Biomimética: emulando a la naturaleza

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Casi todos los organismos vivos están especialmente adaptados al medio ambiente en el que viven, algunos tan bien que los científicos los estudian con la esperanza de reproducir sus diseños naturales en productos y tecnologías útiles para los seres humanos. Este proceso – denominado biomimética, biomimetismo, o biónica – es la encrucijada donde la naturaleza y la ingeniería se encuentran.

Detalle de los ganchos en las espinas del fruto de la bardana (Arctium lappa)

El velcro es un buen ejemplo de las aplicaciones de la biomimética. En 1948 un científico suizo, George de Mestral, quitó un cardo adherido al pelo de su perro y lo examinó con un microscopio. Impresionado por la rigidez de los ganchos de esta planta, copió el diseño y desarrolló el popular cierre de dos piezas: una de ellas tiene ganchos rígidos como el de la vaina espinosa, mientras que el otro tiene lazos suaves que permiten a los ganchos adherirse.

Las dos cintas del cierre de velcro: cinta con ganchos y cinta con fibras enmarañadas en bucle.

Biomimética

Andrew Parker, biólogo de la evolución e investigador del Museo de Historia Natural de Londres y en la Universidad de Sydney es un gran defensor de la biomimética, la aplicación de diseños de la naturaleza para resolver problemas de ingeniería, ciencia de los materiales, la medicina y otros campos. Sus investigaciones sobre la iridiscencia de mariposas y escarabajos y los recubrimientos antirreflectantes de los ojos de la polilla han permitido diseñar desde pantallas más brillantes para los teléfonos móviles hasta técnicas antipiratería. Parker también ha desarrollado proyectos con compañías como Procter & Gamble e Yves Saint Laurent para hacer cosméticos que imitan el brillo natural de las diatomeas, y con el Ministerio de Defensa británico para emular la capacidad que tienen estas algas para repeler el agua.

El trabajo de Parker es sólo una pequeña parte del movimiento de la biomimética a nivel mundial. En Alemania, las plumas de las aves rapaces inspiran a los ingenieros en el diseño de alas que cambian de forma en el aire para reducir la fricción y optimizar el gasto de combustible. Arquitectos en Zimbabwe estudian cómo las termitas regulan la temperatura, la humedad y el flujo de aire en sus montículos para construir edificios más eficientes, mientras que los médicos japoneses reducen el dolor provocado por las inyecciones mediante el uso de agujas hipodérmicas cuyo filo está integrado por dientes diminutos, como los de ciertos mosquitos, lo que minimiza la estimulación nerviosa.

¿Por qué no aprender de la evolución?

Escarabajo Melanophila

La fauna y la flora de nuestro planeta ofrecen a los investigadores modelos asombrosos. El tucán posee un pico enorme y lo suficientemente duro como para romper una nuez, y gracias a su ergonomía y ligereza también permite al ave volar con total facilidad. La seda de araña es cinco veces más resistente y dúctil que el acero de alta calidad. Asimismo, el brillo metálico y los deslumbrantes colores de las aves tropicales y los escarabajos no se derivan de pigmentos, sino de sus complejas características ópticas: microestructuras cuidadosamente espaciadas que reflejan longitudes de onda de luz específicas y son estudiadas para la fabricación de pinturas, cosméticos, o los hologramas de las tarjetas de crédito.

Los insectos son una de las mayores fuentes de inspiración para el diseño industrial, la ingeniería o la tecnología. Las luciérnagas producen una luz fría con una pérdida de energía casi nula (el 98 por ciento de la energía de una bombilla incandescente normal se pierde en forma de calor), y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos ha estudiado al escarabajo Melanophila, que pone sus huevos en la madera recién quemada y puede detectar la radiación infrarroja producida por una combustión, lo que le permite detectar un incendio a 100 kilómetros de distancia.

La complejidad de lo simple

Oreja de mar

Muchos de los “dispositivos inteligentes” que nos ofrece la naturaleza son estructuras complejas de materiales simples como queratina, carbonato de calcio y sílice. La concha de la oreja de mar, por ejemplo, es carbonato de calcio, el mismo material que la tiza. Sin embargo, su disposición estructural la convierte en una armadura tan resistente como el Kevlar, 3.000 veces más dura que la tiza. La investigación de estas estructuras puede hacer posible la fabricación de materiales sintéticos con propiedades similares.

Moscardones y aeronáutica

Mosca califórida australiana

Ronald Fearing, un profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Berkeley, invirtió 10 años de trabajo en la creación de una mosca robot en miniatura que es rápida, pequeña y fácil de manejar. El micromechanical flying insect (MFI) es un ingenio idóneo para la realización de tareas de vigilancia, búsqueda u operaciones de rescate.

Fearing encontró su inspiración observando el vuelo del moscardón. Este insecto aletea 150 veces por segundo, y es capaz de girar 90 grados en menos de 50 milisegundos, una maniobra que podría romper en pedazos cualquier aeronave de última generación.

En definitiva, hemos comprobado como imitamos a la naturaleza con el afán de crear productos y tecnologías útiles. Aunque tan sólo sea por simple utilitarismo, tenemos una razón más para respetarla y protegerla.

Si os interesa el mundo de la biomimética, os invito a ver el programa Innovar copiando a la naturaleza, en el que Eduardo Punset charla con Janine Benyus, presidenta del Instituto de Biomimética y una de los coordinadores del proyecto “Nature’s 100 Best Technologies”.

Enlace| National Geographic

Archivado en Ciencia aplicada, Ingeniería
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