生物材料新前沿:当设计拥抱“活材料”与藻类

在介绍了 Living Materials(活材料)概念并探讨了菌丝体材料的应用之后,这篇文章将目光投向另一类活性材料——植物基材料,尤其是藻类衍生材料。藻类凭借惊人的生长速度和固碳能力,正从食品与医药领域走进设计界,被转化为生物塑料、纺织纤维与建筑板材。文中梳理了 EcoLogicStudio、bioMATTERS、Bloom、Klarenbeek & Dros 等工作室与企业的最新实践,勾勒出一条通往循环经济与再生设计的材料新路径。

继介绍 Living Materials(活材料)概念并探索其在菌丝体材料中的演绎之后,本文聚焦另一类活性材料——植物基材料,尤其是源自藻类的材料。

Dopo aver introdotto il concetto di Living Materials e averne esplorata la declinazione nei materiali a base di micelio, questo articolo si concentra su un’altra categoria di materiali vivi, ovvero quelli plant-based ed in particolare quelli derivati dalle alghe.

“藻基材料可以替代合成组件和石油等化石燃料,助力向循环经济过渡”(Jones 等,2022)。

“I materiali a base di alghe possono sostituire i componenti sintetici e i combustibili fossili come il petrolio, contribuendo alla transizione verso un’economia circolare” (Jones et al., 2022).

在当下这个不可再生资源被过度使用的历史时期,我们需要一种循环且亲生物(biofilico)的路径。得益于一批正朝这个方向推动方法与理念的设计师,我们开始看到替代性的生产与消费体系是可能的,也意识到材料创新将是实现这一目标的关键。

In questo periodo storico, in cui assistiamo a un uso eccessivo di risorse non rinnovabili, abbiamo bisogno di un approccio circolare e biofilico. Grazie ad alcuni designer che stanno promuovendo approcci e metodologie in questa direzione, stiamo iniziando a vedere che sistemi alternativi di produzione e consumo sono possibili, e stiamo riconoscendo che l’innovazione dei materiali sarà cruciale per raggiungere questo obiettivo.

目前,大多数生物基聚合物来自农业提取的植物纤维素。然而,要想在不挤占粮食生产农业资源的前提下有效替代石油基聚合物的大体量,就必须依托其他易于快速再生的资源开发新材料。凭借生长迅速与吸收二氧化碳的能力,藻类正是一个有效的答案。

Attualmente la maggior parte dei polimeri di origine biologica deriva dalla cellulosa vegetale proveniente dall’agricoltura. Tuttavia, per poter sostituire efficacemente i grandi volumi di polimeri a base di petrolio senza compromettere le risorse agricole destinate alla produzione alimentare, è fondamentale sviluppare nuovi nuovi materiali a partire da altre risorse facilmente e velocemente rinnovabili. Grazie alla loro rapidità di crescita e alla capacità di assorbire anidride carbonica, le alghe ad esempio rappresentano una valida risposta.

“海洋藻类的生长速度最高可达陆地植物的 60 倍,为建筑行业提供了一种低影响的可再生资源”(Smith 等,2021)。

“Le alghe marine sono in grado di crescere fino a 60 volte più velocemente delle piante terrestri, offrendo una risorsa rinnovabile a basso impatto per il settore edile” (Smith et al., 2021).

人类很早就认识了藻类的特性,并在多个领域加以利用:在营养领域,藻类富含维生素、矿物质、抗氧化剂、氨基酸与膳食纤维;在医学领域,则利用其抗炎与抗氧化功效。而近些年,设计界也开始以日益浓厚的兴趣将藻类视为替代性资源。

Già da tempo l’uomo conosce le proprietà delle alghe e le utilizza in diversi ambiti, come quello della nutrizione – in quanto contengono vitamine, minerali, antiossidanti, aminoacidi e fibre, oppure in ambito medico per i loro effetti antinfiammatori e antiossidanti. Ma negli ultimi anni, anche il mondo del design ha iniziato a guardare con crescente interesse alle alghe come risorsa alternativa.

