Президент Владимир Путин подписал указ, которым поручил правительству в 6-месячный срок разработать и утвердить план мероприятий по развитию природоподобных технологий. Документ опубликован на официальном портале правовой информации.
Что это за технологии и какую пользу они могут принести?
Цивилизация зашла в тупик
Идею освоения природоподобных технологий в последние годы активно продвигает президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук. По его распоряжению в 2009 году в «Курчатнике» был образован комплекс НБИКС-природоподобных технологий. Аббревиатура означает нано-, био-, инфо-, когнитивные науки и социогуманитарное направление исследований.
Речь идёт о комплексе знаний, который рождается из перечисленных наук. На выходе получаются технологии, воспроизводящие процессы живой природы на пользу человеку. При этом они являются частью естественных природных циклов и оборота ресурсов.
По мнению Михаила Ковальчука, технологическое развитие цивилизации, несмотря на все впечатляющие успехи, зашло в тупик. И выход из него требует принципиально новых подходов в технологиях.
«Человечество за века создало для себя техносферу — рукотворную среду обитания. Она становится всё более сложной, всё более комфортной, но и всё более энергоёмкой, — рассказывал Михаил Ковальчук „Известиям“. — Современная техносфера потребляет огромное количество ресурсов, причём их потребление постоянно растёт. Выход — создать принципиально новую технологическую базу, которая не будет таким агрессивным потребителем по отношению к окружающей среде. Нам надо стремиться к тому, чтобы органично встраивать современные технологии в ту экономичную цепочку ресурсооборота, которая существует в природе миллионы лет, с её колоссальной эффективностью процессов».
Когда АЭС заменит Солнце
Природоподобные технологии основаны на изучении образцов, объектов и процессов живой природы, осмыслении их механизмов и последующем воспроизводстве в виде технических решений и систем. Вот пара примеров.
«Допустим, мы сделали биоразлагаемый полимер, из которого изготавливают пакеты, одноразовые стаканчики и пр., — рассказывает заместитель руководителя Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Тимофей Григорьев. — Мы синтезировали его на химическом заводе, и он после использования разлагается до углекислого газа и воды. Казалось бы, мы заменили пластик, который загрязняет природу. Но такой материал не является природоподобным, ведь он выделяет CO2, а значит, оставляет углеродный след.
Что делать дальше? Берём бактерии, водоросли: они будут поглощать CO2 и нарабатывать биомассу, которую мы затем будем использовать для производства питательных веществ или получать из неё биодизель.
Казалось бы, всё победили. Но нет! Ведь бактериям для их жизнедеятельности требуется энергия. В природе её даёт Солнце. А мы можем взять её у атомной электростанции, подключив её к биопроизводству. И получится, что АЭС вошла в этот природоподобный цикл, заменив собой солнце, благодаря которому происходит фотосинтез».
Биочип на 3D-принтере
Другой пример природоподобного подхода — создание искусственных органов. Если у капитана Флинта была примитивная деревянная нога, то в XX веке появились протезы из пластика, хотя и они были неживыми. Затем учёные всё больше улучшали материалы, и теперь появились конструкции, настолько похожие на биологическую ткань, что туда спокойно прорастают клетки нашего тела.
Учёные из НИЦ «Курчатовский институт» предлагают пойти ещё дальше. Наши органы — это, по сути, клетки на определённом каркасе. Структуры разные, но сделанные из коллагена. И если взять стволовые клетки конкретного человека и поместить их на каркас, можно в биореакторе вырастить фрагмент ткани его органа. А затем...
«Если мы сделали такую ткань, то можем сделать из неё биочип, напечатав его на 3D-принтере. А потом создать панель, на которой будут тестироваться лекарства. Так можно поверять, как отреагирует на них ткань пациента. В перспективе можно будет собирать органы „в банках“ от конкретного человека „на столе“, соединять их трубочками, имитируя процессы в организме, и тестировать на них лекарственные препараты именно для этого человека», — объясняет Тимофей Григорьев.
В идеале возможно создание «биоискусственной клеточной системы». Человек будет сдавать в банк свои клетки, а в случае какого-либо заболевания или травмы у него появится возможность восстановить повреждённые части организма с помощью собственных клеток. И это тоже природоподобные технологии.