一个巧妙的设计总会在混乱中创造秩序，甚至让原本已经濒临危机的系统再次展现出生机。如何让这种巧思解决现实问题，甚至已经成为了一个不得不思考的问题。

全球目前已经面临各种危机，空气污染、交通拥堵、人身安全、教育和医疗资源分配问题不断威胁我们的生活。为了不让未来的城市生活变成一个糟糕的选择，今天的城市居民应该行动起来，探索一种可持续发展的道路。当然，充满好奇心的工程师和设计师已经走在了这条道路的最前沿，他们用巧妙而智慧的设计，不断为城市居民描绘出新的可能。

随着绿色出行的倡导和新能源汽车的普及，城市中原有的温室气体排放将大大减少。然而，交通工具并不是城市温室气体排放的唯一来源。据全球建筑建设联盟统计，建筑业的二氧化碳排放量占全部排放量的近40%。我们能不能像改造汽车那样改造建筑，让建筑的建设和使用都变得更加低碳呢？

钢筋混凝土建筑的建设离不开水泥，而水泥的生产带来了大量碳排放。无论是将石灰岩加热转化为水泥熟料的过程，还是磨碎原料与其他物质结合形成水泥的过程，都会产生碳排放。我们能不能找到一种新材料，将混凝土中的水泥替换掉？让建筑的建设过程不再伴随着大量的碳排放。

一些科学家想象力惊人，他们找到的新材料是微生物——他们将混凝土中的水泥替换成微生物，造出了一种能自动生长的生物混凝土。

这种生物混凝土利用了微生物诱导的矿化过程。在一些微生物的细胞壁附近，溶液中的钙离子会富集起来，而这些钙离子又会和环境中的碳酸根离子结合，形成碳酸钙沉淀于细胞表面。而碳酸钙能够填充砂石间的空隙，将砂石固定起来，起到了和水泥类似的作用。

科学家便根据这个原理研发出了生物混凝土。用这种混凝土施工时，先将生物混凝土铺成一层，一旦其中的微生物接触到空气，它们就会被“唤醒”，微生物生长后将砂石固化，再接着铺下一层，如此往复，直到得到理想尺寸的建筑材料。

这样的建筑不仅环保，还具有自动修复功能：一旦出现了裂缝，混凝土中的微生物和空气就会接触，进行增殖，促进碳酸钙晶体的形成，从而补上裂缝。如果这样的材料能用到未来的城市建筑中，城市景观会大为变样，那时我们可以打趣地说，身边的高楼大厦都是细菌造出来的。

解决了建设过程中的碳排放问题，我们又要面对建筑给城市带来的另一大难题。成片的混凝土建筑吸收了大部分阳光，并将热量释放到周围环境中，使得城市内部比周边地区升温更快，形成“城市热岛效应”。而热岛效应又会增强空气对流，使得城市的降雨比周边地区更多。而偏偏混凝土建筑是没法吸收水分的，大量的城市降水只能靠排水系统安全地转移出去，一旦暴雨来袭，很容易形成城市内涝。就这样，林立的高楼大厦改变了城市的小气候，生活在城市中的我们，面对的是更炎热的天气和更极端的水害。

如何通过改造建筑来改变这一状况呢？一些建筑设计师提出了大胆的解决方案：把农场搬上屋顶。

这些建筑设计师仿照梯田的结构改造了建筑的屋顶，将屋顶设计成一层层错落拼接的草坪，草坪里种上各种农作物。这样布满绿色的屋顶有助于减小城市的热岛效应，让周围的环境温度更宜人。而当雨水降落时，草坪吸收了大部分降水，用于农作物生长，其余的水分则经过每层草坪土壤的过滤，最终汇入屋顶角落里的蓄水池中。这样的设计大大减小了最终落到地面上的水流，也减轻了城市排水系统压力。

而屋顶农场还有一大好处是，为城市居民提供了最便捷的粮食来源。据牛津大学的研究，每千克的粮食在生产、运输和丢弃后处置的过程中会排放4.5千克二氧化碳，而如果城市居民能通过自己家或工作地点的屋顶农场直接获得粮食，就避免了粮食从农村到城市的长途运输带来的碳排放。看来屋顶农场不仅通过调节降水改变了城市的小气候，还可以通过减少碳排放改变世界范围的大气候。

仅仅从城市建筑着眼，科学家和设计师们的大胆设想就能让未来的城市面貌焕然一新。想象一下2050年，我们居住和工作在细菌建造的大楼中，屋顶上满是绿色，不时有专职的“城市农民”在其中采摘果蔬，就近运到超市售卖。这样的城市景观不仅新奇，更是对人和环境更为友好的。

生物混凝土、屋顶农场，还有其他正在探索中的新材料、新技术和新设计将改变我们在城市中的居所的样子。类似的可持续性设计会涉及到我们衣食住行的方方面面，给我们未来的城市生活创造更多便利。沿着可持续性发展的道路走下去，我们将迎来更加美好的城市生活。

你有没有好奇过，是什么样的研发环境创造出了这些美妙的设计呢？

相关项目负责人Jeffrey Whitford给出了他们的答案：可持续发展设计——开发（DfS）计划。这是一套不断优化现有系统和服务、实现可持续设计的可执行框架，旨在增强研发团队的能力，不需要团队中每个人都是可持续发展领域的专家，依然可以高效地完成研发任务。这个架构中共有23个单项要素，分成 7 大类，涵盖从咨询客户需求、评估目标到开发产品的整个流程。

DfS计划实施了贯穿整个系统的全面研发理念。研究人员从一开始就会着力通过系统性的方式应对可持续性问题，早在研发流程的最初阶段就融入可持续发展理念，从而避免了后续发掘零散的机会进行改进造成的低下效率。DfS计划还尤为注重与客户的沟通，以及研发人员之间的沟通。在研发开始之前，会进行详细的咨询工作，了解客户在可持续发展和绿色化工方面的挑战。而在研发过程中，研究人员的不同声音会被采纳，集思广益，通过明确的数据和指标量化产品的改进情况。产品投入使用后，透明和量化的数据可以确保利益相关者了解所取得的改进，以及环境如何因此受益。

Jeffrey Whitford也强调重新设想事物的运作方式就需要充分发挥好奇心。需要提出不同的问题、发掘新的灵感，运用不同的标准进行比较。只有当一套成熟的开发流程让好奇心源源不断成为现实，可持续性设计才能让我们迎来更美好的未来世界。

编辑：王星

责任编辑：姜澎

转载：环球科学

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