“藻类养殖有助于欧盟实现脱碳、零污染、循环性、生物多样性保护与恢复、生态系统保护以及环境服务发展等目标。”——欧洲绿色协议(Green Deal europeo)

“La coltivazione di alghe può contribuire al raggiungimento degli obiettivi dell’UE in termini di decarbonizzazione, inquinamento zero, circolarità, conservazione e ripristino della biodiversità, protezione degli ecosistemi e sviluppo di servizi ambientali.” Green Deal europeo

藻类是生活在水生环境中的植物,种类繁多。它们的尺寸差异极大:小到显微镜级的 Chlorella(小球藻)这类单细胞微藻,大到可超过 30 米长的巨型巨藻(kelp gigante)。藻类的形态也千差万别——Spirogyra(水绵)呈丝状,结构细长;Ulva(石莼)则呈叶状,像一片扁平宽阔的叶子。藻类还常按颜色分类,颜色取决于细胞内的色素:绿藻(如 Chlorophyta 绿藻门)含有叶绿素,红藻(如 Rhodophyta 红藻门)则带有红色色素。

Le alghe sono vegetali che vivono in ambienti acquatici e ne esistono un’infinità varietà. Ad esempio possono variare nella dimensione, partendo dalle microscopiche, come la Chlorella, una microalga unicellulare, fino ad arrivare a quelle di dimensioni macroscopiche, come il kelp gigante, che può raggiungere lunghezze di oltre 30 metri. Anche le forme delle alghe possono essere molto diverse. Ad esempio, la Spirogyra ha una forma filamentosa, con strutture lunghe e sottili, mentre la Ulva ha una forma lamellare, simile a una foglia piatta e larga. Ed infine le alghe vengono spesso classificate anche in base al loro colore, che dipende dai pigmenti presenti nelle loro cellule. Le alghe verdi, come la Chlorophyta, contengono clorofilla, mentre le alghe rosse, come la Rhodophyta, hanno pigmenti rossi.

从材料角度看,藻类展现出惊人的多功能性:它们可以被转化为生物塑料、纺织纤维,或用于覆层与结构的复合材料。此外,藻类衍生制品完全可生物降解,非常适合临时性或闭环应用。多家企业、设计工作室与研究者已开始探索这些材料在设计各领域的应用潜力。

Dal punto di vista dei materiali, le alghe offrono una versatilità sorprendente. Possono essere trasformate in bioplastiche, fibre tessili o materiali compositi per rivestimenti e strutture. Inoltre, i prodotti derivati dalle alghe sono completamente biodegradabili, rendendoli ideali per applicazioni temporanee o a ciclo chiuso. Diverse aziende, studi di progettazione e ricercatori hanno iniziato ad esplorare il potenziale di questi materiali applicandoli ai vari settori del design.

EcoLogicStudio 是一家总部位于伦敦的建筑与设计工作室,由 Claudia Pasquero 与 Marco Poletto 创立,专注于生物学、技术与设计的融合,藻类在其探索的材料中占据重要位置。PhotoSynthetica Collection 是他们的首个亲生物设计产品系列(一种从自然系统的美学与功能中汲取灵感的方法),凝聚了五年研发的成果,并整合了工作室多个项目的经验,如 BioBombola、Otrivin Air Lab、Air Office 与 Tree One。该系列包括:AIReactor——一款桌上型生物技术空气净化器;Sgabello Compostabile(可堆肥凳);以及 Bio-Digital Ring——一件用再代谢污染物 3D 打印而成的首饰。

EcoLogicStudio è uno studio di architettura e design con sede a Londra, fondato da Claudia Pasquero e Marco Poletto. Lo studio si concentra sulla fusione tra biologia, tecnologia e design. Tra i materiali che esplorano le alghe occupano un posto di rilievo.

EcoLogic Studio

PhotoSynthetica Collection è la loro prima collezione di prodotti di design biofilico (un approccio che si ispira all’estetica e alla funzionalità dei sistemi naturali). Questa collezione è il culmine di cinque anni di ricerca e sviluppo ed implementa i risultati di diversi progetti ideati da EcoLogicStudio, come la BioBombola, l’Otrivin Air Lab, l’Air Office e il Tree One.

La PhotoSynthetica Collection include: l’AIReactor – un purificatore d’aria biotecnologico da scrivania; lo Sgabello Compostabile; e il Bio-Digital Ring – un gioiello stampato in 3D realizzato con inquinamento ri-metabolizzato.

EcoLogicStudio 的 PhotoSynthetica Collection:AIReactor 桌面空气净化器与可堆肥凳

图注:EcoLogicStudio 的 PhotoSynthetica Collection:AIReactor 桌面空气净化器与可堆肥凳

bioMATTERS 是一家同时在纽约与伦敦设点的生物设计工作室,他们设计了 MYCO-ALGA——一种用菌丝体与藻类 3D 打印而成的室内覆层系统。这些砖板由活体生物与回收的天然有机废弃物组成,成品完全可生物降解。最后一道工序是在每块砖板上 3D 打印生物颜料——这些颜料从收获的藻类生物质中提取,制成凝胶后使用。

bioMATTERS, uno studio di biodesign con sede sia a New York che a Londra, ha progettato MYCO-ALGA, un sistema di rivestimento per interni realizzato con micelio e alghe stampati in 3D.

