца – амниотическое. Он сообщает, что в развивающемся эмбрионе формируются три зародышевые оболочки – амнион, хорион и аллантоис. Функция этих оболочек – обеспечить независимое от среды развитие зародыша в яйце. Развивающийся эмбрион складирует токсичные вещества (в частности, продукты азотистого обмена) в аллантоисе. Сейчас мы не можем наблюдать аллантоис в яйце, поскольку перед нами неоплодотворенная яйцеклетка и развитие зародыша не происходит.
Шаг 5. Заключение. Выводы. Учащиеся вместе с учителем формулируют выводы по этапу 2:
1. Раньше курицы появилось яйцо, его «подарили» птицам рептилии.
2. Появление амниотического яйца было важнейшим шагом в эволюции наземных животных, поскольку устранило зависимость развивающегося зародыша от воды и изменений климата.
3. Куриное яйцо можно сопоставить с моделью космического корабля, поскольку оно обеспечивает эмбрион всем необходимым – водой (белок), пищей (желток), кислородом (поры в скорлупе) и одновременно удаляет или изолирует продукты обмена – углекислый газ (поры в скорлупе), мочевину (аллантоис) и задерживает проникновение бактерий (подскорлуповая оболочка, защитная пленка на скорлупе).
Перерыв. Подготовка к третьему этапу – расстановка оборудования.
Часть 3. Яйцо – идеальный объект бионики
Конструируем яйцо
Цель: узнать о формировании яйца в яйцеводе, закрепить технологические умения изготавливать готовый продукт/изделие, опираясь на полученные естественно-научные знания о строении куриного яйца.
Оборудование: пластилин разного цвета, ножницы, крахмальный клейстер, канцелярский клей, кисточки, вода, бумага разного типа (писчая, папиросная, оберточная и пр.), пенопласт.
Шаг 1. Бионика – вдохновение природой. Учитель рассказывает о биоинженерии – интереснейшей науке, сочетающей в себе биологию и инженерию (приложение).
Затем из биоинженерии выделяется бионика1 – интересная и увлекательная область человеческой деятельности, в которой человек изучает живые объекты и имитирует их для решения насущных человеческих проблем. Рассказ сопровождается демонстрацией бионических архитектурных объектов в стиле bio-tech на слайде презентации.
Шаг 2. Размышляем и предлагаем. Учитель предлагает выполнить задание. Каждая учебная пара/группа получает изображение какого-либо биологического объекта (дождевой червь, медведка, бедренная кость, яйцо, акула, венерина мухоловка, мидия, моллюск наутилус) и задание к изображению:
Рассмотрите изображение объекта. Что это? Какое «изобретение» этого объекта заимствовал и реализовал технологически человек? Ответ поясните, опираясь на тетраду технологического мышления «потребность – цель – способ (технология) – результат».
Одновременно изображения этих объектов выводятся на слайде презентации.
После обсуждения группы предлагают свои варианты ответов. Учитель корректирует и направляет поиск детей.
На слайде презентации последовательно появляются технические решения к каждому «изобретению».
Примерные результаты обсуждения представлены в виде таблицы в приложении.
Обсуждение завершается демонстрацией видео: уникальный дом-раковина «Наутилус». Видео, продолжительность 3.09 // https://www.youtube.com/watch?v=-P7BIndllrw.
Шаг 3. Яйцо – объект бионики. Учитель сообщает о том, что в Дакаре, столице Сенегала, проектировали здание театра, внутри которого не должно было быть ни одной колонны, ни одной, даже декоративной, опоры, все здание должно было представлять собой огромную пустую и тонкую железобетонную скорлупу, опирающуюся на специальный фундамент. Когда все расчеты были закончены, оказалось, что спроектированной конструкции явно не хватает прочности. Между тем естественная яичная скорлупа, напоминавшая по форме будущее здание театра, выдерживала (пропорционально ее размерам) соответствующие нагрузки. В чем же дело? Пришлось подвергнуть тщательному изучению обычное куриное яйцо.
Установили, что его прочность объясняется тонкой и эластичной пленкой-мембраной, благодаря которой известковая скорлупа является конструкцией с предварительным напряжением. Этим открытием строители решили воспользоваться при сооружении театрального здания, только мембрана была, конечно, изготовлена не из «куриного» материала, а из армоцемента.
