循环设计中的可再生材料探讨

曾晴

摘要：在全球生态危机日益严峻的背景下，可再生材料作为循环设计的重要内容，近年来得到了越来越多设计师的关注。基于此，文章以国际视野来观察和探讨，意在促进和启迪中国循环设计的未来发展。通过文献研究与案例探析，研究了可再生材料的实验性探索和商业化应用思路。探讨了设计师在参与循环设计和材料研究中的职能以及设计师对社会和生态环境的责任。文章中整理的设计策略可以为中国可再生材料的创新开发与研究提供参考。

关键词：可再生材料 生物设计 循环设计 循环经济 可持续性

中图分类号：G64 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2023）13-0120-03

Abstract：In the context of the growing global ecological crisis，as a crucial content of circular design，regenerative materials have stimulated many discussions among the design world in recent years. This paper aims to encourage more creative practices in circular design in China. This paper analyzes several regenerative material research and development strategies through literature studies and case studies，which include speculative experiments and commercial applications. It discusses the role of designers in the innovations of circular design and regenerative materials，and designers responsibilities to society and the environment. The design strategies demonstrated in this paper can be a valuable reference for the research and development of regenerative materials in China.

Keywords：Regenerative material Bio-based design Circular design Circular economy Sustainability

引言

能源短缺、全球變暖等严峻的环境危机促使人们更加关注社会发展的可持续性。随着国际社会关于循环经济的讨论和实践如火如荼，循环设计的理念正在成为设计界的讨论热点。在中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中的第十一篇“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”中，明确了未来中国经济、社会、环境绿色发展的目标，其中包含了保护生态环境，加强排放治理，加快发展绿色经济，积极应对气候变化等多项方针。可再生材料作为循环设计中的重要内容，对产业向环保绿色的方向转型升级有着重要意义，是值得更多中国设计师参与探讨与研究的课题。

一、循环设计：以循环经济为起点

20世纪60年代，美国经济学家博尔丁（K. E. Boulding）在他的“宇宙飞船经济理论”中把地球比喻成宇宙中孤立的飞船，自身的资源难以维持长久的消耗，并提出需要以新的“循环经济”取代传统的“单线型经济”，这经常被认为是“循环经济”概念的起源[1]。“宇宙飞船经济理论”虽然在学界存在争议，但其对地球资源有限性的论述还是引发了社会对未来经济发展方式的思考，促使循环经济的理念和目标在数十年的探讨中逐渐明晰起来。

德国工业设计师迪特尔·拉姆斯提出的著名的“设计十诫”中认为，好的设计是创新的、实用的、持久的和环保的。然而，进入工业社会以后，人类的生产和生活十分依赖煤、石油等有限能源；同时，很多在加工、生产、运输和销售环节中消耗了大量有限资源的产品只被短暂地使用后就流入了垃圾填埋、焚烧系统。此外，还有许多有价值的可再生原料尚未被有效利用。在这样的危机之下，越来越多设计师积极加入了以循环经济为起点的设计实践之中。循环设计，一种注重设计流程循环性以及材料、产品生命周期永续性的设计理念，正在成为设计界的讨论热点。

二、由塑料引发的关于设计师、材料、社会与环境的思考

上世纪末，在太平洋航海勘探中发现了海洋塑料垃圾带的美国航海家查尔斯·摩尔（Charles J Moore）曾痛心地表示，只有人类才能制造出大自然无法消化的垃圾。事实证明，如果盲目地大规模生产和使用不可持续的产品，设计就会成为酿成生态恶果的帮凶。

