Biomimética: diseños que imitan la naturaleza

Imaginemos vivir en un mundo figurado por un alter ego de Ray Bradbury, que se comportara como un optimista futurólogo y estudioso de la biomimética, la ciencia que produce diseños humanos estudiando la naturaleza.
Sería un mundo donde los edificios, vehículos, aparatos electrónicos y otros objetos no necesitarían ventiladores internos, ya que habrían sido diseñados para no recalentarse.Coches fotosintéticos y objetos que recogen agua del rocíoEn ese mismo mundo, los vehículos estarían propulsados por pilas “vivas” (fotosintéticas) de hidrógeno, generado con oxígeno y bacterias, que absorberían CO2 de la atmósfera y emitirían oxígeno.Pese al clima extremo de distintas zonas, incluso en el desierto habría estructuras para recolectar el agua del rocío, imitando a los escarabajos que lo han hecho durante millones de años.Con un simple paseo por la naturaleza, el científico curioso se toparía con la grácil ventaja evolutiva de los seres vivos que le rodean.La naturaleza es el lenguaje de patrones más ricoLas bacterias, hongos, plantas o animales se convierten entonces en fuentes potenciales que ponen sus ventajas evolutivas al servicio de diseños humanos que no sólo reducirían su impacto, sino que su huella ecológica sería positiva, aportando oxígeno, nutrientes, etcétera.No hace falta recurrir a los difuntos Bradbury para describir ese mundo. Basta con atender a las explicaciones de la bióloga, escritora y divulgadora científica estadounidense Janine Benyus, estudiosa de la biomimética.La biomimética que se intuyeJanine Benyus y el resto de especialistas de la nueva disciplina de la biomimesis o biomimética, tienen la paciencia de enseñar a la comunidad científica, los laboratorios de investigación, las empresas y los inventores del mundo a observar con una nueva mirada.Es la mirada compartida por Edward O. Wilson y William McDonough, entre otros. También la tuvo el arquitecto catalán Antoni Gaudí. Ellos tienen la certeza, nacida del conocimiento y no de la brujería, de que los mejores y más ecológicos diseños están al alcance del ser humano sin necesidad de pagar -de momento- una patente, ya que se encuentran en la naturaleza. Qué es si no el panteísmo.Recopilo a continuación diez diseños humanos que, imitando la naturaleza, obtienen menor impacto y mayor rendimiento que los modelos conceptuales, a menudo dependientes, de un modo u otro, del petróleo, además de contaminantes, poco eficientes o ambas cosas a la vez.Diseños humanos que imitan modelos de la naturalezaSe trata de un edificio que regula su temperatura imitando a un termitero; ventiladores que mejoran su eficiencia imitando las espirales logarítmicas de la naturaleza; alfombras modulares que imitan el estampado cromático del sotobosque para facilitar su sustitución; bañadores que imitan la piel del tiburón para repeler el agua con eficiencia; o cinta que se adhiere molecularmente, como las patas de un camaleón.También menciono los diseños de astas eólicas y alas aeronáuticas que imitan las aletas de una ballena; pintura que repele el agua y la suciedad como la flor de loto; tejidos que imitan a los escarabajos del desierto y recolectan el agua de la niebla y el rocío; un tren bala japonés que reduce su resistencia al viento imitando el diseño del martín pescador al entrar en el agua; y un vehículo que imita la fotosíntesis, con células que se alimentan de oxígeno para crear hidrógeno en la pila de combustible y emitir oxígeno como efluente.Janine BenyusTambién merece la pena echar un vistazo a la exposición sobre las posibilidades del diseño humano biomimético que Janine Benyus realizó hace ya un tiempo en el ciclo de conferencias TED.En la conferencia, Janine Benyus declara: “Los organismos han hallado un modo de hacer todas las cosas increíbles que llevan a cabo mientras cuidan del entorno que mantendrá a sus hijos”.”Desde el momento que realizan el cortejo, los animales piensan sobre algo muy importante, que es lograr que su material genético perdure en 10.000 generaciones futuras, y ello implica encontrar el modo de vivir sin destruir el lugar que cuidará de su descendencia”.”Ese es el mayor reto del diseño”.¿Es posible construir un edificio público que mantenga su interior a una temperatura constante y refrigerada durante todo el año, sin por ello recurrir a la refrigeración artificial, con los costes energéticos y medioambientales que ello supone? El Eastgate Centre de Harare, un complejo de oficinas de tamaño medio, lo ha logrado imitando el diseño de los enormes termiteros que construye la especie de termita africana macrotermes michaelseni, un característico túmulo en forma de chimenea que puede medir varios metros de diámetro y altura.Investigadores de SUNY, liderados por Scott Turner, estudiaron la habilidad de estos insectos para mantener el interior de los termiteros a una temperatura y humedad constante, pese a estar emplazados en lugares con temperaturas que varían entre 3 y 42 grados Celsius (entre 35 y 104 grados Fahrenheit).Las termitas edifican sus nidos teniendo en cuenta los principios básicos de la termorregulación. Orientan su disposición en el eje norte-sur, mientras su morfología, similar a una chimenea, disipa el aire caliente, menos pesado, renovando el aire