Jestliže globální oteplování způsobí katastrofální záplavy, které do konce století zaplaví většinu světových pobřežních městských oblastí, jak se s tím vyrovnáme? Odpovědí designéra a materiálového vědce Juna Kameie z Royal College of Art je Amphibio – jakási lehká vesta vyrobená 3D tiskem z polymeru, která funguje jako umělé žábry a zároveň jako dýchací rezervoár, který umožní lidem pobývat v zatopených megaměstech.
Vesta Amphibio, navržená ve spolupráci s RCA-IIS Tokyo Design Lab, je Kameiovým řešením předpokládané budoucnosti v roce 2100, kdy globální oteplování rozpustí ledovce a stoupající hladina oceánů postihne 30 procent světové populace. Intuitivní reakcí na takovou katastrofu by mohlo být přestěhování se do vnitrozemí, ale Kamei se domnívá, že lepším nápadem by bylo osvojit si částečně vodní životní styl pomocí něčeho, jako je umělá žábra Amphibio.
Amphibio je stále ve fázi konceptu, biomimetická umělá žábra, která vychází z potápějících se pavouků a hmyzu, kteří mají superhydrofobní povrch kůže, který jim umožňuje shromažďovat kolem těla bubliny vzduchu. Tyto bubliny fungují jako žábry, které propouštějí kyslík rozpuštěný v okolní vodě a uvolňují oxid uhličitý.
Amphibio využívá stejnou technologii. princip se speciálním a blíže nespecifikovaným porézním hydrofobním materiálem, který je vhodný pro 3D tisk, k vytvoření jakési vroubkované vesty tvořené řadou vzduchových měchýřů, které ústí do masky zakrývající nos a ústa. Kamei popisuje Amphibio jako mezistupeň mezi volným potápěním a potápěním, který umožňuje potápěčům zůstat pod vodou déle s použitím lehčího vybavení.
Kamei zatím provedl laboratorní testy s testovacím měchýřem naplněným oxidem uhličitým a zavěšeným v nádrži, aby prokázal jeho schopnost absorbovat kyslík. Přiznává však, že konstrukce má před sebou ještě dlouhou cestu, a jako důvod uvádí skutečnost, že povrch je příliš malý a musí mít rozlohu alespoň 32 m² (344 stop²), aby nashromáždil dostatek kyslíku pro člověka.
Ačkoli Kamei uznává technickou stránku Amphibio, tato technologie má k realizovatelnosti, natož k praktičnosti, ještě velmi daleko. Myšlenka umělých žaber je v hlavním proudu od doby, kdy průkopník podmořského výzkumu kapitán Jacques Cousteau v roce 1962 prohlásil, že budoucností mořského průzkumu je vytvoření „mužských ryb“, které budou dýchat vodu. Problém je v tom, že mezi myšlenkou a skutečností je velmi velká propast.
Od prvních pokusů byly použity polopropustné plastové membrány k získávání kyslíku z vody, se rychle objevily překážky, které bránily praktickému využití této myšlenky. Zpočátku se technologie jevila jako vítězná, když vědci umístili křečky do membránových boxů ponořených v akváriích s rybami, ale vyrobit něco, co dělají rybí žábry, je mnohem těžší.
Podíváte-li se na seznam mořských živočichů, všimnete si, že žádný z nich nemá žábry. Důvodů je celá řada, ale jedním z největších je, že savci mají velmi vysoký metabolismus, k jehož udržení potřebují hodně kyslíku. Pokud vezmete litr vzduchu, vejde se do něj 200 ml kyslíku. Pokud však máte vodu, vychází to na pouhých 5 až 10 ml (0,17 až 0,34 oz) kyslíku na litr. To je pro studenokrevné ryby v pořádku, ale umělé žábry, které nosí člověk, musí zpracovat 10 až 20krát více vody podle objemu než vzduchu, neboli 100 litrů za minutu při stoprocentní účinnosti, aby potápěče udržely při životě.
To znamená, že je zapotřebí několik věcí. Za prvé to znamená velmi velkou plochu srovnatelnou s 50 až 75 m² (540 až 810 stop²) lidských plic a také to znamená velký průtok vody. Proto se první návrhy umělých žaber vyznačovaly silně zvlněnými membránami nacpanými do velkých batohů s bateriemi, nádržemi na doplňování vzduchu a masivními oběžnými koly, která protlačovala vodu zařízením.
Tady problémy nekončí. Jestliže kyslík a oxid uhličitý mohou procházet umělým žaberním materiálem, mohou jím procházet i neutrální plyny. Zatímco žábry mohou z vody přijímat kyslík, nemohou přijímat dusík, takže dusík v plicích potápěče, který tvoří 78 procent, rychle prosákne ven a hadice se zhroutí a dýchací maska se zaplaví vodou. U masky Amphibio by to bylo ještě horší, protože vrstva vzduchu zachycená hydrofobním povrchem by se zmenšila a brzy by zmizela, protože dusík by se rozptýlil do okolní vody.
To samé platí pro tlak. Umělé žábry fungují nejlépe ve velmi mělké vodě. Pokud se potápěč ponoří do hloubky větší než několik metrů, tlak vody opět zhroutí hadice a měchýře a obličejová maska se zaplaví. Potápění tento problém nemá, protože je navrženo tak, aby se automaticky kompenzovalo pomocí regulátoru, který poskytuje vzduch o okolním tlaku pro danou hloubku.
Nic z toho neznehodnocuje myšlenku Amphibio, ale potřebuje ještě hodně práce na velmi základní úrovni, aby byla praktická. Pokud se to někdy dostane na trh, mohlo by být příjemné potápět se v nějaké zatopené katedrále. I když bychom pro tuto příležitost doporučili masku, ploutve, zátěžový pás a ploutve namísto plenkových šatů.
Níže uvedené video ukazuje test měchýře Amphibio v nádrži.