После этого на слайде презентации демонстрируются другие архитектурные решения, в основу которых было положено яйцо, и проводится обсуждение достоинств каждой конструкции.
Шаг 4. Конструируем яйцо. Учащиеся приступают к изготовлению моделей яйца, используя разные материалы. Учитель предварительно напоминает, что сначала образуется желток, а потом при формировании яйца в яйцеводе птицы на него последовательно накладываются все остальные оболочки – белок и скорлупа.
Важный момент – наслаивание бумаги на пластилиновую основу помогает закрепить понятие о слоистости скорлупы.
Можно организовать работу в группах. Каждая группа использует крахмальный клейстер с разным содержанием крахмала.
Шаг 5. Проверяем яйцо на прочность. После высыхания готового изделия проводится его оценка на прочность. Учитывается также форма изделия (эллипсоид с закругленным и заостренным концом).
Подведение итогов занятия.
Рефлексия.
Литература
1. Николов Т. Долгий путь жизни. – М. : Мир, 1986.
2. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. – М. : Высшая школа, 1991.
3. Уокер Дж. Физический фейерверк. (Вопросы и ответы по физике). – М. : Мир, 1989.
Валентина СМЕЛОВА, кандидат педагогических наук, доцент кафедры педагогических технологий непрерывного образования Института непрерывного образования Московского городского педагогического университета, Москва
Новый робот-червь, созданный на основе биотехнологий, для будущих подземных исследований
Новый робот-червь, созданный на основе биотехнологий, для будущих исследований под землей 01 марта 2023 г. | |
| ( Nanowerk News ) Исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) в Генуе разработали нового мягкого робота, вдохновленного биологией дождевых червей, который может ползать благодаря мягким приводам, которые удлиняются или сжимаются, когда воздух проходит через них или вытягивается. Прототип был описан в международном журнале Scientific Reports («Модульный мягкий робот, похожий на дождевого червя, для передвижения в условиях разнородной местности»), и он является отправной точкой для разработки устройств для подземных исследований, а также поисково-спасательных операций в ограниченном пространстве и исследования других планеты. | |
Новый мягкий робот, вдохновленный биологией дождевых червей, способен ползать благодаря мягким приводам, которые удлиняются или сжимаются, когда через них проходит или вытягивается воздух. (Изображение: Итальянский технологический институт в Генуе, Италия) | |
| Природа предлагает множество примеров животных, таких как змеи, дождевые черви, улитки и гусеницы, которые используют как гибкость своего тела, так и способность генерировать физические бегущие волны по длине своего тела, чтобы двигаться и исследовать различные среды. Некоторые их движения также подобны корням растений. | |
| Вдохновляться природой и в то же время открывать новые биологические явления при разработке новых технологий — главная цель лаборатории робототехники BioInspired Soft, координируемой Барбарой Маццолаи, и этот похожий на дождевого червя робот — последнее изобретение ее группы. | |
Создание робота, похожего на дождевого червя, стало возможным благодаря глубокому пониманию и применению механики передвижения дождевого червя. Они используют чередующиеся сокращения мышечных слоев, чтобы продвигаться как ниже, так и над поверхностью почвы, создавая ретроградные перистальтические волны. Отдельные сегменты их тела (метамеры) имеют определенное количество жидкости, которая контролирует внутреннее давление для приложения усилий и выполняет независимые, локализованные и переменные модели движений. | |
| Исследователи IIT изучили морфологию дождевых червей и нашли способ имитировать их мышечные движения, их целомические камеры постоянного объема и функцию их щетиноподобных волосков (щетинок) путем создания мягких роботизированных решений. | |
| Команда разработала перистальтический мягкий привод (PSA), который реализует антагонистические движения мышц дождевых червей; из нейтрального положения он удлиняется, когда в него нагнетается воздух, и сжимается, когда из него вытягивается воздух. Весь корпус роботизированного дождевого червя состоит из пяти последовательно соединенных модулей PSA, соединенных между собой перемычками. Текущий прототип имеет длину 45 см и весит 605 граммов. | |