más frío -y pesado- en la base, en una corriente iniciada en la red de conductos subterráneos excavada por legiones de termitas, que actúan como fuente de refrigeración.Es esencial para las colonias de termitas mantener el sistema de regulación térmica en un funcionamiento preciso y constante, que varía en apenas un grado a lo largo del día, pese al drástico cambio térmico en el exterior, ya que muchas especies cultivan hongos de los que se alimentan, que sólo sobreviven a la temperatura constante del entorno controlado en el interior del termitero.Scott Turner y su equipo escanearon inicialmente los termiteros y crearon modelos tridimensionales a partir del diseño de los nidos, y concluyeron que el diseño podía aplicarse a escala humana e influenciar los sistemas de refrigeración pasiva. El arquitecto del Eastgate Centre se interesó en el trabajo de Turner y Arup Associates debido a las características y el emplazamiento del edificio de oficinas que se proponía construir. Los sistemas de aire acondicionado son especialmente costosos y difíciles de mantener en África; además, la mayoría de los componentes debían ser importados, por lo que se optó por la refrigeración pasiva. La decisión ahorró al promotor 3,5 millones de dólares.La altitud de Harare convierte su clima en templado, pese a estar emplazada cerca de los trópicos; pese a ello, su temperatura varía desde los 10 a los 40 grados Celsius. Aplicando los principios de termorregulación de los termiteros, el edificio se mantiene fresco sin aire acondicionado y usa sólo el 10% de la energía empleada por un edificio de oficinas convencional de su tamaño.Además de en el Eastgate Centre, el sistema de ventilación pasiva emulando el diseño de termiteros es empleado por el edificio Portcullis House de Londres, edificado en 2001 frente al palacio de Westminster. El proyecto TERMES, organizado por Rupert Soar en la Universidad de Loughborough, ha escaneado digitalmente termiteros y creado modelos tridimensionales para conocer con el máximo detalle cómo los túneles y conductos de aire de los nidos gestionan la ventilación de gases, mantienen la temperatura y regulan las humedades.El estudio TERMES podría proporcionar valiosos patrones de refrigeración pasiva para edicicios humanos. Debido a que el funcionamiento de los edificios representa el 40% de toda la energía usada por la humanidad, el uso de sistemas de refrigeración que reduzcan el consumo energético o no usen electricidad supondría un ahorro para promotores y propietarios, privados y públicos.La refrigeración pasiva obedece a un principio conocido por constructores desde la Antigüedad: el calor que es almacenado durante el día puede ser ventilado de noche, cuando las temperaturas descienden: Inicio del día: el edificio está fresco. Mañana y mediodía: la actividad de máquinas y gente generan calor, que se añade a la radiación solar. El calor es absorbido por el edificio, diseñado con una porosidad premeditada para almacenarlo, de manera que la temperatura se incrementará, pero no dramáticamente. Tarde: mientras la temperatura exterior desciende, el aire interno caliente es ventilado a través de las chimeneas, asistido por ventiladores. Al ser menos denso, el aire caliente tiende a ascender de manera natural, dejando espacio para el aire fresco de la base del edificio. Noche: el ciclo de refrigeración pasiva continúa, con aire frío concentrándose en las cavidades del suelo hasta que la estructura porosa del edificio ha alcanzado una temperatura ideal para el día siguiente.Todo tipo de edificios, aparatos electrónicos e informáticos, vehículos y otros diseños humanos incorporan un componente que intenta enmendar un error cometido desde la base del diseño conceptual de muchos dispositivos “modernos”. Se trata del ventilador, alimentado casi siempre con energía eléctrica y, por tanto, con un impacto no sólo sobre el diseño de los aparatos, sino sobre su huella ecológica. Se conocen diseños de ventilador desde el año 100 a.C., pero no se conserva ni un sólo mecanismo que imite la capacidad de algunos animales para ventilar entornos sin destinar energía ni fricción a partir del movimiento.Los ventiladores refrigeran diseños que se recalientan fácilmente, lo que ha llevado a arquitectos y diseñadores industriales, como William McDonough, a preguntarse si, en lugar de mejorar los ventiladores para hacerlos más eficientes, lo que deberían hacer los diseñadores es crear objetos que, simplemente, no se recalienten, lo que evitaría el uso de parches de refrigeración.Entendidos como dispositivos rotatorios que refrigeran y a menudo dependen de una fuente energética externa, los ventiladores persisten en buena parte de los diseños que componen el entorno humano. La biomimética trata de aprender de la naturaleza para crear refrigeración sin que sea necesario usar fricción, o aparatos accionados mecánicamente para que, con su movimiento, garanticen un flujo constante y confiable.Las buenas noticias acerca de los ventiladores (o diseños que no los requieran) del futuro: el Biomimicry Institute de Janine Benyus explica que las corrientes de fluidos, gases y calor fluyen en la naturaleza a partir de un patrón geométrico común. Las malas noticias: los ventiladores humanos han usado a lo largo de la historia