VEZI AICI: Biomimetismul – Când tehnologia ia lecţii de la natură
Natural, ecologic, bio - probabil că aţi observat că toţi aceşti
termeni ce desemnează „întoarcerea la natură” sunt din ce în ce mai des
folosiţi în ultima vreme. Dacă acum 40 de ani acest deziderat părea
tipic culturii hippie, astăzi din ce în ce mai multe persoane
consideră că este necesară o reevaluare a progresului adus de
modernitate, mai ales ca urmare a consecinţelor negative pe care aceasta
le are uneori.
Acest lucru nu presupune renunţarea la progresul ştiinţific, ci
integrarea lecţiilor oferite de natură. Conceptul de biomimetism
(în engleză biomimicry) a fost făcut celebru în 1997 de
Janine Benyus prin lucrarea Biomimicry: Innovation Inspired by
Nature, în care susţinea că oamenii trebuie să facă un efort
conştient pentru a se inspira din geniul naturii. Conceptul de
biomimicry (sau biomimetism) este format din două cuvinte
greceşti, bios - însemnând viaţă şi mimesis, adică "a
imita".
Principalul argument în favoarea biomimetismului este acela că
natura a rezolvat deja multe din problemele cu care se
confruntă oamenii. Identificarea unei soluţii mai
bune decât cea care a rezultat în urma evoluţiei de-a lungul a
miliarde de ani pare un obiectiv nerealist.
Din ce în ce mai multe persoane sunt convinse că biomimetismul
constituie una din metodele care vor asigura un viitor mai bun, în
care produsele vor fi mai eficiente în a-şi atinge scopul, folosind
mai puţină energie electrică şi dăunând mai puţin mediului
înconjurător.
Biomimetismul, o soluţie de-a
lungul istoriei
Natura a reprezentat o sursă de inspiraţie pentru inventatori,
artişti, poeţi şi arhitecţi de-a lungul timpului. De la arhitecţii
egipteni, care s-au inspirat din frunzele plantelor de lotus şi din
structura palmierilor pentru a crea coloanele clădirilor şi până la
Antoni Gaudí, care considera că "originalitatea înseamnă
întoarcerea la origini", mediul înconjurător a fost muza a
nenumăraţi creatori.
Sagrada Familia, cea mai cunoscută operă a arhitectului catalan,
este concretizarea cea mai spectaculoasă a arhitecturii
biomimetice. Gaudí considera că natura este opera perfectă a lui
Dumnezeu, el inspirându-se din creaţia divină în toate elementele
ce formează templul. Coloanele din interior, spre exemplu,
au fost proiectate să semene cu trunchiuri de copaci, care să-i dea
vizitatorului senzaţia că se află într-o
pădure.
Arhitectura nu a fost însă singurul domeniu influenţat, de-a
lungul timpului, de natură. Una dintre cele mai cunoscute
invenţii ale secolului al XX-lea, «ariciul» Velcro folosit la
numeroase obiecte de îmbrăcăminte, încălţăminte şi nu numai, a fost
inspirată tot de mediul natural.
Ideea acestei invenţii i-a venit lui George de Mestral
în urma unei plimbări alături de câinele său. Când a ajuns
acasă, el a descoperit că seminţele unui scaiete se agăţaseră de
blana câinelui şi de pantalonii săi. Intrigat, a studiat la
microscop mecanismul de prindere al plantei şi a realizat că acesta
ar putea fi copiat şi pus în aplicare şi de către oameni.
Dacă până recent biomimetismul era un principiu aplicat doar de
câteva personaje vizionare, în ultimii ani se observă o tendinţă
tot mai pronunţată, în numeroase domenii existând o schimbare de
paradigmă ce duce la integrarea perspectivei biomimetice în
principiile de bază.
O schimbare de
perspectivă
Până de curând, majoritatea substanţelor şi materialelor
folosite pentru conceperea produselor erau analizate doar din
perspectiva costului şi a performanţei, impactul asupra mediului
înconjurător nefiind luat în calcul. Elizabeth Grossman scria în
cartea Chasing Molecules: Poisonous Products, Human Health and
the Promise of Green Chemistry că "doar 4% dintre cele
30.000 de chimicale folosite în acest moment în produse sunt
monitorizate în mod constant pentru a li se evalua impactul de
mediu şi asupra sănătăţii umane, iar peste 75% dintre acestea nu au
fost evaluate niciodată".