目前使用最广泛的塑料是原油和天然气合成的聚合物。合成塑料除了难降解以外，还加深了人类对有限能源的依赖：塑料一经发明就因其轻质、防腐、成本低等优良品质被大量应用于二战期间的军备和战略物资制造；在战后的经济复苏时期，“塑料时代”悄然拉开帷幕，色彩缤纷、廉价又轻便的塑料产品再次进入了普罗大众的生活，成为了欧美市场上最流行的材料[2]。许多设计师和学者都表达过对塑料的喜爱，Yarsley 和 Couzens在1940年代发表的著作中盛赞了塑料让人类可以随心所欲地塑形造物，并预测有了塑料的世界会变得更加干净和明亮[3]。塑料的流行对人们的消费习惯和生活方式产生了深刻影响：在1950年代和1960年代，组织家庭聚会销售“Tupperware”塑料厨房用品一度成为了常见的美国主妇社交和经济活动[4]。塑料的流行还催生了盲目注重便利和快捷的心理，如图1。在2021年伦敦《Waste Age》环保主题展览中，一张1950年代的美国一次性塑料杯海报（图2）上写着“时髦崭新！随用随扔的派对杯”（New and very in！ The party“glass”you just enjoy...and throw away），这句略显荒诞的广告语真实地反映了“塑料时代”中的人们对塑料危害性的无知以及对环境承受能力的盲目乐观。

人类年复一年地大量消耗、丢弃塑料制品，给地球带来了沉重的负担：世界各地不断产生的塑料垃圾累积到了数量惊人的地步。这些垃圾如果用填埋的方式处理，需要几百年才能被降解；用焚烧的方式处理则会产生大量有毒有害气体。来自废弃日用品的微塑料碎片还会进入海洋，造成大量海洋生物因误食而死亡，塑料在海洋中吸附的有毒物质最终还会通过食物链流入人类的体内[5]。

像“塑料时代”中这样通过消耗现有资源来制造“未来的垃圾”，是一种不可持续的“从摇篮到坟墓”线性发展模式，这种模式过度依赖地球有限的能源和垃圾排放空间。美国设计理论家维克多·帕帕奈克（Victor Papanek）在其著作《为真实的世界而设计》中讨论了设计师与真实世界的关联，犀利地批评了设计师通过设计过度表达自己而忽视社会责任和消费者权益的现象。帕帕奈克认为，设计师应从更深的层次去探索设计和人类可持续发展的关系。如果忽视了设计作品对社会和环境的长远影响，只关注商品的吸引力和便利性，设计就会沦为消费主义的工具[6]。以史为鉴，当代设计从业者应该更加重视设计活动对社会和生态环境所产生的影响，为保护生态环境和实现经济社会的永续发展而设计。

三、可再生材料的循环设计案例探究

可再生材料是依托于可再生资源制作的材料，可以被循环利用和生物降解，不会像塑料等化石基材料那样给环境带来垃圾和污染。可再生材料在材料与产品之间构建了一种可持续的良性循环关系：像自然界中的食物链一样，循环设计中的可再生材料在不同的产品应用阶段中能够从一种形态流向另一种形态，这也正符合了美国建筑师William McDonough和化学家Michael Braungart在《从摇篮到摇篮：循环经济设计之探索》中提出的“从摇篮到摇篮”（Cradle-tocradle/C2C）原则[7]，即产品和材料的生命周期像在生态中一样新陈代谢，维持自然的循环和平衡且不产生废弃物。

塑料等化石基产品带来的生态危机使人们意识到了过度依赖化石能源的危险性，随着环境保护的呼声逐年高涨，设计师纷纷把目光投向了可再生资源的开发：如今，不只是植物，连农牧业废料、食物废料、甚至微生物等，都能通过工匠、设计师和材料工程师的智慧加工成能应用于工业产品的可再生材料。可再生材料设计与应用的方法仍在不断探索和更新中，其中已形成了一些发展较为成熟，并获得了商业市场认可的路径，对未来的相关创新与研究有着参考借鉴的意义。

（一）有机资源的循环利用

在工业化的食品生产过程中，农作物的皮、叶、茎等会被剥离、堆积成为废料。这些有机废料的焚烧、填埋处理不仅浪费了潜在的可再生资源，还在焚烧或腐败的过程中增加了温室气体排放，加速了全球变暖。很多设计师都意识到了农业、食品加工业和零售业中的有机资源浪费问题，并提出了把农产品和食品加工过程中产生的废料进行回收利用，用这些天然、有机的绿色资源制成可降解的可再生材料，作为塑料等化石基材料的替代品。

