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Biomimética: La solución siempre ha estado delante de nuestros ojos Autor: Juan Carlos Vivancos Pérez
Innovar copiando la naturaleza Cuanto más los observamos, más nos damos cuenta de lo poco que sabemos de ellos y de las artimañas que emplean para superar obstáculos y sobrevivir. ¿Por qué no imitar esas artimañas y aplicarlas a la innovación de nuestras tecnologías? La naturaleza lleva miles de millones de años de experiencia sobreviviendo a catástrofes que supondrían la extinción de la raza humana. Sin embargo, ha logrado mantenerse adaptándose de una manera eficiente. Nos creemos perfectos, inteligentes, pensamos que somos capaces de cualquier cosa. Quisimos volar, atravesar mares y océanos, descubrir nuevos mundos, ir a la luna, crear nuevos seres… Y lo conseguimos, pero por increíble que parezca, lo único que hemos hecho ha sido copiar. Estamos rodeados de las más sofisticadas técnicas, materiales y estructuras que la naturaleza ha ido forjando a través de un proceso de variedad y selección natural durante 3800 millones de años de evolución. Pero no nos engañemos, somos insignificantes a su lado. Por mucho que le hagamos, sabe aprovechar sus recursos y curar sus heridas mejor de lo que nosotros lo hacemos. Lamentablemente no sobrevivirá si seguimos así, quizás no de la forma que los humanos necesitamos para existir.
Las plantas de una selva tropical dependen de las lluvias torrenciales para sobrevivir, pero también les crean problemas.
Biomimética, un don natural También conocida como biomímesis, esta ciencia destaca por trabajar en campos donde los métodos y los sistemas de la naturaleza se entrelazan con ingeniería y tecnología. Gracias a ella se consiguen lograr efectos y elementos nuevos para aumentar nuestra calidad de vida sin perjudicar al medio natural. Esta ciencia ha permitido desarrollar un número de innovaciones muy superior al PG. 36 - IDEALES - 2013
que la mente humana habría concebido por sí sola. Esto se debe a que durante millones de años de ensayo y error, la naturaleza ha producido soluciones efectivas a los problemas del mundo real. Gracias a ella lograremos un correcto aprovechamiento de recursos y energía acompañados de un considerable descenso de la contaminación. Las maravillas ingenieras del mundo natural En la Naturaleza encontramos materiales cinco veces más resistentes a la tensión que el acero, como las telas de araña, o resinas elásticas producidas por los mejillones que son capaces de adherirse a superficies mojadas y crear plásticos biodegradables. Las abejas han diseñado sus panales de forma hexagonal, almacenando la mayor cantidad de miel con el mínimo gasto de cera en su construcción. Los ecosistemas son sistemas autosuficientes, equilibrados, con gran capacidad de coordinación y de recuperación tras graves perturbaciones. Las plantas de una selva tropical dependen de las lluvias torrenciales para sobrevivir, pero también les crean problemas. La lluvia arrastra suciedad que podría cubrir las hojas y bloquear la luz. Por aún, las hojas húmedas tendrán pronto una capa de moho en este ambiente cálido y húmedo. Las hojas de loto son capaces de retirar la suciedad formando pelotitas de agua que se deslizan por ellas y caen. Esto es posible gracias a un tipo de microestructuras hidrofóbicas que han sido la base para la creación de pinturas autolavables como el Lotusan, tejidos totalmente impermeables al agua y utensilios que no se manchan. Tres esferas de agua arrastran la suciedad repelidas por la superficie. Microestructuras similares están presentes en los escarabajos del desierto de Namibia, que hacen fluir las escasas gotas del rocío hasta su boca para poder beberlas. Hay una empresa que fabrica tiendas de campaña para refugiados con este mismo principio. Son capaces
de condensar agua del aire de la mañana incluso en zonas donde hay pocos pozos subterráneos. Con el aumento de temperatura, las capas inferiores de las escamas de las piñas se encojen más que las superiores ya que las fibras que las constituyen se posicionan en sentidos contrarios. Esto provoca su apertura y expulsión de la semilla. Los diseñadores observan una tela que funciona del mismo modo, cuando la tela empieza a mojarse con el sudor, hay unas secciones que se levantan para proporcionar ventilación. Para la industria del diseño textil y cosmético, la mariposa Morpho ha sido su musa. Sus características alas dotadas de un azul intenso y brillante utilizado para cortejar a las hembras no deben su color a un pigmento. Lo obtienen de igual forma que las pompas de jabón. Las capas de cutícula se separan con la misma medida que la longitud de onda de la luz azul, provocando que solo este color sea reflejado. En cambio, los huecos entre las cutículas la reflejan toda haciéndolas brillar. Los fabricantes japoneses han usado la biomimética para desarrollar un tejido llamado Morphotex hecho de nailon y poliéster distribuidos del mismo modo que las capas de cutícula en las alas de la mariposa Morpho.
herencia han sido muchas y muy diversas, pero todas fueron refutadas en experimentos: ni garras, ni púas, ni sustancias adhesivas, ni sistemas de succión como los que emplea la salamandra. Dichos animales tienen papilas de adhesión con millones de vellosidades en la planta de las patas traseras. Además, en los dedos poseen fibrinas, es decir, pequeñas estructuras en forma de líneas con miles de vellos por centímetro cuadrado que subdividen su extremo en otras miles de terminaciones llamadas setas. Esto que genera un intercambio de cargas eléctricas a nivel intermolecular que les permite fijarse incluso en superficies pulidas como el vidrio. Obtienen esa asombrosa adherencia gracias a un tipo de fuerzas intermoleculares llamadas
La Torre Eiffel reparte su peso hacia la base copiando a las estructuras del fémur. Se sostiene una gran estructura procurando que pese lo menos posible, como ocurre en los puntales internos del hueso
fuerzas de Van der Waals.
La ventaja es que éste no tiene posibilidad de ser atenuado con el tiempo por el desgaste del pigmento. Como no hay un proceso de teñido involucrado en la producción de la fibra, se ahorra energía y se reducen al mínimo los residuos industriales, en comparación con los métodos convencionales.
Esta forma de fijación a una superficie permite el estudio biomimético en la creación de estructuras adhesivas y duraderas que soportan grandes cargas. Al no llevar ninguna sustancia adhesiva tardarían muchísimo en despegarse, ofreciéndonos también la posibilidad de colocarlos en todo tipo de superficies aunque estén sucias.
Además, las empresas de cosméticos ya están desarrollando un lápiz de labios con el mismo efecto.
Muchas veces habremos visto como una araña se ve incapacitada para salir de nuestra bañera. Esto les sucede ya que el recubrimiento que usan las bañeras es totalmente apolar y por tanto no pueden producirse las fuerzas de Van der Waals con las que se agarrarían.
La industria del adhesivo se fija en los geckos En el clima tropical nos encontramos también con el gecko, un miembro increíble de la familia de las lagartijas (Gekkonidae). Las hipótesis referentes a su ad-
Un poco de historia biomimética PG. 37 - IDEALES - 2013