本文探讨了无需化学品即可创造清洁环境的创新，作为蓝色经济的一部分。全球清洁服务市场超过1500亿美元，欧洲和美国占据主要份额。该行业高度依赖劳动力，主要雇佣女性，并受外包趋势推动。创新集中在节省劳动力的设备和自动化上，但对化学品的依赖仍是挑战。
Wilhelm Barthlott教授发现的“莲花效应”——受莲花启发的自清洁表面——通过减少化学品和劳动力需求，彻底改变了行业。同样，Emile Ishida教授在卫生陶瓷领域的纳米级表面设计引入了自清洁马桶涂层。这些创新虽然仍依赖氟化学，但提供了可持续的替代方案。
Lotusan涂料等商业应用展示了自清洁技术的潜力，可使建筑物多年无需清洁维护。企业家可以探索用于办公室和家庭的无洗涤剂清洁系统，利用自然原理减少化学品使用，降低成本，并创建具有更高收入潜力的环保、竞争性商业模式。
This article explores innovations in creating a clean environment without chemicals, as part of the Blue Economy. The global cleaning services market exceeds $150 billion, with Europe and the US leading in revenue. The sector is highly labor-intensive, employing millions, primarily women, and is driven by outsourcing trends. Innovations focus on labor-saving devices and automation, but chemical reliance remains a challenge.
Prof. Wilhelm Barthlott’s discovery of the "Lotus Effect"—self-cleaning surfaces inspired by lotus flowers—revolutionized the industry by reducing the need for chemicals and labor. Similarly, Prof. Emile Ishida’s work with nanoscale surface designs for sanitation ceramics introduced self-cleaning toilet coatings. These innovations, though still reliant on fluor chemistry, offer sustainable alternatives.
Commercial applications like Lotusan paint, which keeps buildings clean for years, demonstrate the potential of self-cleaning technologies. Entrepreneurs can explore detergent-free cleaning systems for offices and homes, leveraging natural principles to reduce chemical use, lower costs, and create eco-friendly, competitive business models with higher revenue potential.
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当前，全球清洁服务市场规模已超过1500亿美元，其中，欧洲市场贡献超过600亿美元，美国市场接近500亿美元。这是全球最具创业活力和劳动密集度最高的行业之一，多年来增长率始终维持在10%左右。目前，欧洲有13.5万家清洁承包公司，美国则达38.6万家，全球约有100万家企业提供专业清洁服务。
欧洲清洁行业雇佣了约350万员工，其中四分之三为兼职，平均每周工作时间为24小时；而四分之三的从业者为女性。相比之下，美国清洁服务员工人数不到100万，说明多数企业规模较小、分散。
清洁服务业得以迅速扩张，得益于公共和私营部门广泛推行外包策略。欧洲市场渗透率已达到近65%，意味着超过三分之二的公司与机构将清洁服务外包而非雇佣内部人员。尽管市场中有数十万家小型企业，一些大型企业集团也已崛起，如丹麦的 ISS 公司与美国的 ABM Industries Inc.。其中，ISS 在全球50个国家运营，拥有48.5万名员工，服务约20万个B2B客户。过去十年中，ISS通过收购超过600家公司，加速行业整合并推动清洁行业专业化发展。