这个设计思路在近几年积累了不少成功的实践案例。英国设计师Rowan Minkley和Robert Nicoll留意到薯条、薯片的加工业会丢弃大量的马铃薯皮，而英国的家具产业每年会有约14万吨无法回收利用的中纤板被焚烧处理。于是他们尝试为食物浪费和材料浪费这两个环境问题提供一个共同的解决方案：他们研发出了一款由回收马铃薯皮制成的Chip[s]Board板材（图3和图4），作为中纤板、刨花板的可持续替代品。虽然这款初代材料由于成本偏高而并没能真正地在家具制造业中取代中纤板，但是以其为基础改良的Parblex——由废弃的马铃薯皮与松木粉、咖啡渣和橡木刨花等回收农业废料混合制作的可降解生物塑料，已经在市场中展现了替代合成塑料的潜能：伦敦的眼镜品牌 Cubitts 在其可持续系列 Redux中采用Parblex制作了一款眼镜框（图5），这款眼镜框在2019年的伦敦设计周一经展出就备受关注。现在Chip[s]Board团队已经与英国冷冻食品公司McCain建立了长期合作，借助食品生产企业的马铃薯废料形成了一套闭环的循环经济商业模式。

类似的成功实践还有Pi？atex菠萝纤维皮革，Pi？atex是利用菠萝叶中的丰富纤维制作的纯植物皮革，由Ananas Anam创始人Carmen Hijosa经过多年的探索研制而成。不仅降低了传统皮革加工业对环境的污染，还减少了每年上千吨东南亚农场的废弃菠萝叶自然腐烂产生的温室气体排放。目前Pi？atex菠萝纤维皮革已经被Nike、H&M、Hugo Boss等多个知名品牌使用于产品中，呈现出更广泛地取代动物皮革的未来趋势。

这些成功的案例都最大限度地利用了未被开发过的有机资源，通过减少浪费的方式降低了垃圾处理带来的碳排放，減轻了人类的生产活动给生态环境带来的负面影响。此外，Chip[s]Board、Pi？atex等可再生材料之所以能够获得企业和市场的认可，不仅因为其可降解、零污染，还因为材料本身具有可以媲美传统材料的美感、材质和性能，并得到了合理的应用。由此可见，设计师积极参与可再生材料的研究和开发，有利于使环保产品更好地贴合市场需求，提高可再生设计的商业价值，为未来更多可持续产品进入商业市场带来信心。

（二）生物设计：在实验室中培育生物基材料

从刀耕火种的远古时代到今天的工业社会，从渔猎、畜牧到垦荒、采矿，人类从未停止从自然界中获取用于生产生活的资源。随着人口的增长和城市规模的扩张，人类向自然的大肆索取对生态环境造成了巨大破坏，很多有环保意识的设计师和科学家开始寻求新的可持续材料来源。现代科学的进步使设计工作室与实验室之间的边界逐渐变得模糊，当设计师可以把科技作为设计工具，生物设计（Biodesign/Bio-based Design）这一循环经济背景下的新兴设计学科应运而生。生物设计师可以通过合成生物技术辅助设计，在人造的有机系统中通过“培育”的方式来制造生物基材料[8]。

虽然生物设计是一个相对新颖的概念，但人类与生物体合作造物的活动早已悄然发生。人类很早就学会了利用细菌、真菌等微生物来制造生活所需的材料：例如常见的使用酵母菌制作葡萄酒以及使用乳酸菌制作泡菜、腊肉等，就是通过与生物体合作创造微型的生态系统来改变材料属性的行为。生物设计通过在实验室中构建仿生的有机系统，把细菌、真菌、植物等生物体改造或培育成可用的材料，从而减少对自然资源的消耗。生物设计为合成生物学、植物学、设计学等多学科之间的跨界合作创造了更多机会，使得诸如菌丝体、海藻等过去鲜少被视为优质材料的物质如今成为炙手可热的可持续研究对象，也使人工制品与自然生命体、日用品与食物之间的关系和界线变得微妙。

