Alam menyukai spiral, dari galaksi hingga kerang. Jay Harmon menggunakan spiral alami untuk merancang "pusaran air beku" untuk menjaga tangki air bersih tanpa bahan kimia.
Alam menyukai spiral, dari pusaran air atau angin topan, hingga cara getah mengalir ke tanaman, hingga bentuk hati manusia. Penemu Jay Harmon, dari perusahaan riset teknik dan desain produk PAX Scientific Inc., menggunakan bentuk pola dasar ini dari alam untuk merancang "pusaran air beku" sebagai bagian putar dari mesin atau pompa. Pusaran air beku Harmon, seukuran tangan Anda, dapat mengaduk sepuluh juta galon air dalam tangki penyimpanan hanya dengan beberapa daya bola lampu. Desain ini menjaga tangki air tetap bersih, tanpa menggunakan klorin atau bahan kimia lainnya. Harman sekarang bekerja untuk meningkatkan pusaran air bekunya untuk membersihkan udara seluruh kota. Wawancara ini adalah bagian dari seri EarthSky, Biomimicry: Nature of Innovation, diproduksi dalam kemitraan dengan Fast Company dan disponsori oleh Dow.
Ceritakan tentang gagasan biomimikri ... apa itu?
Bioimikri mencari ke alam untuk masalah yang dihadapi umat manusia. Alam itu bersih, hijau, dan berkelanjutan. Industri manusia tidak, pada tahap ini. Dan kita benar-benar perlu melakukan perubahan itu.
Itu mengilhami saya karena saya mencintai alam, dan saya suka berada di lautan. Saya telah terpesona oleh betapa elegannya desain yang ada sejak saya masih kecil. Saya baru saja terpesona, dan saya telah menghabiskan seluruh hidup saya untuk mempelajari alam dan menerapkan prinsip-prinsipnya dalam memecahkan masalah manusia.
Apa yang secara alami mengilhami salah satu penemuan pertama Anda untuk PAX Scientific, pencampur yang ramping? Bagaimana cara kerjanya? Mengapa ini penting?
Saya pikir saya pertama kali terinspirasi ketika saya masih kecil, dan saya akan berenang di sepanjang batu dan karang, dengan masker wajah saya, menonton ikan. Gelombang akan datang, dan aku akan tersapu ke bebatuan. Saya akan mengambil rumput laut untuk menghentikan diri dari didorong ke batu. Rumput laut, saya temukan, sangat rapuh dan mudah pecah. Tetapi saya juga memperhatikan bahwa bahkan dalam badai terliar, badai musim dingin dengan ombak besar, rumput laut ini bertahan dengan baik. Itu benar-benar membuat saya penasaran.
Selama beberapa tahun, saya perhatikan bahwa semua rumput laut ini mengubah bentuknya menjadi jalur yang paling tidak resistan, paling tidak seret. Jadi ketika air melewati, Anda melihat rumput laut ini berputar dan bergoyang. Sepertinya kacau, seperti ranting-ranting angin. Tetapi jika Anda melihat mereka cukup dekat, mereka semua beradaptasi dengan jalur spiral yang sama. Dan spiral itu sama persis dengan spiral yang Anda lihat di bak mandi ketika Anda mencabut stekernya, ketika Anda melihat pusaran air itu. Itu adalah sifat alami yang paling sedikit perlawanan dan paling tidak seret.
Ketika saya melihat rumput laut ini, saya mulai mengubah bentuk sampan yang saya buat saat kecil. Itu adalah sampan yang cukup kasar, hanya terbuat dari besi bergelombang tua. Saya akan memalu mereka menjadi bentuk-bentuk pusaran ini, dan saya menemukan bahwa mereka lebih mudah untuk mendayung. Kemudian saya menghabiskan beberapa tahun dengan departemen perikanan dan margasatwa di Australia, dan saya mempelajari pola-pola berputar-putar ini dalam segala hal, mulai dari cara ikan berenang, cara burung terbang, serangga terbang, dll. Dan itu terpikir oleh saya bahwa jika saya bisa merekayasa balik satu pusaran air, jika saya bisa mencabut steker dari bak mandi saya dan membekukan pusaran air itu dan merekayasa baliknya, saya akan benar-benar memiliki sesuatu yang saya bisa beradaptasi dengan segala macam hal.
Kredit Gambar: flikr
Yah, butuh waktu 20 tahun bagi saya untuk mengetahui cara membekukan pusaran air. Saya tidak dapat menemukan ahli matematika atau ahli fisika atau insinyur yang dapat memberi saya konstruksi matematika dari pusaran air tunggal. Saya memang membekukan, akhirnya, merekayasa baliknya. Setelah saya memiliki pusaran air beku padat, saya menemukan bahwa jika saya memasukkannya ke dalam air atau udara dan memutarnya, itu akan menciptakan pusaran air yang sempurna.
Untuk apa Anda menggunakannya?
Kredit Gambar: Pax Scientific
Jika Anda berpikir tentang pasokan air di sebagian besar kota-kota barat, khususnya di Amerika, ada tangki penampungan besar yang besar, jutaan galon, mereka bisa jadi lima juta, sepuluh juta galon air. Nah, air itu menjadi stagnan, yang bukan hal yang baik. Jadi pemerintah kota yang mengelola air itu harus memasukkan klorin dan kloramin ke dalam air. Mereka bersifat karsinogenik, atau mereka menciptakan masalah lain. Masalahnya lebih baik diselesaikan dengan mencampur air itu. Tetapi bagaimana Anda mencampurnya secara efisien? Saat ini, umumnya di seluruh dunia, jika Anda ingin mencampur air, harganya sangat mahal. Biasanya, Anda memompa air keluar dari satu tangki ke yang lain, dan kembali lagi. Untuk sepuluh juta galon air, itu banyak energi. Dan itu benar-benar tidak mencampur air dengan baik.
