Millones de años de evolución han dado forma al mundo que nos rodea y han creado muchas cosas increíbles. La biomimética es cuando observamos un rasgo en la naturaleza y lo copiamos o partes de él para la tecnología y el diseño humanos. Hay numerosos ejemplos excelentes de biomimética en acción.
La biomimética afecta a muchos sectores de la actividad humana. Desde la medicina hasta la investigación, la industria, la economía, la arquitectura, el urbanismo, la agricultura y la gestión. Esta lista no es exhaustiva porque la biomimética es, sobre todo, una cuestión de cómo abordamos estas áreas de especialización. Por lo tanto, puede aplicarse más o menos directamente a todos los sectores.
El concepto de biomímesis se basa en una idea clave: la naturaleza siempre opera según los principios de economía y eficiencia, sin generar residuos. ¿Recuerdan la frase de Lavoir: «Nada se pierde, nada se crea, todo se transforma»? Esa es la idea. Independientemente del ámbito de aplicación, la filosofía biomimética forma parte de una estrategia global de desarrollo responsable y sostenible que busca equilibrar el uso de los recursos del planeta.
¿Qué es la biomimetización?
La biomimética (como su nombre lo indica, es la imitación de los seres vivos) tiene como objetivo inspirarse en la selección natural y las soluciones adoptadas por la naturaleza y traducir los principios a la ingeniería humana. Es un método para crear soluciones a los desafíos humanos mediante la emulación de diseños e ideas que se encuentran en la naturaleza. Se usa en todas partes: en edificios, vehículos e incluso materiales.
La biomimética como enfoque es un hermoso viaje hacia lo que podemos aprender de la naturaleza y, en el proceso, fortalecemos nuestra relación y conexión con el mundo natural. Este es un elemento vital para crear un mundo más sostenible, saludable y equitativo para todos los humanos y todas las especies. Así que pensamos que sería divertido reunir algunos de los ejemplos más notables.
10 Impresionantes ejemplos de biomimética para niños y académicos
La biomimética, como se dijo, busca inspiración en la naturaleza y los sistemas naturales, utilizando estrategias inspiradas en la naturaleza para mejorar el diseño. A través de la adaptación y la evolución, el personaje pasa millones de años solucionando problemas y terminando con algunas innovaciones alucinantes. La ineficiencia no dura sola, y los ingenieros y diseñadores humanos a menudo buscan soluciones a los problemas modernos.
Estos son algunos ejemplos geniales de biomimética en la ciencia, la ingeniería y la innovación que fueron influenciados por el diseño inspirado en la naturaleza para niños y académicos.
- Imitación de piel de tiburón para traje de baño
- Trenes bala inspirados en pájaros martín pescador (Como el de Disney)
- Aerogeneradores inspirados en las ballenas jorobadas
- Escarabajos y botellas de agua autollenables
- un absorbente choque como un pájaro carpintero
- camuflaje cefalópodo
- Sistemas de ventilación inspirados en las termitas
- Jets inspirados en pájaros
- Rebabas y velcro
- Alas de mariposa y energía solar.
1. Bañador imitación piel de tiburón
Los tiburones son uno de los mayores depredadores de los mares. Si bien los tiburones son bien conocidos por su agudo sentido del olfato y sus dientes que se regeneran rápidamente, una nueva investigación puede señalar que la piel de la especie es su activo de nicho más evolutivo.
La piel de tiburón está cubierta con innumerables escamas superpuestas conocidas como "dentículos dérmicos". Cuando están en movimiento, estos dentículos dérmicos crean una zona de baja presión. Este vórtice de borde de ataque esencialmente “jala” al tiburón hacia adelante y también ayuda a reducir la resistencia. No hace falta decir que hay muchas aplicaciones para un diseño de este tipo.
Los científicos han replicado dentículos dérmicos en trajes de baño (que ahora están prohibidos en las principales competiciones) y en la parte inferior de las embarcaciones. Los trajes de baño inspirados en la piel de tiburón recibieron mucha atención mediática durante los Juegos Olímpicos de Verano de 2008, cuando Michael Phelps era el centro de atención.