Queste piastrelle sono composte da organismi viventi e da rifiuti naturali e organici riciclati, garantendo un prodotto finale completamente biodegradabile. La fase finale prevede l’applicazione di bio-pigmenti estratti dalla biomassa di alghe raccolta, trasformati in gel, questi pigmenti vengono stampati in 3D su ogni piastrella.

bioMATTERS

Bloom 是一家总部位于美国(密西西比州 Meridian)的公司,以开发藻基可持续材料著称,尤其专注于柔性泡沫的研发。“我们正在市场上快速扩张,帮助制鞋行业用藻类替代鞋履多个部件(如鞋垫、中底、大底)中的化石燃料基材料,同时帮助汽车行业让泡沫更加可持续。”他们广为人知的产品之一 Ultra III Bloom,是与 Vivobarefoot 合作打造的鞋款,材料来自溪流中收集的藻类。这些藻类为保护与恢复当地生态系统而被清除,随后被转化为可生物降解的泡沫,替代传统石油衍生材料。Bloom 的生产流程始于在藻华威胁水质与生物多样性的区域收集藻类生物质,再经处理制成轻质柔韧的泡沫,适用于从鞋底到配饰、家具组件的广泛用途。近期,该公司还入选了联合国“UN Decade on Ecosystem Restoration”(联合国生态系统恢复十年)计划,该计划面向积极开展环境恢复项目的机构。

Bloom, azienda con sede negli Stati Uniti (Meridian, MS), è conosciuta per lo sviluppo di materiali sostenibili a base di alghe, con particolare attenzione alla creazione di schiume flessibili. “Ci stiamo diffondendo molto rapidamente sul mercato aiutando l’industria calzaturiera a sostituire i materiali a base di combustibili fossili con alghe in diverse parti delle calzature (ad es. solette, intersuole, suole) e l’industria dell’automotive a rendere più sostenibili le loro schiume.

Uno dei loro prodotti noti, l’Ultra III Bloom, è una scarpa creata in collaborazione con Vivobarefoot, che viene realizzata con un materiale derivante dalle alghe raccolte nei corsi d’acqua. Queste alghe, rimosse per preservare e ripristinare gli ecosistemi locali, vengono trasformate in una schiuma biodegradabile che sostituisce i materiali tradizionalmente derivati dal petrolio. Il processo di produzione di Bloom inizia con la raccolta della biomassa algale in aree dove la fioritura minaccia la qualità dell’acqua e la biodiversità. Le alghe vengono quindi trattate e trasformate in una schiuma leggera e flessibile, adatta a una vasta gamma di applicazioni, dalle suole delle scarpe agli accessori e ai componenti di arredo. Recentemente sono stati ammessi a far parte del programma ONU denominato “UN Decade on Ecosystem Restoration” dedicato a chi sviluppa attivamente programmi di ripristino ambientale.

Bloom

Studio Klarenbeek & Dros 由荷兰设计师 Eric Klarenbeek 与 Maartje Dros 创立,以利用藻类 3D 打印家具物件闻名。在法国的 Atelier Luma 工作期间,两人培育水生藻类,将其干燥后转化为可 3D 打印物件的材料。设计师认为,这种生物基聚合物未来可用来制造从洗发水瓶到餐具、垃圾桶的任何东西,最终完全取代石油等化石燃料生产的塑料。他们还在与研究机构和企业的合作中,着手打造真正的本地生物塑料生产网络,助力更循环、更去中心化的经济体系。

Lo Studio Klarenbeek & Dros, fondato dai designer olandesi Eric Klarenbeek e Maartje Dros, è noto per l’utilizzo delle alghe nella stampa 3D di oggetti di arredamento. Lavorando all’Atelier Luma in Francia, Klarenbeek e Dros hanno coltivato alghe acquatiche, che hanno poi essiccato e trasformato in un materiale che può essere utilizzato per stampare oggetti in 3D.

I progettisti ritengono che questo polimero a base biologica potrebbe essere utilizzato per realizzare qualsiasi cosa, dalle bottiglie di shampoo alle stoviglie o ai bidoni della spazzatura, eventualmente sostituendo completamente la plastica prodotta da combustibili fossili come il petrolio.

