创新

La Dutch Design Week 2025 是荷兰设计师 Pauline van Dongen 选择展示 Umbra Pavilion 的舞台，这是一项重新定义 建筑、太阳能和可持续性 之间联系的装置。 不仅仅是一件艺术作品，该展馆是一个 如何将太阳能织物融入城市空间的具体展示，以便 产生电力，而不影响美观和功能性。 Heliotex：一种灵活、轻便和可回收的太阳能皮肤 该结构由一个 40 m² 的天篷组成，由 Heliotex 制成，这是一种 灵活的太阳能纺织品，在 再生聚酯纤维...

在不列颠哥伦比亚省（加拿大）的萨里生物燃料工厂，每年处理超过115,000吨有机废物以产生可再生天然气（RNG）。 但现在，不列颠哥伦比亚大学（UBC）的一个团队更进一步：他们识别出一种新的Natronincolaceae细菌，即使在以前阻碍过程的条件下也能优化这一过程。 重新定义微生物效率的发现 通过厌氧消化生产沼气是一项已有百年历史的技术，但其效率取决于微生物群落的稳定性。 由Ryan Ziels博士领导的团队发现的微生物能够在高浓度氨（对许多微生物有毒的化合物）环境中，保持从乙酸中生产甲烷的活性。 “这一发现并没有改变基础技术，但确实提高了其性能并避免了昂贵的中断，”共同作者Steven Hallam博士在发表在《自然微生物学》上的研究中解释道。 有机废物如何转化为能源 该过程包括几个阶段： 厌氧消化：微生物将废物分解为简单化合物 转化为有机酸，如乙酸 转化为甲烷，RNG的主要成分 该气体通过一个处理系统，包括： 初步压缩 化学洗涤（洗涤塔）以去除CO₂和H₂S 减压和脱气（闪蒸罐和剥离器） 最终干燥以防止腐蚀 结果是：纯度为98%的RNG，准备好注入分配网络或用作车辆燃料。 实际和环境影响 更高的能源效率：更强大和高效的消化器 减少排放：RNG替代化石燃料 减少垃圾填埋场废物：在当地得到利用 模块化应用：适用于农村社区和农业区 与公共政策的协同作用：加强加拿大和德国等国的能源转型目标 环境生物技术：精确性和自动化 通过稳定碳标记等技术，研究人员追踪了已知微生物消失时哪些微生物仍然活跃。这使得他们能够识别看不见的物种并理解它们如何在废物转化中协作。 如今，许多沼气厂拥有数字监控、温度、pH值和有机负荷的自动控制，以及能够精确自动化过程的系统。 循环生物经济：将废物转化为资源 这一发现与全球倡导的循环生物经济倡议一致，在这种经济中，废物不会被丢弃，而是通过生物过程重新增值。这甚至为利用专门的微生物群落减轻海洋塑料污染开辟了新的研究方向。 结论很明确：每升沼气背后都有工程学、应用微生物学和尖端技术。真正的挑战在于继续完善系统并更好地理解使得公正、分散且基于自然过程的能源转型成为可能的微生物。

当城市面临更强降雨导致下水道溢出和污染的问题时，一种解决方案正在获得关注：绿色基础设施。 这包括雨水花园和其他城市绿色系统，它们在水落下的地方吸收水分。 这种策略比直接将水送入地下管道更有效。 关于这一点，俄亥俄州立大学最近的一项研究证实了这一提议的好处。 例如，研究发现绿色基础设施可以减少当地溪流中的重金属，并在暴风雨期间降低最大流量。 这项研究是在Blueprint Columbus项目的框架下进行的，分析了俄亥俄州首府的社区三年半的时间，并与没有绿色系统的区域进行了比较。 在此期间，研究人员检测到流入溪流的水中镉、铜、镍和锌的显著减少。 同时，暴风雨期间的流量峰值在有雨水花园、生物沟渠和小型湿地的区域显著下降。 "人类对环境造成了很多改变。因此，像雨水花园这样的东西可以让自然恢复其应有的功能，"研究的主要作者Joseph Smith解释道。 成功的关键在于在源头实施这些系统，正是在雨水落下的地方。 这似乎比完全依赖在极端天气事件中饱和的地下管道更好。 绿色基础设施的好处，不仅仅是洪水控制 该研究包括一个控制流域，以排除自然气候变化。 记录的好处直接来自于在Blueprint Columbus项目框架下安装的绿色改进，这是一个为期30年的街道现代化计划。 https://twitter.com/BlueprintCbus/status/1780672593307087318 在分析中，拥有绿色基础设施的社区显示出更凉爽的微气候迹象、当地生物多样性的变化以及生活质量的改善。 Smith强调，目标不仅仅是水管理。 "绿色基础设施不仅改善了水质，还通过增加更多绿地帮助城市变得更凉爽，"研究人员指出。 绿色基础设施：连接设计和社区参与 研究表明，连接的网络的花园，而不是单个花坛，提供了最大的好处。 综合设计和适当的维护对于这些系统的成功至关重要。 "我们的研究之所以特别，是因为我们能够观察到通向溪流的管道层面的变化，"Smith说。 公众接受度是另一个重要因素。 尽管一些居民对安全或维护表示担忧，研究人员发现更清晰的沟通显著提高了接受度。 "参与这个流域规模的雨水花园项目让我意识到，虽然对社区有很多好处，但我们也可以做更多来解释这些项目如何帮助居住在那里的人，"Smith承认。 Blueprint Columbus项目将持续到2043年，已经建成数百个雨水花园，并且有越来越多的科学证据支持其有效性。 "哥伦布正成为其他面临类似问题的市政当局的领导者和榜样，"Smith补充道。 最终目标是设计人们愿意步行和享受的空间，在体验绿色基础设施在城市景观中提供的众多生态系统服务的同时享受一个吸引人的环境。