Speedo incorporó notoriamente piel de tiburón biomimética en una línea de trajes de baño para los Juegos Olímpicos de 2008. Según el Smithsonian, el 98 por ciento de las medallas en los Juegos Olímpicos de 2008 fueron ganadas por nadadores que vestían trajes de baño de piel de tiburón. Desde entonces, la tecnología ha sido prohibida en las competiciones olímpicas.
De manera similar, si bien se sabe que muchas especies acuáticas albergan otras especies marinas en sus cuerpos (como percebes), los tiburones se mantienen relativamente "limpios", por así decirlo. Estos dentículos dérmicos microscópicos también ayudan a los tiburones a defenderse de microorganismos como algas y percebes. La Armada de los Estados Unidos ha desarrollado un material, conocido como Sharklet, basado en este patrón de la piel para ayudar a inhibir el crecimiento de organismos marinos en los barcos.
2. Trenes Bala inspirados en los pájaros Martín Pescador (Como el de Disney)
Las aves martín pescador tienen picos especializados que les permiten sumergirse en el agua para cazar mientras salpican lo mínimo. Utilizando esta nueva nariz, los trenes de la serie 500 de próxima generación fueron un 10 por ciento más rápidos, consumieron un 15 por ciento menos de electricidad y, lo que es más importante, no tuvieron más "boom".
Cuando los ingenieros japoneses asumieron la abrumadora tarea de actualizar sus trenes bala de alta velocidad, su diseño se topó con un inconveniente desafortunado. El problema no era hacer que estos trenes alcanzaran las velocidades deseadas, sino la gran cantidad de ruido creado por el desplazamiento del aire delante de los trenes. Cuando los trenes ingresaban a los túneles, los vehículos a menudo producían una fuerte onda de choque conocida como "estruendo del túnel".
El poder de las ondas de choque incluso causó daños estructurales en varios túneles. Para minimizar este auge, los ingenieros japoneses imitaron el pico del ave Kingfisher, que provoca salpicaduras mínimas al entrar en las aguas. Al crear esta nueva forma de nariz, los trenes eran un 10 por ciento más rápidos, consumían un 15 por ciento menos de electricidad y, lo más importante, no más "boom".
Este tipo de proceso innovador se llama fotosíntesis artificial, donde una hoja biónica crea combustible de hidrógeno a partir de la luz solar. Esto tiene la esperanza de ser un avance energético global potencial al dividir el agua usando la electricidad del sol.
Este tipo de combustible renovable no produce emisiones.
3. Aerogeneradores inspirados en las ballenas jorobadas
La ballena jorobada, por ejemplo, utiliza aletas tuberosas llenas de baches para propulsarse, lo que parece bastante contradictorio. Estas ballenas influyeron en los nuevos modelos de aerogeneradores.
Las ballenas, conocidas como los peces más grandes del mundo, han estado nadando en el océano durante mucho tiempo y la evolución las ha convertido en una forma de vida súper eficiente. Pueden sumergirse cientos de pies debajo de la superficie y permanecer allí durante horas. Mantienen su tamaño masivo alimentándose de animales más pequeños de lo que el ojo puede ver, y potencian su movimiento con aletas y una cola súper eficientes. Estos son posibles debido a la presencia de su jorobada.
Las crestas de las aletas delanteras de una ballena jorobada, llamadas tubérculos, influyen en cómo fluye el agua sobre las aletas. Crea un flujo aerodinámico en el agua. Los tubérculos les permiten nadar a gran velocidad a pesar de su gran tamaño.
Muchos de nuestros diseños aerodinámicos modernos se basan en principios bastante básicos. Para obtener una elevación óptima y un arrastre mínimo, los bordes elegantes y las líneas limpias son la clave. Sin embargo, en todo el reino animal, muchas especies son capaces de elevarse excepcionalmente.
Los científicos de la Universidad de Duke, la Universidad de West Chester y la Academia Naval de EE. UU. descubrieron que las protuberancias en el borde frontal de la aleta de una ballena aumentan en gran medida su eficiencia, reduciendo la resistencia en un 32 por ciento y aumentando la sustentación en un 8 por ciento. Estas palas ajustadas también ayudan a generar la misma cantidad de energía a 10 millas por hora que las turbinas convencionales generan a 17 millas por hora.