In collaborazione con istituti di ricerca e aziende, Klarenbeek & Dros stanno anche lavorando per creare una vera e propria rete di produttori locali di bioplastiche, contribuendo a un sistema economico più circolare e decentralizzato.

Studio Klarenbeek & Dros

葡萄牙设计师 Giestas 带来 Baking Vegan Slippers(烘焙素食拖鞋)系列,邀请人们在制鞋领域尝试藻基生物塑料。该项目在鞋面部分使用从藻类中提取的增稠剂海藻酸盐(alginato),以藏红花或红茶着色;鞋底则由磨碎软木与海藻基明胶替代品琼脂(agar)粘合而成。

Il designer portoghese Giestas presenta Baking Vegan Slippers, una collezione che invita a sperimentare con le bioplastiche a base di alghe nel settore calzaturiero.

Il progetto impiega l’alginato, un addensante ricavato dalle alghe, per la parte superiore della scarpa, colorato con zafferano o tè nero, mentre la suola è realizzata con sughero macinato legato con agar, un sostituto della gelatina a base di alghe.

Giestas

荷兰设计师 Nienke Hoogvliet 自称“artivista”——“艺术家”(artista)与“活动家”(attivista)的结合——她以设计激发人类、社会与环境之间的和谐,创立了一家专攻可持续材料的工作室,并开发了以藻基纱线与织物制成的家具项目。其作品之一 SEA ME 呈现了用藻类纤维与回收渔网制成的地毯与座椅。

Nienke Hoogvliet è una designer olandese che si descrive come un’artivista – una combinazione di “artista” e “attivista” – Nienke Hoogvliet utilizza il design per ispirare l’armonia tra gli esseri umani, società e ambiente ed ha fondato uno studio specializzato in materiali sostenibili e ha sviluppato progetti d’arredo utilizzando filati e tessuti a base di alghe.

Uno dei suoi progetti, SEA ME, presenta tappeti e sedie realizzati con fibre di alghe e reti da pesca riciclate.

Nienke Hoogvliet

丹麦公司 Søuld 生产可回收的建筑材料与声学产品,原料是大叶藻(zostera marina)——一种天然、无毒且能储存二氧化碳的材料。大叶藻生长于河口、海湾及其他浅水沿海区域,吸收温室气体的能力是树木的三倍。除了这些生态品质,大叶藻天然阻燃、抗腐,并具有出色的保温性能。

Søuld è un’azienda danese che produce materiali da costruzione e prodotti acustici, riciclabili, realizzati con la zostera marina, materiale naturale, non tossico e in grado di immagazzinare CO₂.

La zostera marina è una pianta acquatica che cresce in estuari, baie e altre zone costiere poco profonde. Questa specie è in grado di assorbire gas serra in quantità tre volte superiori rispetto agli alberi. Oltre a queste qualità ecologiche, la zostera marina è naturalmente ignifuga, resistente alla decomposizione e offre eccellenti proprietà isolanti.

Søuld

此外,还有众多大学正带领学生投入藻类等生物基材料潜力的研究与设计项目中。爱沙尼亚艺术学院(Estonian Academy of Arts)便是一个典范:来自冰岛、芬兰与爱沙尼亚的学生以藻类为起点,开发了再生性、本地化的设计项目,制作出类皮革材料、板材以及用于织物染色的颜料。“我们这个项目的目标,是唤起对藻类的敬意。通过探索藻类的世界——了解它们的差异并拥抱它们——我们希望,有了更多的知识与对话,我们与藻类的共存能够更加牢固。”

Ci sono inoltre numerose università che stanno sperimentando il potenziale dei materiali a base biologica, come le alghe, coinvolgendo i loro studenti in progetti di ricerca e design. Un’esempio virtuoso è l?estonian Academy of Arts.

Gli studenti provenienti da Islanda, Finlandia ed Estonia hanno sviluppato progetti di design rigenerativo e locale a partire dalle alghe. Sono stati realizzati materiali simili alle pelli, pannelli e pigmenti per colorare i tessuti.

“Il nostro obiettivo con questo progetto, è incoraggiare il rispetto per le alghe. Esplorando il regno delle alghe: conoscendo le loro differenze e abbracciandole, la nostra speranza è che con più conoscenza e dialogo, la nostra coesistenza possa essere rafforzata.”

Estonian Academy of Arts


本文内容整理编译自 Salone del Mobile.Milano(salonemilano.it)