Каждый привод имеет эластомерную оболочку, которая инкапсулирует известное количество жидкости, таким образом имитируя постоянный объем внутренней целомической жидкости дождевых червей. Сегмент дождевого червя становится короче в продольном направлении и шире по окружности и оказывает радиальное усилие по мере того, как сокращаются продольные мышцы отдельной камеры постоянного объема. Антагонистически сегмент становится длиннее вдоль передне-задней оси и тоньше по окружности с сокращением окружных мышц, что приводит к проникающим силам вдоль оси. | |
| Каждый отдельный привод демонстрирует максимальное удлинение 10,97 мм при положительном давлении 1 бар и максимальное сжатие 11,13 мм при отрицательном давлении 0,5 бар, что является уникальной способностью генерировать как продольные, так и радиальные усилия в одном модуле привода. | |
| Для движения робота по плоской поверхности к брюшной поверхности робота были прикреплены небольшие пассивные фрикционные подушечки, вдохновленные щетинками дождевых червей. Робот продемонстрировал улучшенную локомоцию со скоростью 1,35 мм/с. | |
Это исследование не только предлагает новый метод разработки перистальтического мягкого робота, похожего на дождевого червя, но также обеспечивает более глубокое понимание передвижения с биоинспирированной точки зрения в различных средах. Потенциальные области применения этой технологии огромны, включая подземные исследования, раскопки, поисково-спасательные операции в подземных средах и исследование других планет. Этот роющий мягкий робот, созданный на основе биотехнологий, является значительным шагом вперед в области мягкой робототехники и открывает двери для дальнейших достижений в будущем. |
| Источник: Istituto Italiano di Tecnologia | |
| Поделись этим: | |
Мы составили список из 10 (на наш взгляд) лучших подкастов о робототехнике и искусственном интеллекте — посмотрите их!
Также ознакомьтесь с нашим разделом Smartworlder со статьями о всех видах интеллектуальных технологий, криптографии, блокчейне, NFT, Web3, AI и многом другом.
Информационный бюллетень Nanowerk
Получайте наши новости о робототехнике, искусственном интеллекте и SmartTech на свой почтовый ящик!
Новости робототехники
Многокамерные мембраны для многоклеточных роботов: тело нужно каждому
14 апреля 2023 г.
Ученые создают высокоэффективные устойчивые солнечные элементы для устройств IoT с управлением энергопотреблением на основе ИИ
13 апреля 2023 г.
4 способа, которыми ИИ может помочь учащимся
12 апреля 2023 г.
На пути к бездефектному производству
12 апреля 2023 г.
Новый «ИИ-ученый» объединяет теорию и данные для открытия научных уравнений
12 апреля 2023 г.
Исследователи используют искусственный интеллект для поиска человеческого интеллекта
10 апреля 2023 г.
Как улучшить запах электронных носов
08 апреля 2023 г.
Развитие технологий прокладывает путь к более реалистичным 3D-голограммам для виртуальной реальности и многого другого
06 апреля 2023 г.
Очки с искусственным интеллектом могут читать немую речь
06 апреля 2023 г.
Интеграция роботов на основе оригами, которые чувствуют, принимают решения и реагируют
04 апреля 2023 г.
Новое киберпрограммное обеспечение может проверить, сколько знаний на самом деле знает ИИ
04 апреля 2023 г.
Прости или забудь: что происходит, когда роботы лгут?
03 апреля 2023 г.
Роботизированная рука может идентифицировать объекты одним движением
03 апреля 2023 г.
Использование искусственного интеллекта для разработки инновационных материалов
31 марта 2023 г.
Новый эксперимент переводит квантовую информацию между технологиями, что является важным шагом для квантового интернета
24 марта 2023 г.
Робот-гусеница демонстрирует новый подход к передвижению мягкой робототехники
24 марта 2023 г.
Свет в сочетании с глубоким обучением: достаточно быстрые вычисления для искусственного интеллекта следующего поколения
22 марта 2023 г.
Обнаружение метанола с помощью робота на мягких фотонных кристаллах
22 марта 2023 г.
Биоразлагаемые искусственные мышцы: экологичность в области мягкой робототехники
21 марта 2023 г.
