Doğadan Öğrenen İnovasyon: Nam-ı Diğer Biyo-taklit

Doğadan Öğrenen İnovasyon: Nam-ı Diğer Biyo-taklit

İnsan zekâsı Doğanın keşiflerinden daha güzel, daha basit ya da daha direkt bir keşfe asla imza atamayacak. Çünkü doğanın keşiflerinde ne bir şey eksiktir ne de bir şey fazladır. Leonardo Da Vinci

Yeteri kadar yakından bakıyor muyuz? Şirketlerin sürdürülebilirlik ile ilgili konuştuğu en temel alanlardan birisi inovasyon. İnovasyonu tetiklemek ve bu şekilde ilerleyen bir kurum kültürü oluşturmak sürdürülebilirlik liderliğine soyunan şirketlerin olmazsa olmazlarındandır. Ancak gerek eğitim sistemimizin tek-tipleştirici olması gerekse yetişkinlerin konu ile ilgili farkındalık seviyesi, yalnız ve güzel ülkemizin yenilikçilik sıralamasında hem diğer ülkelerin gerisinde kalmasına, hem de patent liginde alt sıralarda olmasına neden oluyor. 2014 yılında Küresel İnovasyon Endeksi nde 143 ülke arasında 14 sıra yükselmemize rağmen halen 54. sırada yer alıyoruz. Gayrisafi Yurt İçi Hasıla dan inovasyona ayrılan pay ise %1 in altında.

Bu oranların AB de %2, OECD de %2,4, ABD de ise %2,8 olduğunu göz önünde bulundurursak, resim biraz daha netleşir. Haydi, yenilikçi oluyoruz diyerek bunu tetikleyemeyeceğimiz gibi tek-tipleştirici, ezbere dayanan, sorgulamayı ve sorgulatmayı pek sevmeyen mevcut sistemimiz yenilikçiliğin önünde ister istemez engel oluşturuyor. Böyle bir durumda inovasyonu tetiklemek ve böyle bir kurum kültürü oluşturmak çok da kolay değil. Ancak yine de bir umudumuz var. Doğayı taklit ederek icat çıkarma olarak tanımlayabileceğimiz biyo-taklit (biomimicry) soru(n)larımıza yanıt olabilir. Yaratıcısı Benyus un deyimiyle; mühendisler, mimarlar ve mucitler aslında doğanın çırakları. Günün sonunda aslında doğada gözlediklerini ve ondan öğrendiklerini anlamaya, aktarmaya çalışmaktan fazlasını yapmayan bu kişiler, şirketlerde inovasyonu yönlendirecek olan pozisyonlarda bulunuyorlar. Fakat yanıtı çoğunlukla farklı yerlerde aramamızdan olacak ki bu konuda insanlık olarak çok ileri gidemedik. Aslında ilham kaynağımız hep gözümüzün önündeydi ancak bunu iş modeli olarak uygulamak aklımıza yeni yeni geliyor. Yakından bakacak olursak en temel ve genel biyo-taklit uygulaması günümüzün popüler temalarından birisi olan Döngüsel Ekonomi ile gündemimize girdi. Bugüne kadarki ekonomik sistemimiz al-kullan-at mantığı ile işliyordu. Tüketim toplumunun temelinde yatan yaklaşım da bu idi. Yakın zamanda artık ciddi olarak dillendirilmeye başlanan Döngüsel Ekonomi ile bu çizgisel ve beşikten-mezara olan yaklaşımın terk edilerek, döngüsel olarak beşikten-beşiğe ilkesinin benimsenmesi gerektiğini sık sık duyar olduk. Döngüsellik ile kastedilen, kapalı bir sistemde oluşan atıkların ve yan ürünlerin sistem içerisinde tekrar kullanılması ve kendi kendine yetebilen bir sistem tasarımı olarak düşünülebilir. Mevcut çizgisel yapıda ürünler üretilir, kullanılır ve atığa dönüştürülerek bertaraf edilir. Döngüsel yapıda ise ürünler üretilir, kullanılır ve atık olarak ortaya çıkanların yeniden kaynak olarak kullanılması sağlanır. 3,8 milyar yıldır evrilen doğadaki yapı da tam olarak böyledir. Doğal süreçlerde gerçekten de atık oluşmaz, işlevini tamamlayan canlılar başka bir yapıya dönüşerek döngü içerisindeki yolculuğuna devam eder. Bir elmayı ele alacak olursak, önce çiçek sonra da meyve olan elma, olgunlaştıktan sonra toprağa düşer. Burada önce diğer canlılara besin kaynağı olduktan sonra çürümeye başlayarak (çürükçül bakteriler vs. sayesinde) toprağa karışır. Bu da aslında bir sonraki yıl yeniden meyve verecek olan ağaca ve onun köklendiği toprağa enerji kaynağı olmak demektir ki, bu durumda tam olarak kendini yeniden üreten/canlandıran (regenerative) bir sistemden söz ediyoruz. İnsanlık olarak kurduğumuz sistemlerde şimdilik bu mükemmel sistemin çok uzağında olsak da benzer örneklerin sayısının artması bize umut verici bir gelişme olarak görünüyor. Risk ve Değer Yaratma Forumu nun yaptığı bir araştırmaya göre biyo-taklit alanındaki aktiviteler 2000 yılından 2013 yılına kadar yedi kat arttı. Aynı şekilde bu alanda yayımlanan makaleler de sekiz kat artmış durumda. 2012-2013 yılları arasında bu alanda verilen patent sayısı %27, akademik çalışmalar ise %28 oranında artış gösterdi. Yine aynı araştırmaya göre 2030 a kadar doğadan esinlenme nin, Amerikan ekonomisine 425 milyar dolar, küresel ekonomiye de 1,6 trilyon dolar katkıda bulunması bekleniyor. Böylesine büyük bir potansiyeli gerçekleştirmek, aslında yalnızca doğaya daha dikkatli bakmak ve onun bilgeliğine daha fazla kulak vermekle alakalı. Bu, sadece inovasyon açısından şirketler için fırsat oluşturmakla kalmıyor, aynı zamanda yaratıcılık üzerinden kârlı bir iş modeli fırsatı da sunuyor. Bu yüzden bugüne kadar oyunun kurallarını değiştiren bazı biyo-taklit uygulamalarını derledik.