Astfel se explică o serie de probleme de mediu şi de sănătate
apărute în ultimele zeci de ani, de la folosirea azbestului în
pereţii clădirilor, a vopselelor pe bază de plumb în case şi şcoli
sau a bisfenolului A în sticlele de plastic şi în biberoanele
destinate bebeluşilor.
Astăzi, companiile încearcă o schimbare, luând în calcul
impactul asupra sănătăţii umane şi a mediului încă din faza de
producţie. Pentru produse prietenoase cu mediul, inventatorii se
inspiră din natură. Un exemplu este oferit de Kaichang Li,
cercetător la Universitatea din Oregon. Acesta a inventat
Purebond, un adeziv din soia, conceput pentru a înlocui la lipirea
placajelor substanţele adezive pe bază de formaldehidă, o substanţă
cancerigenă. Omul de ştiinţă a reuşit să conceapă prin imitarea
naturii acest adeziv ce nu are efecte secundare asupra sănătăţii
umane. Astfel, el a studiat şi copiat metoda prin care funcţionează
proteinele lichide folosite de midii pentru a se ataşa de stânci.
Pe lângă faptul că nu are niciun efect secundar asupra sănătăţii
umane, PureBond este şi mai ieftin de produs decât adezivul
vechi!
Un alt exemplu de biomimetism îl constituie agricultura
verticală, considerată o soluţie pentru provocările secolului al
XXI-lea. Astfel, se estimează că până în 2050 aproximativ 80%
din populaţia planetei va locui într-un mediu urban. Acest lucru,
alături de schimbările climatice şi de necesarul tot mai mare de
terenuri agricole pentru a satisface nevoia de hrană a unei
populaţii în creştere, va necesita o regândire a sistemului prin
care ne procurăm hrana.
Agricultura verticală este considerată o potenţială rezolvare
pentru această problemă. În cadrul acestui tip de agricultură,
plantele ar fi crescute într-un zgârie-nori conceput special pentru
a obţine cât mai multă lumină solară. Astfel, ferma verticală ar
imita natura, formând un ecosistem funcţional în care apa folosită
ar fi captată prin dezumidificare şi refolosită, iar deşeurile ar
fi reciclate.
Folosirea de ferme verticale ar reduce costurile financiare şi
de mediu asociate transportării hranei, permiţând în acelaşi timp
creşterea mai multor tipuri de culturi fără a depinde de vremea de
afară. De asemenea, terenurile folosite acum pentru agricultură ar
avea timp să se refacă, nemaifiind afectate de pesticide şi
îngrăşăminte.
Principalul susţinător al fermelor verticale este Dickson
Despommier, profesor la Universitatea Columbia şi autor al cărţii
The Vertical Farm: Feeding Ourselves and the World in the 21st
Century. Acesta susţine că "natura a făcut deja totul
în locul nostru, noi nu trebuie decât să o observăm".
Un semn că designul biomimetic devine din ce ce în mai important
în conştiinţa publică este oferit şi de o serie de reclame folosite
de RENFE, societatea naţională de exploatare a căilor ferate
spaniole, pentru a se promova.
Inspirându-se din natură, proiectanţii trenurilor folosite de
RENFE au reuşit să obţină o folosire mai eficientă a curentului
electric. "Cea mai bună soluţie pentru a proteja natura
este să o imităm", este sloganul folosit în aceste
reclame.
Şi inginerii japonezi au apelat la natură pentru proiectarea
trenurilor de înaltă viteză, concepând locomotiva acestora pentru a
semăna cu ciocul unei păsări.
Un gândac ne învaţă să
extragem apa din ceaţă
Accesul la apă potabilă constituie o problemă pentru o bună
parte a populaţiei lumii, ONU estimând că un miliard de
oameni trăiesc fără a avea acces la o sursă stabilă de apă
curată!