清洁与保洁服务的增长还带动了相关产业的发展，促使服务商、清洁设备制造商与化学品供应商之间形成战略合作关系。尽管人工仍是最大成本构成，该行业每年在设备投资与运营支出方面达300亿美元以上。这是全球特许经营概念应用最广泛的行业之一，估计全球已有10万个清洁服务网点。
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由于人工成本占比最大，行业持续投资于节省人力的设备：从自动配比清洁剂和水的机器，到用于清洗外墙窗户的自动化建筑维护装置，再到将清洁服务升级为健康与环保管理的系统性方法，行业不断引入新型化学品与管理体系。创新集中于自动化系统与新型清洁材料，目的是减轻员工负担。
德国波恩大学植物园主任威廉·巴特洛特教授（Prof. Dr. Wilhelm Barthlott）在绘制全球生物多样性地图时，对食虫植物和生物表面的自清洁特性产生了浓厚兴趣。他的第一项研究成果是世界最大食虫植物收藏之一；第二项研究成果则促成了与工业界合作开发的自清洁表面技术。
这种技术后来被称为“荷叶效应（The Lotus Effect）”，其原理为：通过纳米尺度的表面结构设计形成疏水性，极大地降低灰尘附着力，使得微小水滴如晨露般即可将污垢清除。这意味着，不仅可大幅减少人工清洁的工作量，更可实现无需频繁使用化学品的商业模型。未来甚至可能出现下雨即自动清洗的汽车，使洗车行业面临挑战。
事实上，荷花的自清洁机制在中国与日本文献中已有数百年记载，亚洲学术界对自清洁研究兴趣浓厚。INAX公司（日本第二大卫浴陶瓷制造商）首席技术官石田英美教授（Prof. Dr. Emile Ishida）观察到贝壳在海水中流通数百升水而内部始终洁净，并研究蜗牛如何保持体内通道无污染。他发现了另一种不同于荷叶却同样有效的纳米级表面结构，由此开发出适用于马桶内壁的涂层技术，可保持光洁如新。
事实上，多数马桶表面并非因污物而变色，而是由于低温、无摩擦状态下使用强烈化学清洁剂所致。因此，物理学与物理化学正在取代传统清洁化学与自动化设备。然而，目前该类自清洁材料仍大多依赖于氟化学技术，要使其真正可持续发展，仍需进一步的绿色创新。
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巴特洛特教授选择继续从事学术与科研工作，石田教授则在退休后回归学术界。他们都为多个行业提供了基于自然启发的创新思路与专利组合，推动新产品开发。最早实现全球商业化的产品之一，是名为Lotusan的外墙涂料。这种涂料十多年前开始上市，至今全球已有约50万座建筑采用该产品，至少五年内无需任何清洁维护。
荷花油漆的特点和优点包括超：疏水；极度防水；优异的耐污性；抗霉菌、霉变和藻类的能力；透气性;防止被困在油漆下的水蒸气造成的水泡；抗紫外线，保色性好；工具可以重复使用;不需要有害的溶剂;环境友好型；低挥发性有机化合物，对工人和环境安全等。
除了优异的建筑物理性能，荷花立面涂料和渲染也融入了独特的荷花效应。荷花效应确保美丽的立面保持长久的美丽。增强自洁效果:污垢随雨水流走。立面保持清洁和干燥的基础上持续。这听起来像是最先进的技术，实际上是模仿自然，因为这种效果最早是在荷花的叶子上发现的。每次降雨后，荷花叶子立即清洁和干燥，污垢颗粒无法附着在上面。
科学已揭开了这些秘密。应用仿生研究领域最杰出的成果之一:具有莲花效应的立面涂料。其结果是:泥土随雨水流走。正面保持清洁更长的时间。藻类和真菌的危害得到了可持续的遏制。
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“自清洁”与“免清洁剂维护”的概念，为这个由数以千计小型企业构成的服务行业提供了广阔机遇。只要化学供应商从氟化学转向结构性硅涂层技术，就能推动大量新型商业模式的出现。
该技术的应用范围远不止于清洁，还包括防真菌涂层——在特定条件下能阻止真菌附着表面。目前，这一源自植物（荷花）与动物（蜗牛）启发的技术，正逐步应用于建筑表面、太阳能板、织物、医疗器械、交通传感器乃至防结冰系统。
随着越来越多研究资金流向多种商业化应用，大型化工企业如德国的 Evonik 已加入其中，但近期最具落地潜力的仍是：为家庭与办公场所设计无需污染性化学品的清洁系统。
值得提醒的是：当温度、压力与摩擦升高时，简单的物理清洁手段本身就非常有效。因此，即便是生物化学清洁剂也应作为“最后手段”而非“首选方式”。
这种以自然原理为基础的创新，不仅具备生态友好性、市场竞争力、且有潜力创造高收入岗位，还能为当今清洁服务业带来更智能、更有附加值的服务内容。
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