Las empresas están aplicando la idea a las palas de las turbinas eólicas, los ventiladores de refrigeración, las alas de los aviones y las hélices.
4. Escarabajos y botellas de agua autollenables
A estas alturas, no es ningún secreto: el acceso al agua es fundamental para cualquier civilización sostenible y para la vida en este planeta en general. Si bien algunas regiones del mundo cuentan con abundantes recursos hídricos, como lagos y ríos, los climas más áridos deben arreglárselas con precipitaciones limitadas.
La tecnología derivada de un escarabajo que prospera en uno de los entornos más hostiles de la Tierra bien podría ayudar a impulsar la próxima generación de sistemas de recolección de agua potable.
Los escarabajos (escarabajos Stenocara) nativos del desierto de Namib sobreviven al ambiente seco y duro al acumular agua en sus espaldas como resultado de su diseño único de caparazón. También se les conoce como “recolectores maestros de agua”. Apuntan sus alas hacia la brisa del océano, y las protuberancias en sus espaldas canalizan gotas de agua hacia sus bocas.
Los ingenieros crearon una botella de agua con protuberancias similares para recolectar y repeler el agua. Este proyecto podría ayudar con los esfuerzos de conservación del agua y hacer que el agua sea más accesible para las comunidades en las regiones secas.
Los profesionales en las profesiones de conservación o planificación comunitaria pueden participar en múltiples proyectos de conservación de agua que involucran este método de ingeniería de biomimética. Unos 22 países de todo el mundo usan redes para recolectar agua del aire, por lo que tal aumento en la eficiencia podría tener un gran impacto.
5. Absorbiendo el impacto como un pájaro carpintero
Los pájaros carpinteros son conocidos por su excepcional capacidad de excavación. Las criaturas usan sus picos para buscar insectos y también para crear rincones para sí mismos sin sufrir lesiones en la cabeza por el picoteo rápido y contundente.
Cuando los pájaros carpinteros perforan estos agujeros, experimentan una desaceleración de 1200 tirones gravitacionales (Gs) casi 22 veces por segundo. Para poner eso en perspectiva, un accidente automovilístico severo generaría el equivalente a 120 Gs en un pasajero.
La investigación realizada con tomografías computarizadas en la Universidad de California, Berkeley, descubrió que los pájaros carpinteros tienen cuatro estructuras diseñadas para absorber los golpes mecánicos. El pico semielástico del ave, un área de material de "hueso esponjoso" detrás del cráneo y el líquido cefalorraquídeo trabajan al unísono para extender el tiempo durante el cual ocurre esta conmoción cerebral y, por lo tanto, inhibir la vibración.
Con base en estas estructuras, los ingenieros aeroespaciales a menudo usan estas estructuras para diseñar naves espaciales resistentes a meteoritos y cajas negras de aviones que pueden absorber más fuerza antes de funcionar mal. Este diseño natural también puede ayudar a los ingenieros aeronáuticos y de aeronaves a desarrollar más tecnología de calidad en el futuro.
6. Camuflaje de cefalópodos
Los calamares, como todos los cefalópodos, son capaces de brillar (bioluminiscencia) y cambiar el color de su piel. Esta capacidad de camuflaje les hace esconderse de los depredadores, mientras que la bioluminiscencia les permite comunicarse y/o atraer a una pareja. Este comportamiento complejo es producido por una red de músculos y células cutáneas especializadas.
Investigadores de la Universidad de Houston construyeron un dispositivo similar capaz de detectar su entorno y emparejarlo en cuestión de segundos. Este primer prototipo utiliza una rejilla pixelada flexible que utiliza actuadores, sensores de luz y reflectores. A medida que los sensores de luz detectan un cambio en el entorno, se envía una señal al diodo correspondiente.
Esto genera calor en la zona y la rejilla termocromática cambia de color. Esta “piel” hecha por el hombre podría tener aplicaciones militares y comerciales en el futuro.