Mimar termitler Dünya üzerindeki enerji tüketiminin yaklaşık %40 ı binalardan kaynaklanıyor. Gittikçe artan şehirleşme oranıyla da artan bina sayısı, soğutma ve ısıtmadan kaynaklanan nedenlerle ciddi bir çevresel etki yaratıyor. Macrotermes michaelseni, nam-ı diğer termit canlıları genelde binalar için yok edici özelliğe sahip olarak algılanırlar. Ancak aynı zamanda (boylarına oranla) yeryüzündeki en yüksek yapıları inşa eden nitelikli inşaatçılardır. Bu ilginç canlılar yuvalarının içerisinde sıcaklığı, güneşten gelen enerjiyi optimize ederek, dışarıdaki sıcaklık ne olursa olsun, istedikleri değerde tutabiliyorlar. Geliştirdikleri kendiliğinden soğuyan/ısınan sistem ile sadece 1 o C lik bir dilimde dalgalanan bir sıcaklık yapısı oluşturabiliyorlar. Eastgate şirketinden mimar Mick Pearce tarafından tasarlanan ve termitlerin yuvalarından esinlenen binalar, iklimlendirme için kullanılan enerjiden %90 oranında tasarruf sağlıyor. Böylece bina sahipleri yaklaşık 36 milyon dolara mâl olmuş bir binada 3,5 milyon dolarlık bir iklimlendirme maliyetinden kurtulmuş oluyorlar.

