仿生学创新将改变城市建设

的希望之光奖是一个年度项目，旨在支持受自然启发的顶尖初创企业，这些企业的创新有潜力解决关键的环境和社会问题。在2022年的决赛中，有两个组织的创新可以改变城市建设，它们是mycocycle和Metavoxel，它们之间解决了废物管理和材料消耗的问题。

对于从事仿生学研究的公司来说，希望之光奖是最重要的奖项之一。

创始人兼首席执行官Mycocycle罗德里格斯(Joanne Rodriguez)说:“仿生学研究所从根本上符合我们的使命。当我们考虑到自然界没有废物，我们正在利用自然来解决人为的问题时，全球没有其他地方可以明显地与我们的北极星一致，并将我们与其他专注于为工业问题建立基于自然的解决方案的人联系起来。”

的创始人兼首席执行官本杰明•詹妮特也表达了同样的观点Metavoxel“进入《希望之光》决赛是一项重大成就，原因有很多。这是一个很好的机会来完善我们的叙述，因为我们期待与价值观与我们一致的公司合作。网络和社区充满了主题专家，他们对自然启发的技术的热情与我们相当或超过我们，这为我们提供了持续的支持和灵感。当我们进入市场空间时，它为我们提供了一个向世界传播我们的技术和价值观的平台。”

Metavoxel发明了新型复合建筑材料，灵感来自骨骼、木材和海绵等材料的细胞结构。这些可编程的细胞材料是基于模块化构件部件的离散组装。“我们的创新是为了解决与航空结构制造相关的问题，其中高刚度与重量比是至关重要的。这导致了关于生产具有新颖性能的细胞材料的可扩展制造过程的见解，”Jennet说。

Metavoxel创造的材料与传统建筑材料的不同之处在于，该技术可以用更少的资源做更多的事情。Jennet解释说:“通过利用蜂窝架构的好处，我们可以用更少的材料解决一系列性能问题，同时通过特定于应用程序的可调性提供更好的性能。”

对于建筑业来说，这意味着它可以降低建筑项目的成本，提高结构效率。Metavoxel产品的模块化特性意味着项目可以用更少的材料更快地建成，从而降低了成本。与固体建筑材料相比，结构效率得到了提高，Metavoxel的蜂窝创新约98%是空气，但保持了高水平的结构性能。

Jennet说:“这是通过蜂窝几何结构的设计来实现的，它需要高度的连通性，以确保外部载荷通过梁单元的轴向拉伸和压缩来解决。”“在我们的材料中，三维光束网络被充分三角化，以提供这些优点，在替代单元几何形状的情况下，我们可以在类似的低密度下实现一系列其他特性。”

Metavoxel目前正在开发一种消费产品，与传统结构的同类产品相比，该产品的环保性能显著提高——重量减轻63%，CO减少90%₂e.这些节省预计在建筑产品上是相似的，尽管它会根据建筑类型(即住宅vs.商业)和组成部分(即基础vs.框架)而有所不同。

由于测试和认证要求，建筑产品预计至少在18个月内不会进入市场。但当它们达到商业规模生产水平时，Metavoxel将能够在30分钟内生产大约1立方米，也就是大约96x96英寸、6英寸厚的墙壁，这比传统墙体建材的生产速度快50%。

真菌循环与真菌一起分解复杂的建筑垃圾材料。罗德里格斯在建筑产品行业工作了30年，在那段时间里，他目睹了日益严重的不可持续的废物处理问题。

她说:“仅在美国，每年就有六亿六千万吨建筑垃圾进入废物管理系统，这是城市固体废物数量的两倍。”“我在建筑材料制造领域工作了几十年，了解建筑业主试图处理这些废物流的复杂性和愿望。”

有了这些知识，罗德里格斯在2018年创办了Mycocycle，为处理有毒建筑垃圾提供解决方案。真菌是大自然的回收者和建造者，真菌循环公司从真菌中获得灵感，不仅处理废物，还将其回收成可用于新产品的材料。

“真菌在地下形成了长长的网络，它们的根结构将养分和重碳循环为土壤和它们所服务的生态系统的有益特性。这些根结构，即菌丝体，是我们技术的基础，”罗德里格斯解释说。“它们能够分解重木质素和木质生物质，同时释放转化重碳氢化合物的酶，就像在石油基材料中发现的那些。理解这些活动在自然界中发生，没有人为干预，将它们应用到具有类似成分的材料上是有意义的:建筑材料。”

生产商开展的三项研究表明，由于废物从供应链中循环，该过程是碳中性到碳负的。根据美国环境保护署的数据，每从垃圾填埋场转移出一吨垃圾，几乎就会产生三公吨二氧化碳₂E被避免。

“到目前为止，我们已经避免了25,000磅CO₂我们只是在废物转移，”罗德里格斯解释说。“材料开发也有积极的碳影响，但这具体取决于制造商所替代的是什么。我们预计将减少10亿吨二氧化碳₂E到2030年，因为我们的过程完全循环。”

虽然一切都处于非常早期的阶段，但该公司正在与全球绝缘和声学产品、泡沫和粘合剂、墙板和屋顶制造商讨论项目。

2022年希望之光奖的获奖者于2022年11月宣布，尽管两家公司都没有获奖，但随着诸如此类的创新预计将在2025年推向市场，建筑变得更加可持续的潜力正在提高。