在相关技术和知识框架萌芽的时期，生物设计的研究更侧重于哲学思辨和实验性探索，英国批判性设计学者马特·马尔帕斯（Matt Malpass）在他的著作中引用了法国设计师卡罗尔·科莱（Carole Collet）2012年的作品《生物蕾丝》（Biolace）植物编程项目（图6），他把生物设计的实践归纳为一种设计和科学合作下的批判性设计和思辨设计途径，即设计的立足点不再聚焦于现实和提供答案，而转向批判性的思辨和对未来的质询[9]。在《生物蕾丝》中，卡罗尔·克莱提出运用基因工程的技术改变植物的DNA，使其生长出可食用或药用的叶子和果实，同时根部还能生长成可用于纺织的蕾丝。《生物蕾丝》项目用设计虚拟的方法提出了对纺织制造工艺未来发展方向的大胆猜测，辩证地探讨了纺织设计与合成生物学之间的跨界潜能。值得一提的是，卡罗尔·科莱是生物设计研究和教育领域的先驱人物，她不仅在中央圣马丁艺术学院开设了以材料为导向的材料未来设计专业（MA Material Future），又于2019年开创性地创办了世界上首个生物设计硕士专业（MA Biodesign），旨在为生物设计领域输送更多专业人才。

目前生物设计领域得到较多关注的研究方向有植物编码、菌丝体培育、海藻培育、细菌染色等。由于生物基材料具有很高的技术价值、环保意义以及丰富多样的材料质感，商业市场在近年对生物设计表现出了浓厚的兴趣：2021年3月，法国奢侈品牌爱马仕（Hermès）宣布推出一款由菌丝体面料制作的 Victoria 手提包（图7）。制作这款手提包使用的是爱马仕与美国生物材料公司 MycoWorks 独家合作研发的一种源自“灵芝菌丝”的生物面料Sylvania，其材质与小牛皮非常接近。可以预见，在技术的进步和企业的支持下，生物设计在未来的环保可再生材料创新中有望展现出更大的潜能。

（三）植根于地域文化的可再生材料开发

中国传统工艺中使用的许多材料，例如蚕丝、羊毛、竹材等，都是优质的绿色可再生资源，在今天仍有很高的商业应用价值。在城市化的进程中，地方的建设需要辩证地看待地域传统文化的发展与继承的问题[10]。有机地利用特产作物，对传统手工艺进行合理开发和再设计，是一个对地方文化传承、环境保护和商业开发都有益的可再生材料研究与实践方向，对中国设计师和企业而言格外具有启迪意义。

莲花丝工艺就是一项受益于循环设计并实现了文化传承和经济效益双赢的传统工艺。莲花丝产区仅分布于越南、缅甸和柬埔寨等东南亚国家，它取材于莲花茎中的植物纤维，提取纤维的方法类似于“藕断丝连”的原理，需要先从切断的新鲜莲茎中拉出纤维，再用手把纤维捻搓成丝线，最后通过手工把这些丝线织成布料。这个纺织工艺由农村劳动妇女利用地域特有的自然资源发明、改良，并在数百年中代代相传。莲花丝制成的面料质地顺滑、轻盈透气，还有出色的拉伸强度。由于莲花在佛教中具有高潔清雅的禅意，莲花丝织品曾是节庆中给当地佛像和高僧的供奉品。然而随着棉、丝织品的工业化生产，莲花丝纺织工艺在上世纪末濒临失传。所幸的是，循环经济理念的流行让时尚企业纷纷注意到莲花丝这一优质天然材料的商机，其中意大利奢侈品牌诺悠翩雅（Loro Piana）就在2010年与缅甸的纺织工人建立了长期合作，把莲花丝工艺运用到了产品线当中，推出加入了莲花丝的围巾、定制外套等高端纺织产品，将这项濒危的东南亚传统手工艺带入了国际消费者的视野，同时还为缅甸的农村地区提供了更多就业机会，带动了地方经济发展，实现了互利共赢。

