Si usted pudiera elegir un poder, como los de los superhéroes, ¿qué elegiría? ¿Tener la capacidad de volar como las águilas, nadar como los tiburones, escalar las paredes como los geckos, tener el campo de visión de las arañas, que es cercano a los 360 grados, o regenerar partes de su cuerpo, como las lagartijas o algunos murciélagos?
La realidad es que los superhéroes no existen y los humanos, aunque son animales, no tienen muchas de estas capacidades. Lo que sí tienen es inteligencia y capacidad de observación que les ha permitido suplir sus deficiencias o necesidades a partir de la tecnología.
Así, aunque no pueda volar por su cuenta, puede hacerlo en aviones, helicópteros o parapentes; y aunque no pueda correr tan rápido como un guepardo, ha construido vehículos que pueden llevarlos de un lugar a otro a velocidades incluso superiores.
Su musa ha sido la naturaleza y no han tenido que pagar derechos de autor. Ha imitado las formas de vida, de organización, los comportamientos y demás sistemas presentes en los ecosistemas y en las especies de fauna y flora para resolver o facilitar los procesos en áreas como la ingeniería, arquitectura, diseño de productos, medicina y demás.
Esto, aunque el humano lo hace desde los inicios, se conoce apenas desde 1997 como biomímesis, una ciencia que aprende de la naturaleza para crear tecnologías que son, además, sostenibles.
David Andrés Torreblanca Díaz, profesor asociado e investigador del Grupo de Estudios en Diseño en la Línea de Investigación en Morfología Experimental de la Facultad de Diseño Industrial de la Universidad Pontificia Bolivariana, cuenta que se buscan analogías: “El ser humano, a través de la historia, ha utilizado la naturaleza como referente para resolver diversas problemáticas, como aquellas referentes a la protección, movilidad, entre otras”.
Explica que esta naturaleza lleva cerca de 3.800 millones de años de evolución en los que ha resuelto problemas de forma eficiente y que las especies se han adaptado a su entorno, a los cambios del clima y demás situaciones, por lo que es útil inspirarse en ella para crear, además, vida sustentable y ecológica.
Édgar Alexander Ossa Henao, doctor en Materiales Compuestos Particulados y coordinador del Grupo de Investigación en Materiales de Ingeniería de la Universidad EAFIT, concuerda con que se aprovecha el proceso de ensayo y error que por tantos años ha evolucionado en la naturaleza, “porque en la ingeniería llevamos solo un par de cientos de años en esto”.
Catalina Bustillo, directora de la Fundación Biomimesis Caribe, contó en una conferencia realizada por la Escuela de Verano de la UPB que la biomimesis busca emular y aprender de la conexión directa con la naturaleza, “que no tiene ningún invento sin causa o necesidad”, a partir de tres claves: reconectar, ethos y emular.
La reconexión se hace a partir de la curiosidad y la observación, el ethos desde el deseo de encajar y el respeto por otras especies y la emulación es el resultado final.
Biomímesis
Como disciplina, nació en 1997 con la publicación del libro de la escritora y consultora de innovación Janine Benyus, llamado “Biomímesis: innovación inspirada por la naturaleza”, pero se ha aplicado desde muchos años antes.
Torreblanca destaca a Leonardo DaVinci, quien no solo observó a algunos animales, como a los pájaros y su vuelo, sino que también analizó el cuerpo humano y, a partir de sus mecanismos, desarrolló máquinas o hasta planteamientos de ciudades del futuro, “porque esta ciencia no solo se inspira en animales, también en el ser humano y en toda la naturaleza en general”.
Otro claro ejemplo son los hermanos Wright, conocidos como los primeros en idear, construir y volar con éxito el primer aeroplano del mundo, inspirados en el vuelo, alas y patas de los pájaros.
La flora también es clave, explica Ossa Henao. La idea del velcro, creado en 1941 por el ingeniero George de Mestral, nació a partir de un paseo por el campo con su perro. Al regresar, notaba que los dos quedaban llenos de semillas de arctium, cardos que se adherían a su ropa y al pelaje del animal. Con ayuda del microscopio, entendió que estas plantas tienen pequeños ganchos flexibles y las imitó en dos piezas de cinta que hoy se conoce en todo el mundo.
“Los sistemas de arquitectura bioclimática entienden cómo las hormigas construyen sus hormigueros para que haya circulación de aire y que no se calienten, y los imitan en diseños de estructuras y edificios”, agrega como ejemplo Ossa.
“La abeja, además, tiene comportamientos colaborativos y jerarquías que se están utilizando en la organización de empresas”, continúa Torreblanca, lo que demuestra que esta ciencia va más allá del diseño de materiales. “Hay distintos niveles”.
Así, el hombre se puede inspirar en texturas, en especies completas, en partes del cuerpo, en capacidades de animales o en comportamientos y sistemas para no solo crear tecnologías, sino procesos, herramientas, modelos, sustancias y demás.
Desde entonces, la lista de ejemplos es amplia y va desde aplicaciones pequeñas como agujas inspiradas en la picadura de un mosquito hasta sensores inspirados en delfines que reconocen frecuencias y pueden identificar terremotos y hasta tsunamis.
De observar a crear
Ossa Henao explica que la observación puede hacerse a distintos niveles y con herramientas tecnológicas que lo facilitan. Así, observar la piel de un tiburón en el agua puede ser difícil, pero al acercarse a sus escamas, científicos descubrieron que son lisas y en forma de V, similares a los dientes, hechas de dentina que, al contacto con el agua, reducen la fricción e impiden que los organismos se adhieran.