una geometría que difiere del patrón natural.La naturaleza, explica el Biomimicry Institute, mueve el agua y el aire usando una espiral que crece logarítmica o exponencialmente, como puede observarse en las caracolas de mar. Nota personal: ¿explicaría este principio de la refrigeración universal, usado por la vida, la admiración sentida por el arquitecto catalán Antoni Gaudí por las formas espirales? ¿Había intuido Gaudí el principio universal que albergaban? Cierro la nota personal.El patrón de refrigeración en forma de espiral logarítmica aparece constantemente en la naturaleza: en la cola de los camaleones, la forma de numerosas galaxias, la morfología de varias especies de algas, en el interior de nuestro oído o en los mismos poros de nuestra piel. No debe extrañar que el ser humano destaque con respecto a los otros mamíferos superiores por la extraordinaria eficiencia de su organismo para transpirar.La firma PAX Scientific Inc. se inspiró en los movimientos del aire y el agua para aplicar principios geométricos primigenios a dispositivos rotacionales humanos, y los aplica en ventiladores, turbinas, bombas o propulsores. Dependiendo de la aplicación, los diseños de la firma reducen el uso energético entre un 10% y un 85% en rotores convencionales, y el ruido en un 75%.Los ventiladores incluidos en motores, compresores y bombas de todo tipo, tamaño y usos representan el 15% de toda la energía consumida en Estados Unidos.3. Imitar los patrones cromáticos de la naturaleza para crear alfombras modularesLa firma de alfombras Interface se ha convertido en uno de los casos de estudio más citados por las mejores escuelas de negocio del mundo, al aplicar principios de diseño Cradle to Cradle (“de la cuna a la cuna”, C2C) y estudiar los patrones naturales para, a partir de la biomimesis, crear productos no tóxicos, modulares e intercambiables, con colores que imitan los patrones de la naturaleza. Ello hace más sencillo reparar o volver a confeccionar nuevas alfombras a partir de pequeñas unidades o alfombras completas ya usadas.Una línea de alfombras de la marca emula el aparente carácter aleatorio de los colores y modelos del sotobosque. Aplicando patrones similares con fórmulas matemáticas, la línea de alfombras se adaptó idealmente al sistema modular ideado por la compañía. En lugar de crear colores uniformes y difíciles de reproducir incluso atendiendo al mismo sistema de fabricación y componentes, la línea Entropy acepta el carácter aleatorio de la naturaleza y lo integra en su diseño.Un diseño compuesto por colores aleatorios permite cambiar piezas con sencillez y evita el desecho de alfombras o moquetas con sólo una porción dañada, por ejemplo. Aparentemente sencillo y anodino, un diseño modular con numerosos colores en piezas capaces de recomponer otros diseños, manteniendo el estilo y espíritu del producto, continúa siendo un reto del diseño industrial en la actualidad.Al fin y al cabo, los patrones cromáticos del suelo de cualquier bosque parecen dispuestos al azar, pero evocan al ser humano la idea de equilibrio, por no hablar de orden universal o ideas más metafísicas, tales como el panteísmo. ¿Hay algo más fácil y difícil a la vez que lograr una escala cromática aleatoria para las piezas de un producto que siempre genere estampados satisfactorios para nuestro sentido estético?4. Un tejido para bañadores que reduce la fricción imitando la piel de un tiburónNumerosos animales que han evolucionado durante millones de años para reducir al máximo la fricción cuando se desplazan en el agua también son objeto de estudio biomimético para lograr diseños y productos que mejoren su rendimiento. Suscita especial interés el diseño aerodinámico y la composición hidrofóbica (que repele el agua) de la epidermis de animales como el tiburón. Diseños que reduzcan la fricción y recubrimientos hidrofóbicos reducirían la cantidad de energía necesaria para que un carguero de contenedores se desplaza por el mar.Científicos de todo el mundo estudian tejidos, polímeros y recubrimientos inspirados en la capacidad para repeler el agua de la piel de tiburón para aplicarlos al casco de barcos y submarinos, o el fuselaje de los aviones. Pero los mismos avances también pueden aplicarse en actividades deportivas y de ocio, como la natación. Varias firmas, entre ellas Speedo, han creado bañadores a partir de tejidos que imitan la variabilidad de la textura hidrofóbica de la piel del tiburón, cuya estructura varía en función del lugar que ocupa en la piel del animal, lo que aumentaría la capacidad del animal para reducir su fricción al máximo, aumentando su velocidad y reduciendo la cantidad de ejercicio necesaria para desplazarse.Los bañadores Fatskin FSII de Speedo emulan el variable gramaje de la piel hidrofóbica del tiburón. Fueron usados en competición por primera vez en los Juegos Olímpicos de Pekín y contribuyeron al extraordinario rendimiento de su portador más ilustre, el estadounidense Michael Phelps, con ocho medallas de oro en la competición. No hay que restar méritos al nadador, pero se ha comprobado la extraordinaria eficiencia de los nuevos tejidos hidrofóbicos de los nuevos bañadores, que reducen la fricción del nadador mientras se desplaza contra la inercia del agua.FUENTE:http://faircompanies.com