Yalıçapkını hızlı tren Japonya hızlı trenler konusunda oldukça ileri bir ülke. 1990 ların sonunda saatte yaklaşık 300 km hız yapabilen trenleri kullanıyorlardı, ancak tünel çıkışlarında ses ile ilgili ciddi bir sorun oluşuyordu. Aynı zamanda trenin hızına bağlı olarak ürettiği ses de çevresel standartların üzerindeydi ve buna bir çözüm üretemediler. Aslında tüm hikâye Shinkansen 500 trenlerinin başmühendisi Eiji Nakatsu nun kendine doğada iki farklı ortam arasında çok hızlı ve düzgün bir biçimde hareket edebilen ne var? sorusunu sormasıyla başladı. Aynı zamanda bir kuş gözlemcisi olan Nakatsu nun, çözümü yalıçapkınında (alcedo atthis) bulması ise çok sürpriz olmadı. Yalıçapkını, avına yaklaşırken baş aşağı çok yüksek hızlara ulaşabiliyor ve bunu avına fark ettirmeden yapabiliyor. Uzun ve dar gagasının da verdiği avantaj, kuş gözlemcisi Japon mühendislerin elinde biyo-taklitin en önemli örneklerinden birisi haline geldi ve yeni nesil Shinkansen mermi-trenler üretildi. Yeniden tasarlanan burun, trenlerin sadece tünellerdeki ses sorununu halletmekle kalmadı; rüzgârdan kaynaklanan sürtünmeyi %30 oranında azaltarak, enerji kullanımını %13 oranında düşürdü ve hızının yaklaşık %10 artmasını sağladı.

Sera gazlarını içimize çekmek Küresel iklim değişikliği insanlığın önündeki en önemli sorunlardan birisi olarak anılıyor. Özellikle artan şehir nüfusuna bağlı olarak artış gösteren karbondioksit salımları sadece iklim değişikliğine neden olan sera gazlarını arttırmıyor, şehirlerde yaşayan insanların sağlığını da tehdit ediyor. Tam da bu noktada çözüm yine doğadan, hatta bu sefer doğanın bir parçası olarak anlaşılmakta zorlanan insandan geliyor. İnsan akciğeri solunan kirli havanın temizlenmesi için üç ana evrimsel sonuca sahip. Karbondioksitin transferini ve dışarı atılmasını kolaylaştıran süper-ince membran, toplam vücut alanımızın yaklaşık 70 katı genişliğinde bir yüzey alanı ve kanımızdan karbondioksitin çok hızlı bir biçimde uzaklaştırılmasını sağlayan karbonik anhidraz isimli kimyasalın varlığı ile akciğerler oldukça gelişmiş bir filtre mekanizması. Carbozyme isimli şirket de insan akciğerlerinden esinlenerek geliştirdiği filtre ile üretim sonucu ortaya çıkan baca gazlarının %90 ını tutmayı başardı. Geleneksel monoetanolamin filtreleme sisteminden daha verimli olduğu yapılan testler sonucunda ortaya çıkan bu biyo-taklit filtre aynı zamanda arıtma maliyetlerinde de düşüş sağlıyor.

Geleceğimizi aydınlatan ateş böceği LED (light-emitting diode) aydınlatma son yıllarda gerçekleştirilen en önemli buluşlardan birisi olarak bilinir. LED aydınlatma, geleneksel akkor ampullerin yıllık tükettiği elektriğin yaklaşık %10 unu tüketmektedir. Ayrıca kullanım süresi akkor ampullerden yaklaşık 40 kat, floresan aydınlatmadan da altı kat daha uzundur. Bunun yanında LED in yaygınlaşmasındaki en önemli etken, yaydığı ışığın %55 e varan oranda daha fazla olması. Dolayısıyla LED teknolojisinin yakın zamanda, aydınlatma ve elektrik tüketimi konusunda oyunun kurallarını kökünden değiştirdiğini söyleyebiliriz. Bahsettiğimiz diğer örnekler gibi LED teknolojisi de doğadan ödünç aldığımız bir keşif. Bilim insanları LED in keşfi sırasında ateş böceğinin epiderminde yer alan aydınlatıcıları örnek aldılar. Bu kısım, normalden farklı olarak bir eğri içerisinde yer alır ve tüm yansımaların bir şekilde dışarıya doğru yönlenmesini sağlar. Böylece aydınlatmada işe yaramayan (ve belki de boşa giden) iç yansımalar kullanılır hale getirilir. Aslında belki de yüzyıllardır gözümüzün önünde olan bir örneği bu kadar geç keşfetmemiz teknolojik bir patinaj mıdır bilinmez ancak ateş böceğinin, aydınlatma sektörünün yönünü tamamen değiştirdiğini söylemek herhalde yanlış olmaz.