Studiind această problemă, o echipă de masteranzi de la
Massachusetts Institute of Technology a descoperit o
metodă eficientă de a extrage apă potabilă din ceaţă. Cercetătorii
au fost inspiraţi de gândacul de deşert din Namibia (Stenocara
gracilipes), care trăieşte pe ţărmul arid al acestei ţări,
într-o regiune în care nivelul anual de precipitaţii este de 40 de
milimetri.
Acest gândac a dezvoltat o metodă unică pentru a obţine
apă de băut. Dimineaţa, pe ţărmul atlantic al Namibiei, se
formează ceaţă ca urmare a interacţiunii dintre aerul fierbinte al
deşertului şi briza venită dinspre ocean. Gândacul are un set de
aripi adaptate pentru a colecta apa, pe care le extinde, acumulând
picături minuscule de lichid. Când aceste picături au devenit
suficient de mari, acestea alunecă într-un "şanţ" acoperit cu o
substanţă ceroasă ce transmite preţioasa apă spre gura sa.
Studiind aripile gândacului, cercetătorii de la MIT au
descoperit că acestea prezintă mici zone hidrofile folosite pentru
a atrage apa. Combinaţia acestora cu şanţurile hidrofobe ce permit
transportul rapid al apei constituie un sistem extrem de eficient,
ce nu risipeşte nicio picătură din valorosul lichid.
Colectarea de apă din ceaţă nu este o idee nouă, utilizându-se
în acest scop plase metalice de mai bine de un deceniu. Graţie
inspiraţiei oferite de gândacul namibian, specialiştii de la MIT au
reuşit să descopere substanţele hidrofile (pentru colectarea apei)
şi hidrofobe (care să permită ca aceasta să fie stocată rapid
într-un rezervor, înainte de a se evapora) cele mai potrivite
pentru fiecare mediu, reuşind astfel să obţină mai multă apă cu
ajutorul acestor plase.
Descoperirea celor de la MIT va fi extrem de utilă în zonele
de deşert şi de munte în care nu există surse de apă potabilă, dar
în care se întâlneşte fenomenul de ceaţă. Cercetătorii au
lansat deja un proiect pilot în Africa de Sud şi intenţioneze să
lanseze altul în India, pentru a aplica modelul oferit de gândacul
de deşert. Ei estimează că un metru pătrat de plasă metalică
poate genera cel puţin un litru de apă potabilă pe zi, în condiţii
ideale fiind posibil să se obţină până la 10
litri!
Hipopotamul ne învaţă să ne
protejăm de soare
Deşi hipopotamul petrece nenumărate ore în soare, pielea lui nu
este afectată de această expunere constantă. De ce? Cercetătorii au
descoperit că acesta este protejat de o secreţie glandulară produsă
sub piele şi eliminată pe toată suprafaţa corpului prin pori.
Secreţia este formată din două tipuri de acid, acid hiposudoric
şi acid norhiposudoric. Oamenii de ştiinţă au descoperit că această
secreţie mai are şi alte efecte benefice pe lângă protecţia solară,
fiind totodată o substanţă antibiotică şi având un efect de
respingere a insectelor. Cercetătorii încearcă acum să conceapă un
produs inspirat de această substanţă, care să combine efectul
anti-bacterian, anti-insecte şi care să ofere protecţie solară.
Natura, sursă de inspiraţie
pentru drone şi roboţi
Dacă acum un deceniu armata americană opera doar 10 drone
aeriene, astăzi foloseşte pe câmpurile de război mai bine de 7.000,
iar tendinţa pare să se accelereze. Forţele aeriene americane au
început deja să instruiască mai mulţi piloţi pentru drone (350 anul
acesta) decât pentru avioane de luptă sau de bombardament.
Pentagonul va investi anul viitor 5 miliarde de dolari în
dezvoltarea dronelor, intenţionând ca până în 2030 acestea să ia
forma unui "nor de insecte" care să poată ajunge oriunde se află
inamicii.