Устойчивые роботы размером с жука продолжают летать даже после повреждения крыла
15 марта 2023 г.
Новый мягкий робот легко переходит с суши на море
14 марта 2023 г.
Технический прорыв в софтботике
09 марта 2023 г.
Что заставляет нейронную сеть помнить?
06 марта 2023 г.
ИИ управляет изменяющимися поверхностями для уменьшения трения в механизмах
03 марта 2023 г.
Роботы для уборки трав стали возможными благодаря новому улучшенному блоку управления
02 марта 2023 г.
Интеграция людей с ИИ в проектирование конструкций
02 марта 2023 г.
Исследователи обнаружили физические ограничения в тактильной голографии
02 марта 2023 г.
…еще новости о роботах ВинодельняCalifornia нанимает дождевых червей для очистки сточных вод | Экологически безопасный бизнес Guardian
В следующий раз, когда вы откроете бутылку мерло или шардоне, обязательно поблагодарите винодела.
И, возможно, вы также захотите поджарить червей.
Бытовые дождевые черви — последнее решение сложной проблемы, о которой большинство любителей вина никогда не задумываются: удаление сточных вод.
Для производства одного бокала калифорнийского вина может потребоваться до 14 галлонов воды. Большая часть этой воды используется для очистки винодельни и оборудования для розлива после обработки винограда. На большинстве виноделен сточные воды проходят через серию аэрационных прудов, где воздух прокачивается через воду в течение нескольких недель, пока бактерии разрушают загрязняющие вещества.
Теперь чилийская компания BioFiltro предлагает альтернативу: распыление сточных вод в гигантские баки, наполненные дождевыми червями. Компания Fetzer Vineyards, расположенная в калифорнийском округе Мендосино, стала первой американской винодельней, использующей этот процесс для очистки 100% своих сточных вод.
Ожидается, что трудолюбивые черви будут очищать воду так же хорошо, но всего за четыре часа.
Они почти не требуют электричества, а единственным побочным продуктом являются экскременты червей, также известные как отливки, которые можно возвращать на виноградник в качестве питательного удобрения.
«Эта система использует природу. Он использует червей и микробы для очистки всех сточных вод наших виноделен», — говорит Джош Пригге, директор по регенеративному развитию в Fetzer.
Компания BioFiltro начала установку своей системы в компании Fetzer, которая планирует полностью ввести ее в эксплуатацию в конце этого года, как раз к урожаю винограда 2016 года. Fetzer и BioFiltro отказались раскрыть стоимость системы.
Винодельни исторически использовали аэрационные пруды для очистки сточных вод. Такой пруд требует прокачки воздуха через грязную воду, чтобы заставить бактерии расщеплять загрязняющие вещества, процесс, который занимает больше времени, чем процесс, основанный на дождевых червях, который испытывает Fetzer Vineyards. Фотография: BioFiltro Fetzer уже давно является лидером в области устойчивого развития в винодельческой промышленности, переведя всю свою деятельность на использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, например, еще в 1999 году.
Недавно она также стала крупнейшей винодельней, сертифицированной как B Corporation, процесс, требующий от Fetzer соблюдения строгих экологических и социальных стандартов.
Засуха в Калифорнии побудила многие виноградники и винодельни сократить потребность в воде. Переход на капельное орошение является распространенным шагом, равно как и добавление приборов с низким расходом и счетчиков для более точного измерения потребления. Некоторые пробурили колодцы, чтобы избежать отвода воды из ручьев, или перешли на засушливое земледелие, которое избегает орошения, полагаясь на дождь и методы удержания влаги в почве.
Процесс BioFiltro был первоначально разработан Хосе Тоха Кастелла, профессором биофизики Чилийского университета, и коммерциализирован одним из его студентов, Алексом Вильягра, соучредителем компании. С тех пор он использовался в 129установок в шести странах, в окружающей среде от Антарктиды до пустыни Атакама, а также в различных условиях сточных вод, от сточных вод человека и молочного скота до скотобоен и виноделен в Калифорнии, Вашингтоне и других местах, говорит Май Энн Хили, региональный менеджер фирмы в США.