Midyeden yüzey kaplama Deniz kenarındaki kayalıklarda sıkça gördüğümüz bir manzaradır etraftaki inorganik yapılara yapışmış midyeler. Eğer bir tanesini yerinden oynatmak istediyseniz, ne kadar sıkı bir biçimde oraya tutunduğunu fark etmişsinizdir. Midyelerin kayalara tutunma yeteneğinden yola çıkan Columbia Orman Ürünleri şirketi, soya bazlı bir protein üreterek yüzey kaplama ürünleri geliştirdi. Geleneksel yüzey kaplama malzemelerinde ve kontrplaklarda üre bazlı formaldehit bir yapı kullanılır. Midyelerden esinlenerek geliştirilen soya bazlı teknolojiyle, bu ürünün kullanıldığı ortamlarda solunan havanın kalitesi iyileştirilerek üretimde çalışanlar için de daha sağlıklı bir çalışma ortamı sağlanmıştır. Fazladan eklenen formaldehit, maliyeti arttırırken, Columbia nın geliştirdiği bu ürün sayesinde maliyetler de düşürülerek, piyasada rekabetçi olacak bir fiyat elde edilmesi mümkün oldu. Son olarak da malzemenin yaşam süresi, dayanıklılığı ve su geçirmezlik seviyesi gibi konularda geleneksel ürünlere nazaran daha iyi bir ürün ortaya çıktı.

Dikenlerle dolu bir köpek ve gelmiş geçmiş en ticari biyo-taklit örneği Şehirleşmenin bu kadar yoğun olmadığı zamanlarda evlerimizin arkalarında ya da yakındaki bir gecekondu mahallesinde dolaşırken veya ailemizle ya da okul gezisi ile gittiğimiz pikniklerden hatırlarız, çoraplarımıza ve pantolonlarımıza yapışan top şeklindeki dikenleri. Çıkarırken elimize pek batmaz ancak uygun ortam bulduklarında büyük bir güçle tutunurlar. İsviçreli bilimci George de Mestral da 1941 de Alp Dağları nda yaptığı bir doğa yürüyüşünde köpeğinin bu dikenler ile kaplanması sayesinde bugün cırt cırt olarak bildiğimiz buluşun temellerini attı. Mikroskop ile yaptığı inceleme sonucunda bu dikenlerin çok küçük ölçekli kancalarla dolu olduğunu keşfetti. Kendisi konuya yabancı olduğu için kumaş üreticileri ile konuşmaya karar verdi ve yıllarca yaptığı deneyler sonucunda 1952 de patentini aldığı cırt cırt için biyo-taklitin yaratıcısı Benyus, yıllar sonra muhtemelen gelmiş geçmiş en iyi gelir getiren biyo-taklit örneği diyecekti.

Kertenkelenin ayağından inovasyon ödüllerine Cırt cırta benzer başka bir biyo-taklit örneğinde ise bu kez esin kaynağımız bitkiler yerine hayvanlar. Gecko (geniş parmaklı kertenkele) duvarda rahatça yürüyebilmesiyle ve tavanda baş aşağı tutunabilmesiyle ünlüdür. Yapılan deneyler teorik olarak tipik bir kertenkelenin tek ayağı ile yaklaşık 114 kg taşıyabildiğini gösteriyor. İşin sırrı ise bu ufak canlının ayak parmaklarında yer alan ve sayıları milyonlarla ifade edilen mikroskobik ölçekteki tüylerde yatıyor. Bu yapışma yeteneğini ticari bir ürüne çeviren GeckSkin ufak bir alış veriş fişi büyüklüğünde bir parça ile yaklaşık 320 kg lık bir yükü taşıyabilen yapışkan bandı geliştirdi. Bant sadece küçük parçalar ile büyük yükleri taşımakla kalmıyor aynı zamanda yine kertenkeleden esinlenen yapısı sayesinde hiç iz bırakmadan çıkarılabiliyor. GeckSkin bu ürünü sayesinde CNN Money tarafından verilen 2012 yılının en önemli bilimsel buluşu ödülü nü almanın yanı sıra FabrikLink Network tarafından da 2013-2014 döneminin en yenilikçi on ürünü nden birisi olarak seçildi.