Saya menempatkan salah satu pusaran air beku ini di bagian bawah salah satu tangki ini. Saya memutarnya dengan beberapa ratus watt daya, beberapa bola lampu kekuatan, dan saya menemukan itu mampu mencampur seluruh tangki air, 10 juta galon, yang dari sudut pandang teknik bahkan tidak mungkin. . Tetapi kami dapat membuktikannya berulang-ulang. Sekarang kami berada di beberapa ratus tank ini di seluruh Amerika dan di beberapa negara lain. Ini bekerja 100 persen secara efektif dalam setiap kasus ini.
Dari sana, saya mulai mengadaptasi bentuk-bentuk ini ke penggemar. Kipas menggunakan 18 persen energi listrik dunia. Mereka tidak terlalu efisien. Kami menemukan berkali-kali bahwa Anda dapat mengambil penggemar terbaik di dunia dan mengurangi energinya sebanyak 30 persen dan kebisingannya hampir mencapai setengahnya.
Rose Galaxy. Kredit Gambar: NASA, ESA, dan Tim Pusaka Hubble (STScI / AURA)
Maka kami mengambilnya dari sana, dan pergi ke segala macam aplikasi lain - baling-baling dan pompa, bentuk kapal, bentuk pesawat, bentuk turbin angin. Itu berlaku untuk semuanya, di mana ada arus. Jadi hampir semua yang ada di dunia industri dapat diperbaiki dengan mengambil bentuk-bentuk ini dari alam dan mengkonfigurasi ulang apa yang insinyur bangun hari ini.
Dan hal lain adalah bahwa dengan pusaran air, segala sesuatu yang mengalir ke pusaran air, datang dari luar, semuanya berputar ke dalam pusaran air dan itu akan tersedot ke dalam. Kita katakan di PAX Scientific "Nature sucks," karena sebenarnya ada. Saat Anda berada di pantai dan merasakan angin sepoi-sepoi di wajah Anda, penyebab angin sepoi-sepoi itu tidak ada di depan Anda, sesuatu yang mendorong angin sepoi-sepoi untuk Anda. Penyebabnya ada di belakang Anda. Ada sistem tekanan rendah di suatu tempat di atmosfer di belakang Anda. Ada beberapa struktur pusaran besar, pusaran air di atmosfer yang menyedot udara. Dan Anda mengalaminya seperti angin sepoi-sepoi. Setiap pusaran air di alam semesta kita bekerja berdasarkan prinsip itu.
Ketika Anda melihat cara manusia membuat kipas dan pompa dan mixer dan segala sesuatu yang berputar, mereka tidak payah. Mereka melarikan diri. Mereka benar-benar membuang cairan ke luar daripada menariknya ke dalam. Dengan membuangnya, mereka menciptakan tekanan rendah, sehingga mereka benar-benar menghisap pipa. Tapi ini sama sekali bukan cara alam mendesainnya. Manusia menggunakan sentrifugal. Alam membangun sistem sentripetal. Sebaliknya. Dan itulah yang saya gunakan dalam mixer ini.
Mereka juga dapat digunakan di atmosfer. Kami sedang melakukan proyek penelitian lanjutan sekarang di universitas-universitas di Amerika Serikat untuk menunjukkan bahwa kami dapat membuat salah satu dari panas ini di atmosfer dan memengaruhi area yang sangat besar hingga setinggi 20.000-25.000 kaki dan diameter 20 mil. Kita bisa pergi ke tempat-tempat seperti L.A. dan Mexico City, atau Beijing atau Teheran yang memiliki lapisan inversi besar dan polusi yang mengerikan karena semua polusi ini terperangkap dalam baskom. Semua kota ini memiliki bukit-bukit tinggi di sekitarnya dan tidak cukup angin. Sedangkan sebagian besar kota menciptakan polusi - setiap kota menciptakan polusi, bahwa polusi naik pada termal dan kemudian tersebar di seluruh benua atau di lautan. Setiap kota di dunia melakukan itu kecuali yang khusus yang baru saja saya sebutkan.
Kredit Gambar: Chris 73
Jadi apa yang telah kami tunjukkan - kami memodelkan ini di komputer dan tentu saja menunjukkannya dengan jelas di air - kami dapat menempatkan salah satu perangkat ini di kota seperti Beijing, dan menyebabkan pola sirkulasi ini. Kami pada dasarnya hanya mempercepat apa yang sudah dilakukan alam, karena pola-pola ini sudah ada di kota-kota seperti Los Angeles atau Beijing, mereka tidak cukup kuat. Mereka tidak mengambil udara yang terjebak ini cukup tinggi sehingga bisa disebarkan. Kami menunjukkan bahwa kami dapat melakukannya dengan perangkat yang sangat kecil dan energi yang sangat sedikit. Jadi ini adalah solusi untuk kota-kota seperti Teheran, Beijing, dan Mexico City, yang memiliki masalah kesehatan besar pada penyakit pernapasan. Kita dapat membantu orang-orang itu dengan mengutak-atik alam.