7. Sistemas de Ventilación inspirados en Termitas
Las termitas a menudo tienen mala reputación debido a sus propiedades destructivas. Sin embargo, las termitas son famosas por crear algunos de los sistemas de ventilación más elaborados del planeta. Incluso en algunos de los lugares más calurosos, estos montículos de termitas permanecen excepcionalmente frescos en el interior. Mientras que la temperatura exterior oscila violentamente a lo largo del día de baja a alta temperatura, el interior de una guarida de termitas se mantiene estable a una temperatura agradable.
Mediante una intrincada red de bolsas de aire estratégicamente ubicadas, los montículos crean un sistema de ventilación natural por convección. Este es un ejemplo de cómo los profesionales de la construcción y la arquitectura pueden utilizar elementos naturales y materiales sostenibles para mejorar la seguridad y la calidad de un proyecto de construcción en climas cálidos.
Por ejemplo, el Centro Comercial East Gate en Harare, Zimbabue, que tiene 333,000 pies cuadrados de altura, usa un 90 por ciento menos de energía para calentar y enfriar que los edificios tradicionales, tiene grandes chimeneas que naturalmente aspiran aire fresco por la noche para bajar la temperatura del losas de piso, como guaridas de termitas.
8. Inspirado en pájaros Chorros
Las aves pueden aumentar la distancia de su vuelo en más del 70 por ciento con el uso de la forma de V. Los científicos han descubierto que cuando una bandada toma la familiar formación en V cuando un ave bate sus alas, crea una pequeña corriente ascendente que levanta al ave que está detrás.
A medida que pasa cada ave, agregan su energía al golpe, ayudando a todas las aves a mantener el vuelo. Al rotar su orden a través de la pila, distribuyen el esfuerzo.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford cree que las aerolíneas de pasajeros podrían ahorrar combustible si adoptan la misma táctica. El equipo, dirigido por el profesor Ilan Kroo, prevé escenarios en los que los jets de los aeropuertos de la costa oeste se encuentran y vuelan en formación en ruta a sus destinos en la costa este.
Al viajar en forma de V con los aviones girando al frente como lo hacen los pájaros, Kroo y sus investigadores creen que los aviones podrían usar un 15 por ciento menos de combustible en comparación con volar solo.
9. Rebabas y velcro
El velcro es un ejemplo ampliamente conocido de biomimética. Es posible que haya usado zapatos con tiras de velcro cuando era joven, y ciertamente puede esperar usar el mismo tipo de zapatos cuando se jubile.
El velcro fue inventado por el ingeniero suizo George de Mestral en 1941 después de que le quitó las rebabas a su perro y decidió observar más de cerca cómo funcionaban.
Los pequeños ganchos que se encuentran al final de las agujas de las fresas lo inspiraron para crear el ahora omnipresente Velcro. Piénselo: sin este material, el mundo no conocería el salto de velcro, un deporte en el que las personas vestidas con trajes completos de velcro intentan lanzar sus cuerpos lo más alto posible en una pared.
10. Alas de mariposa y energía solar
La mariposa “rosa común” calienta su cuerpo absorbiendo la luz del sol con sus alas. Al estudiar sus alas bajo un microscopio electrónico, los investigadores descubrieron agujeros en sus cuerpos que dispersaban la luz del sol y los mantenían calientes.
Mediante este mecanismo, los investigadores crearon una fina película de silicio que se asemejaba a un modelo 3D del ala de una mariposa y la aplicaron a una célula de energía solar, mejorando así su diseño general. Esta nueva célula de energía podía absorber más luz solar incluso en condiciones de baja luminosidad. Al utilizar esta tecnología en la industria solar, los ingenieros pueden ayudar a las comunidades y a las empresas locales a aumentar su consumo de energía sostenible.
Conclusión
Tengo la esperanza de que a medida que los científicos miren más en el mundo natural para responder a las preguntas humanas, comiencen a ver, cada vez más, que la idea severamente errónea de la evolución es imposible. ¡Ahora es tu turno de crear una innovación basada en algo que se encuentra en la naturaleza! Sé tan creativo como quieras y, con el permiso de tus padres