Denizin usta avcısından yüzme dersleri 2008 Yaz Olimpiyat Oyunları nın gerçekleştiği döneme gidecek olursak, medyadaki en büyük tartışmaların son teknoloji ürünü mayolar ile kırılan dünya rekorları olduğunu hatırlayabiliriz. O dönemde çok tartışılan ve daha sonra rekabeti kötü etkilediği gerekçesiyle yasaklanan bu mayolara yakından bakacak olursak, tasarımında köpekbalığının derisinden esinlenildiğini fark ederiz. Köpek balığının en bilinen özelliği çok keskin dişleridir ancak işlevi olan dişler yalnızca ağzında olanlar değil. Köpekbalığının derisinde deri dişi diye de anılan yapılar, bu usta avcının yüzme hızını ve manevra yeteneklerini arttırıyor. Deri dişlerini, ancak elektron mikroskobunda görülebilen, birbirinin içine geçmiş ya da üst üste binmiş sayılamayacak kadar çok yapı olarak tanımlayabiliriz. Buradan esinlenerek tasarlanan mayolar, suyun akış yönüne göre kendilerini ayarlayabilen ve aynı zamanda yüzücünün etrafında oluşan küçük girdap ve akıntıları en düşük seviyeye indirerek yüzücünün hızını arttıran mikroskobik yapılardan esinlenmiş. An itibarıyla büyük organizasyonlarda kullanımı yasaklanmış olsa da teknelerin ve gemilerin suya temas eden yüzeylerinde de kullanıldıkları için yarıda kalmış bir biyo-taklit örneği olmaktan çok uzakta, ticari başarısını sürdürüyor.

Yapıların yapıtaşı mercanlar Çimento üretimi, büyümekte olan ekonomiler için olduğu kadar, gelişmiş ülkeler için de önemli ölçüde karbon salımına sebep olan bir sektör olarak değerlendirilir. 2011 yılı verilerine göre küresel olarak 3,6 milyar ton çimento üretimi karşılığında sadece bu sektör tarafından iki milyar ton karbondioksit salımı gerçekleştirildi. Bu veri bile çimento üretiminin iklim değişikliği üzerindeki etkileri hakkında bir çerçeve çizmek için yeterli. Bu enerji ve karbon-yoğun sektörün sürdürülebilirliği, iklim değişikliği ile mücadelede önemli kilometre taşlarından birisi. Bu gerçekten hareketle yola çıkan Calera Corporation, gerçekleştirdiği ufak çaplı üretimlerde bir okyanus canlısının çalışma ve hayatta kalma ilkelerinden esinlendi. Mercanlar bilindiği üzere iklim değişikliğinden en çok etkilenen canlılar arasında, zira ortam koşullarındaki çok ufak değişiklikler bile yaşamlarının sona ermesine neden olabiliyor. Bu hassas canlılar tuzlu suyun içerisinde çeşitli işlemler ile karbonatın kristal bir formu olan aragoniti oluşturuyor. Sürecin daha fazla ayrıntısına girmeden, Calera nın gerçekleştirdiği işleme dönelim. Şirket, pilot denemelerinde tuzlu su ve karbondioksit işleme tabi tutarak önce karbonik aside, ardından da karbonata dönüştürüyor. Böylece sürecin çıktısı olan CO2, bu yeni yöntemle hammadde ve girdi olarak işlem görüyor ve dolayısıyla otomatik bir karbon yakalama mekanizması devreye girmiş oluyor. Şirket, çıktılarını çeşitli ürünlere dönüştürdüğü bu süreç sonunda yapı malzemesi olarak kalsiyum karbonat elde ediyor. Büyük ölçekli bir uygulama başarılabilirse, iklim değişikliğinden en fazla sorumlu üçüncü sektör olarak bilinen çimento üretiminden kaynaklanan salımlar kayda değer miktarda azaltılabilir.