Dacă dronele folosite astăzi sunt de dimensiuni mari,
cercetătorii armatei americane deja au conceput prototipuri de
aeronave minuscule, de dimensiunile unor păsări sau ale unor
insecte. Pentru acestea au copiat mecanismul de zbor al
păsărilor-colibri, al moliilor şi a altor vieţuitoare.
La începutul acestui an, în luna februarie, compania
AeroVironment a prezentat primul prototip al unei nanodrone ce
imită zborul unei păsări-colibri, micuţa aeronavă fiind capabilă să
zboare cu 18 km/h.
Acum, cercetătorii americani încearcă să reproducă zborul moliei
colibri, o insectă ce poate plana la fel ca pasărea-colibri, dar la
o scară mai mică. "Este uluitor ce reuşeşte să facă această
molie în comparaţie cu aeronavele noastre", declara recent în
ziarul american New York Times maiorul Michael L. Anderson,
unul dintre cei ce lucrează la conceperea viitoarelor drone pe care
le va folosi armata americană.
Principiul biomimetismului este aplicat şi în domeniul
roboticii, unde nu este folosit doar în scopuri militare.
Un proiect finanţat de Comisia Europeană intenţionează să
conceapă o caracatiţă robotică. Cercetătorii implicaţi în
Octopus Project au reuşit să construiască deja un braţ
robotic similar celui de caracatiţă, acest pas fiind considerat
extrem de important.
O musculatură precum cea a caracatiţei este întâlnită
extrem de rar în natură, ea având capacitatea de a deveni tare sau
moale în funcţie de nevoie, asemenea limbii umane sau trompei de
elefant. Prin intermediul unei structuri de silicon
traversate de un cablu de oţel şi conectate la un set de cabluri de
nylon, braţul robotic poate manipula obiecte, fiind primul
bio-robot "moale" (fără componente rigide) ce poate face acest
lucru.
"Am dorit să copiem de la caracatiţă capacitatea de a adapta
rigiditatea braţului în funcţie de nevoi", a declarat Cecilia
Laschi, profesor de biorobotică la Scuola Superiore Sant'Anna din
Pisa, membră a echipei de cercetători implicate în dezvoltarea
acestui robot. Echipa doreşte să realizeze o caracatiţă-robot, cu
toate cele 8 braţe funcţionale, până în ianuarie 2013.
Tehnologia ar putea avea un număr mare de aplicaţii, de la
folosirea sa pentru a explora spaţiile înguste, ce nu pot fi
accesate altfel, la operaţiuni de salvare a celor prinşi sub
dărâmături. De asemenea, o echipă de chirurgi britanici s-a
arătat interesată de folosirea acestei tehnologii pentru conceperea
unui endoscop care să se transforme la comandă dintr-un instrument
moale într-unul rigid, cu ajutorul căruia se pot efectua
operaţii.
Ce ne rezervă
viitorul?
Aceste exemple evidenţiază doar câteva dintre beneficiile pe
care oamenii le pot obţine aplicând soluţiile ingenioase ale
naturii.
Pe măsură ce aceste soluţii inspirate din mediul înconjurător
îşi demonstrează valoarea, din ce în ce mai mulţi oameni de ştiinţă
încep să se întrebe, atunci când sunt confruntaţi cu o problemă,
"cum ar rezolva natura această problemă?".
În secolele precedente, progresul a implicat o oarecare aroganţă
din partea omului, care a crezut că inteligenţa sa îi va permite să
stăpânească natura, ignorându-i lecţiile. Astăzi, natura îşi
recapătă rolul de sursă a cunoaşterii, biomimetismul constituind
una dintre căile prin care se produce întoarcerea spre studiul
perfecţionării prin evoluţie.
Recunoscându-ne limitele şi acceptând lecţiile oferite de
procesul evolutiv ce a avut loc de-a lungul a miliarde de ani putem
spera la un viitor sustenabil, în care progresul tehnologic şi
respectul faţă de natură să se îmbine armonios.
Mai multe Biomimetismul – Când tehnologia ia lecţii de la natură
Cititi mai mult despre Biomimetismul – Când tehnologia ia lecţii de la natură
Sursa: Biomimetismul – Când tehnologia ia lecţii de la natură
|