.
«Черви — главные герои нашего предприятия, — говорит Хили. «Поскольку они переваривают и расщепляют загрязняющие вещества, их кишечник, по сути, производит эти бактерии. Бактерии на самом деле работают 24 часа в сутки 7 дней в неделю и не получают такого признания».
Для каждой установки BioFiltro строит большие бетонные «лечебные» ящики, содержащие 12 000 червей на кубический ярд. У них есть открытая камера на дне для поддержания потока воздуха, затем они выложены снизу вверх крупным речным булыжником (камнями), древесной стружкой толщиной в три фута, а затем верхним слоем червей и бактерий. Бетонные коробки открыты к небу, а сточные воды просто разбрызгиваются поверх червячных свай.
BilFiltro разрабатывает различные рецепты червей и бактерий, которые частично зависят от типов червей, которые могут размножаться в местных условиях, для очистки определенного типа сточных вод. Крупные твердые частицы в сточных водах собираются на древесной стружке и затем потребляются червями.
Микроскопические твердые вещества потребляются бактериями как на древесной стружке, так и в пищеварительном тракте червей.
У Фетцера будет три лечебных бокса, каждый шириной 36 футов, длиной 200 футов и глубиной шесть футов. По словам Хили, в общей сложности будет дежурить около 100 миллионов червей, в основном обычные калифорнийские красные черви.
По словам Хили, авангард этой рабочей силы червей уже зародился в своего рода «инкубаторе» на винодельне Фетцера, где они постепенно подвергаются воздействию сточных вод, чтобы они могли акклиматизироваться.
Черви BioFiltro за работой в кемпинге в Национальном парке Торрес-дель-Пайне, в чилийской части Патагонии. Система содержит древесную стружку, дождевых червей и бактерии, которые помогают очищать сточные воды и повторно использовать их для смыва туалетов. Фотография: БиоФильтро Один или два раза в год сотрудники BioFiltro посещают винодельню, чтобы собрать червячные отбросы из ящиков для обработки, которые Фетцер соединит с компостом из других частей своего производства, а затем внесет на своих виноградниках для питания почвы.
Санджай Парих, адъюнкт-профессор химии почв Калифорнийского университета в Дэвисе, говорит, что BioFiltro выглядит многообещающим вариантом для очистки сточных вод винодельни.
«Такой подход к воссозданию естественной системы в замкнутой среде, я думаю, очень хороший подход и может быть действительно полезным. Это то, что должны учитывать винодельни, заводы по производству томатов и другие подобные объекты», — говорит Парих.
Парих, который недавно стал соавтором исследования, в котором изучалось управление сточными водами на винодельнях, сказал, что большинство из них используют аэрационные пруды, проверенную технологию, но очень энергоемкую, потому что воздух должен постоянно откачиваться и смешиваться со сточными водами для обеспечения бактериального загрязнения. контакт.
Такие пруды также медленно очищают сточные воды – на это могут уйти недели или даже месяцы. Для этого требуется много земли, чтобы удерживать воду, поскольку она продолжает накапливаться в ходе текущих операций.
И этот процесс имеет тенденцию генерировать неприятные запахи. По словам Хили, таких проблем не существует в процессе BioFiltro.
Но у червячной обработки есть один потенциальный недостаток: она не намного эффективнее удаляет соли из сточных вод, чем аэрация пруда. Соли естественным образом накапливаются в сточных водах от сельскохозяйственных работ, и это особенно верно в отношении виноделия, поскольку многие используемые чистящие средства содержат натрий.
По словам Париха, соль делает сточные воды менее пригодными для орошения, потому что они связывают частицы глины в почве, не позволяя почве поглощать воду. Многие растения также не будут расти в соленой воде или почве. Разбавление является предпочтительным и дешевым способом уменьшить количество соли, но исследования Париха показывают другой вариант: замена чистящих химикатов на основе натрия на альтернативы на основе калия в виноделии. Калий в сточных водах может фактически улучшить плодородие почвы.
«Повсеместно мы видим, что да, сточные воды винодельни имеют захватывающий потенциал для повторного использования, и вы, вероятно, могли бы использовать их для орошения», — говорит Парих.