Kıssadan Hisse Ürettiğimiz ürünler için esin kaynakları bazen okyanusun dibinde, bazen gökyüzünün parlak ışığında, kimi zaman yerin altında ama her daim gözümüzün önünde. Dünyayı insanlar ve diğer canlı-cansız varlıklar için daha iyi bir yer haline getirmek o kadar da zor değil. Ancak bunu başarabilmek için daha çok çalışmak, doğaya ve onunla olan ilişkimize daha yakından bakmak gerekiyor. Da Vinci nin de söylediği gibi insanlık doğanın bilgeliğine henüz ulaşabilecek gibi görünmüyor ancak bu konuda enseyi çok da karartmamak lazım. Zira 3,8 milyar yıldır evrilen bir sistem ile çok genç bir tür olan insanı karşılaştırmak zaten çok adil değil. Yine de bu, ondan öğreneceklerimizin ne kadar çok olduğu gerçeğini de yadsımıyor. İnsanlık olarak bize düşen görev kendimizi yok etme sınırına gelmeden gezegene ve üzerindeki diğer varlıklara karşı sorumluluklarımızı yerine getirmek, doğanın işleyişine ters olan her türlü yaklaşımdan ve eylemden kaçınmak ve milyarlarca yıldır kendisini geliştiren Bilge ye mümkün olduğunca çok danışmak. Şirketler, yukarıda verdiğimiz inovasyon örneklerine yenilerini eklemek için çalışanlarını doğayla daha bütünleşik bir noktaya getirmekle yükümlü. Çünkü doğada olmadan doğadan öğrenmemiz çok kolay değil. Bu gerçekten yola çıkarak liderlik gelişiminde doğadan öğrenmeyi benimseyen küresel dev şirketler olduğunu biliyoruz. Biz de S360 olarak bu noktadan hareketle, etkinliklerimizin ve sağladığımız hizmetlerin bazılarını doğada gerçekleştirmeye başladık. Bu sayının artması sadece ülkemizi yenilikçilik sıralamasına daha ileriye taşımakla kalmayacak, gezegenimize karşı olan sorumluluklarımızı da yerine getirmemizi sağlayacak. Belki günlük işimizi yaparken sıkıştığımız bir noktada şu soruyu sorarak başlayabiliriz: Doğa bunu nasıl çözerdi?

Kaynaklar 1. http://www.greenbiz.com/blog/2009/09/02/how-termites-in spired-mick-pearces-green-buildings 2. http://biomimicry.net/about/biomimicry/case-examples/ 3. http://www.greenbiz.com/blog/2012/10/19/how-one-engi neers-birdwatching-made-japans-bullet-train-better 4. http://biomimicry.org/biomimicry-examples/#.viehcssxwki 5. http://www.asknature.org/product/6273d963ef015b98f641fc2b67992a5e 6. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s1876610209000496 7. http://www.asknature.org/product/064a2354cc8faf1ab2960e075f831426 8. http://www.designrecycleinc.com/led%20comp%20chart.html 9. http://issuu.com/visionresearchmag/docs/vision_2012?e=1487148/3613696 10. http://www.treehugger.com/slideshows/clean-technology/na ture-inspired-innovation-9-examples-of-biomimicry-in-ac tion/page/8/#slide-top 11. http://www.columbiaforestproducts.com/product/purebond-classic-core/ 12. http://www.bloomberg.com/slideshow/2013-08-18/14-smart-inven tions-inspired-by-nature-biomimicry.html#slide2 13. http://www.inventor-strategies.com/invention-of-velcro.html 14. http://www.fabriclink.com/consumer/topten-2013.cfm 15. http://www.bloomberg.com/slideshow/2013-08-18/14-smart-inven tions-inspired-by-nature-biomimicry.html#slide12 16. https://geckskin.umass.edu/ 17. http://www.calera.com/beneficial-reuse-of-co2/process.html 18. http://www.greenbiz.com/blog/2009/11/04/anthozoans-are-com ing-save-us-corals-offer-concrete-solutions-our-carbon-woes 19. http://www.globalccsinstitute.com/insights/authors/dennisvan puyvelde/2013/02/20/update-co2-capture-cement-production 20. http://edgar.jrc.ec.europa.eu/news_docs/ jrc-2014-trends-in-global-co2-emissions-2014-report-93171.pdf 21. http://www.popularmechanics.com/science/ani mals/a10567/shark-skin-will-inspire-faster-swimsuits-and-airplanes-16792156/ 22. http://www.mnn.com/earth-matters/wilderness-resources/pho tos/7-amazing-examples-of-biomimicry/sharkskin-swimsuit 23. http://refspace.com/quotes/leonardo_da_vinci/nature

Kasım 2015 Bu eser Creative Commons Atıf-Gayriticari 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. Derleyen: A.Eren Öztürk Katkı Sağlayanlar: Yaprak Kurtsal, Kerem Okumuş, Gamze Selçuk Tasarım: Volkan Babaotu s360.com.tr s360blog.tumblr.com linkedin.com/company/s360 twitter.com/s360news