同样在国际上得到时尚企业的青睐并迎来复苏机会的还有鱼皮制作工艺。鱼皮面料的产地主要分布在北极圈附近，包括冰岛、瑞典等斯堪的纳维亚地区、俄罗斯远东，中国东北、日本北海道，北美州北部等地区。这些地区气候严寒，盛产皮肤质地厚且坚韧的鱼类，原住民充分利用了鱼这一天然资源，在上千年的生存中形成了独特的渔猎文化，并创造了鱼皮服饰制作工艺。英国纺织面料研究员Elisa Palomino认为鱼皮具有成为可持续时尚产品原料的潜能，选择将鱼皮工艺研究作为博士课题，并在2019年到黑龙江省赫哲族聚居区进行了实地考察。鱼皮制作工艺是中国赫哲族的重要文化标志之一，并于2006年被国务院收录进第一批国家级非物质文化遗产名录。然而，鱼皮服装制作工艺非常复杂，随着时代的发展和生产生活方式的改变，越来越少人愿意继续坚守这项工艺。遵循用进废退的历史规律，不止在赫哲族，鱼皮服装在各个原产地区都渐渐淡出了日常实用品之列，成为了仅用于特殊场合的服装或博物馆中的陈列品。Elisa Palomino在研究中还指出，工业社会的过度捕捞和全球变暖造成的北极圈地区生态恶化也是造成鱼皮制作工艺濒临失传的重要原因[11]，可见当自然资源大幅度减少，与其相关的技能和工艺就会面临消亡，这给中国的自然生态保护和地域文化传承敲响了警钟。所幸的是，在践行循环经济的号召下，迪奥、普拉达等奢侈品牌注意到了鱼皮成为时尚面料的潜力，北欧国家的许多纺织企业也对本土的鱼皮工艺进行开发，使这个濒临失传的古老工艺迎来了传承的机会。

除了赫哲族的鱼皮工艺以外，中国还有很多符合循环经济理念的文化遗产，比如大漆工艺、香云纱工艺、竹编工艺等。传统手工艺凝结了古人与自然和谐相处的智慧，值得更多新生代设计师参与挖掘、传承与创新。将传统手工艺有机融入设计与材料创新，不仅能让传统手工艺在新时代再次焕发生命力，还能提升产品的文化内涵和附加值，促进产业发展方式向绿色环保可持续方向转型升级[12]。企业只有认识到新型可再生材料的重要性以及地方文化与传统工艺的可持续价值，不再仅仅局限于产品造型和功能的改进，而是自发地从工艺、材料、工程等方向提升产品的可持续性，才能在日趋激烈的产业竞争中获得发展的主动权[13]。在国际市场中推出更多独树一帜的具有民族文化特色的产品，能向世界展现中国丰富多样的地方特产和人文风貌。

结语

正如维克多·帕帕奈克在《为真实的世界设计》中所言，在这个工业和化学扮演着重要角色的社会中，设计师长期从事着参与改造工具、环境的职能，因而对生态和能源危机有着不可推卸的责任。设计师如果以循环经济为出发点，积极参与可再生材料的开发与研究，为市场带来更多兼具美感和耐用性的环保可持续产品，能促使消费者以更谨慎的态度对待生态环境，也有助于人类社会减少对石油等有限资源的依赖。在探索可再生材料创新设计的道路上，中国设计师可以积极地尝试把绿色可持续的地方特色作物和传统手工艺有机融入符合当代市场需求的设计作品，走有民族特色的绿色发展道路。同时，企业也需要怀有社会责任感并担负起生态保护的义务，勇于反思当下产业发展模式中存在的不足，积极参与循环经济的实践，坚持“绿水青山就是金山银山”等先进理念，追求实现经济效益与生态效益的“双赢”。

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