这项父女之间的家庭项目最终发展成为在阿根廷生物工程最重要的活动之一中获奖的生物医学创新。丹妮拉·克鲁兹·贝尔蒙特，圣马丁国立大学（UNSAM）生物医学工程的学生，因设计了一款低成本双挤出机生物打印机而获得了SABI 2025奖，该打印机是她与父亲雨果（一名机电技术员）共同开发的。 从钥匙扣到人体组织：一台变革的打印机之路 2019年，丹妮拉单独购买了零件来组装她的第一台3D打印机，以避免购买新机器的高成本。在父亲的帮助下——父亲负责结构部分，而她负责电子部分——他们建造了第一个原型。凭借这台打印机，丹妮拉开始了一项配件创业项目，这使她在继续学业的同时又购置了两台设备。 2023年，她通过科技学院的PEFI奖学金加入了Lab3Bio，并提出改造她的一台打印机，使其成为一台能够使用生物兼容材料的生物打印机。 在她的导师们——华金·帕尔马、马科斯·贝尔图拉和埃利达·赫米达的支持下，她设计了一个新型挤出机，并开始用水凝胶和可生物降解聚合物进行实验。 “这个项目让我看到工程如何为健康提供实际解决方案，”丹妮拉表示。 国家认可与生物医学应用 该项目在阿根廷生物工程大会（SABI 2025）上展示，并获得了最佳学生作品奖，突出了其技术质量、协作精神和开放式方法。 这台生物打印机可以打印模拟人体组织的结构，如2023年的三维耳朵和2025年的由水凝胶和聚己内酯组成的气管。 生物工程：为健康、环境和工业提供实际解决方案 丹妮拉的故事展示了生物工程的潜力，这一学科将工程原理应用于生物系统，以解决多个领域的挑战： 在医学和健康领域 智能假肢设计和设备如EyeWriter，可以用眼睛绘图 先进诊断和再生疗法开发 生殖健康：从干细胞中创造卵子和精子 卫生管理：医疗设备的维护和认证 在环境和可持续性方面 高效农业：抗病虫害的作物 生物修复：污染土壤和水体的清理 可再生能源：生物燃料和清洁能源的开发 在工业和技术领域 创新材料：可食用的勺子，智能服装 生物识别安全：机场和银行的身份识别 有影响力的工程：技术知识与社会使命 丹妮拉和雨果的案例表明，创新不总是需要大型实验室，而是需要创造力、协作和承诺。 从一台家用打印机到获奖的生物医学工具，该项目体现了应用工程的变革潜力，直接影响到健康、教育和国家技术发展。 封面照片：Infocielo

一个来自宾夕法尼亚大学的研究团队开发了Diamanti，这是一座结合了仿生设计、吸收材料和智能模块化的3D打印桥梁，以显著减少其环境影响。 混凝土是现代建筑中使用最广泛的材料，但也是污染最严重的材料之一：占全球温室气体排放的约8%。面对这一挑战，Diamanti的理念应运而生。 多孔几何与碳捕获：重新思考混凝土的新方式 Diamanti项目不仅仅是改善混凝土的混合物：它彻底改变了其几何形状。受人体骨骼多孔结构的启发，使用了称为三重周期最小结构（TPMS）的模式，这些模式无需完全实心即可分配负载。这使得： 重量减少60%而不失强度 增加暴露表面，提高吸收额外30% CO₂的能力 此外，所用的混合物吸收的CO₂比传统混凝土多142%，这得益于加入了硅藻土，一种由微藻化石残骸形成的硅质多孔材料。 这种成分不仅替代了部分水泥，减少了碳足迹，还产生微孔，在材料的整个使用寿命中捕获二氧化碳。 机器人制造与模块化组装：每个阶段的效率 桥梁由机器人手臂打印的模块构成，然后通过张力电缆现场组装。这种策略允许： 减少80%的钢材使用 降低25%至30%的建筑成本 减少25%的能源消耗和排放 在成功测试了一个5米的原型后，团队建造了一个10米版本，目前在2025年威尼斯建筑双年展上展出。虽然最初的目标是将其安装在威尼斯，但法规变更导致项目重新安置到法国，预计在那里建造第一个全尺寸功能桥梁。 城市应用与3D打印桥梁的可复制愿景 已经开发出数字可视化，展示了Diamanti如何融入城市环境，包括对巴黎塞纳河的提案。此外，团队正在开发预制地板系统和其他利用相同多孔结构和吸收材料的建筑应用。 “这不是一个魔法解决方案，而是一种重新思考混凝土的新方式，”项目负责人Masoud Akbarzadeh表示。 Diamanti方法的关键：会呼吸的建筑 仿生设计：向自然学习以减少材料而不牺牲安全性 3D打印：定制制造，无浪费和模板 更少水泥，更多智能：像硅藻土这样的生物材料将混凝土变成碳汇 可扩展模块化：适合密集城市地区或基础设施有限的地区 可复制应用：从社会住房到公共空间和低成本农村工程 Diamanti不仅仅是一座桥：它是科学、技术和设计如何协同工作以建设更有弹性、高效和有意识的城市的象征。 在快速城市化和气候紧急情况的背景下，这种创新标志着通往一种不仅连接空间，还为更宜居的地球提供解决方案的建筑的道路。