A partir de esto, crearon versiones sintéticas de la piel para reducir la contaminación en superficies de hospitales, cocinas, baños públicos y demás, pero también se ha utilizado para proteger las estructuras que se mueven por el mar, como barcos, del deterioro causado por la salinidad y los demás organismos.
De la telaraña no solo se han creado películas, sino también herramientas que ayudan al humano y a otros animales. Unos crearon una cinta para uso médico que se puede pegar sobre cualquier tejido y despegarse sin dañarlo, y que es ideal para pieles sensibles, como las de recién nacidos o personas mayores.
Otros querían evitar que las aves murieran al estrellarse contra los vidrios ya que no reconocen esta barrera transparente. Así, la compañía Arnold Glas desarrolló Ornilux, un vidrio que, inspirado en la telaraña, refleja luz ultravioleta que los pájaros alcanzan a ver y a evitar, pero que es casi imperceptible para los seres humanos.
En Japón, los populares trenes balas tenían puntas cuadradas que, al atravesar los túneles a altas velocidades (300 kilómetros por hora), provocaban un sonido similar a una explosión que podía escucharse hasta a 400 metros de distancia y, además, reducían su velocidad.
Inspirados en el martín pescador, aves que cazan en el mar con picos largos y aerodinámicos que evitan que sus presas los descubran cuando ingresan al agua, se aplicó a estos vehículos en los años 90 y no solo lograron eliminar el sonido, también ahorrar hasta 15 % de energía.
Otras ideas son más visionarias y están en pruebas. El gecko no solo inspira por sus patas que se adhieren en casi cualquier superficie, sino que, además, pueden ver a color en la noche. La Asociación para la Investigación en Visión y Oftalmología cree que esta habilidad podría aplicarse a lentes de contacto o cámaras, pero no hay nada definido aún.
Finalmente, Torreblanca cuenta que muchos de estos desarrollos han iniciado en proyectos de investigación en empresas o en las universidades y academias y que hay espacios especializados en estas innovaciones en diferentes países. En Colombia, por ejemplo, diversos grupos de investigación han utilizado la biomímesis para crear soluciones sostenibles y aplicables en diferentes áreas.
Aquí algunos ejemplos:
La clave está en el valle de aburrá
Las texturas tienen muchas funciones en la naturaleza, explica Torreblanca. “Al igual que la piel de los humanos, los animales y las plantas también tienen texturas que protegen su interior”. Por esto eligieron las especies vegetales del Valle de Aburrá en el Grupo de Investigación de Estudios en Diseño de la Universidad Pontificia Bolivariana para, a partir de ellas, recrear sus condiciones. Tomaron fotografías, las dibujaron a computador y las modelaron en dos y tres dimensiones y con impresoras láser y 3D representaron las formas y texturas. “Hicimos más de 100 muestras y la idea es que diseñadores y arquitectos las puedan seleccionar y las usen en sus proyectos”. En este programa se desarrollaron varios proyectos de grado, como el diseño de una línea de envases de suplementos dietarios para personas mayores que facilitara y resolviera problemas funcionales realizado por Mariana Betancur Sánchez y Valentina Cardona Echeverri y el diseño de una chaqueta protectora para reducir las lesiones provocadas por los accidentes en motocicleta por de Juan Diego Buriticá.
La piel de las serpientes pitón albina
Se deslizan en diferentes superficies y en el agua, pareciera que no importara el calor o la arena. Efraín Zuluaga Díaz, magíster en Ingeniería de Materiales y Procesos y miembro del Grupo de Tribología y Superficies de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, se interesó en la piel de estos animales que, aparentemente, no sufren mucho desgaste con la fricción y que “demuestran diferentes coeficientes de fricción que dependen de su dirección de desplazamiento y del sustrato en el que lo hacen”. Encontró que la forma como estaban distribuidas las denticulaciones, similares en forma a las ondas, eran las responsables y creó una microtextura en superficies metálicas que logra reducir el coeficiente de fricción hasta 42 % en secos y 12 % lubricadas. Los ensayos se hicieron en acero de rodamientos, pero esperan llevarlo a sistemas mecánicos, transporte automotor, aeronáutico, entre otros.
Escamas de pez: partes multifuncionales
“Todo lo que hace la naturaleza cumple más de una función, mientras que muchas cosas que nosotros los humanos hacemos cumplen solo una. Por ejemplo, las escamas de los peces sirven como camuflaje, para reducir el arrastre y como protección contra depredadores”, cuenta Ossa Henao. Analizando las escamas, se dieron cuenta de que eran un buen material de protección con menor peso y más flexibilidad que otros y lo imitaron de forma sintética. Desarrollaron un material “cuyas fibras están a 90 grados unas de las otras, como las escamas”, que protege contra impactos de alta energía y que ya fue patentado por la Superintendencia de Industria y Comercio de Colombia. Puede usarse en chalecos antibalas y, con Ruta N, desarrollaron plantillas antiexplosivos que se pueden introducir en cualquier zapato y puede ser usado por militares y civiles para reducir los riesgos de las minas antipersonales.
1997
fue el año en el que se publicó el libro que daría nombre a esta ciencia.
3.800
millones de años de evolución ha tenido la naturaleza: Torreblanca
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