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La biomimética busca inspiración en la naturaleza y los sistemas naturales. Después de millones de años de retoques, la Madre Naturaleza ha desarrollado algunos procesos efectivos. En la naturaleza, no existen los desechos: todo lo que queda de un animal o una planta es alimento para otra especie. La ineficiencia no dura mucho en la naturaleza, y los ingenieros y diseñadores humanos a menudo buscan soluciones a los problemas modernos. Aquí hay siete ejemplos sorprendentes de biomimética.
Piel de tiburón = traje de baño
Los trajes de baño inspirados en la piel de tiburón recibieron mucha atención de los medios durante los Juegos Olímpicos de verano de 2008, cuando Michael Phelps se centró en el centro de atención.
Visto bajo un microscopio electrónico, la piel de tiburón se compone de innumerables escamas superpuestas llamadas dentículos dérmicos (o «pequeños dientes de piel»). Los dentículos tienen surcos que recorren su longitud alineados con el flujo de agua. Estos surcos interrumpen la formación de remolinos o remolinos turbulentos de agua más lenta, lo que hace que el agua pase más rápido. La forma rugosa también desalienta el crecimiento de parásitos como algas y percebes.
Los científicos han podido replicar dentículos dérmicos en trajes de baño (que ahora están prohibidos en las principales competencias) y en la parte inferior de los botes. Cuando los buques de carga pueden exprimir incluso un solo por ciento en eficiencia, queman menos petróleo y no requieren productos químicos de limpieza para sus cascos. Los científicos están aplicando la técnica para crear superficies en hospitales que resistan el crecimiento de bacterias; las bacterias no pueden agarrarse a la superficie rugosa.
Castor = Traje de neopreno
Los castores tienen una gruesa capa de grasa que los mantiene calientes mientras bucean y nadan en sus entornos acuáticos. Pero tienen otro truco bajo la manga para mantenerse calientes. Su pelaje es tan denso que atrapa bolsas de aire caliente entre las capas, manteniendo a estos mamíferos acuáticos no solo calientes, sino también secos.
Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts pensaron que los surfistas podrían apreciar esa misma habilidad, y crearon unas pieles gomosas parecidas a pieles que, según dicen, podrían fabricar «materiales bioinspirados», como trajes de neopreno.
“Estamos particularmente interesados en trajes de neopreno para surfear, donde el atleta se mueve con frecuencia entre ambientes de aire y agua”, dice Anette (Peko) Hosoi, profesora de ingeniería mecánica y directora asociada del departamento del MIT. “Podemos controlar la longitud, el espaciado y la disposición de los pelos, lo que nos permite diseñar texturas para que coincidan con ciertas velocidades de inmersión y maximizar la región seca del traje de neopreno”.
Guarida de termitas = edificio de oficinas
Las madrigueras de termitas parecen de otro mundo, pero son lugares sorprendentemente cómodos para vivir. Mientras que la temperatura exterior oscila violentamente a lo largo del día desde mínimos de 30 a máximos de más de 100, el interior de una guarida de termitas se mantiene estable en un cómodo (para una termita) 87 grados.
Mick Pearce, arquitecto del Eastgate Center en Harare, Zimbabue, estudió las chimeneas de enfriamiento y los túneles de las termitas. Aplicó esas lecciones al Centro Eastgate de 333,000 pies cuadrados, que usa un 90 por ciento menos de energía para calentar y enfriar que los edificios tradicionales. El edificio tiene grandes chimeneas que aspiran aire fresco de forma natural durante la noche para bajar la temperatura de las losas del piso, al igual que las madrigueras de termitas. Durante el día, estas losas retienen la frescura, lo que reduce en gran medida la necesidad de aire acondicionado adicional.
Rebabas = 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 con 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.
Ballena = Turbina
Las ballenas han estado nadando alrededor del océano durante mucho tiempo y la evolución las ha convertido en una forma de vida súper eficiente. Son capaces de sumergirse cientos de metros bajo 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.
En 2004, 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 considerablemente su eficiencia, reduciendo la resistencia en un 32 por ciento y aumentando la sustentación en un 8 por ciento. 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.
Aves = Chorros
Las aves han podido aumentar la distancia que pueden volar en más del 70 por ciento mediante 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 propia 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, imagina escenarios en los que los jets de los aeropuertos de la costa oeste se encuentran y vuelan en formación de camino 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.
Loto = Pintura
La flor de loto es como la piel de tiburón de la tierra seca. La superficie microrrugosa de la flor repele naturalmente el polvo y las partículas de suciedad, manteniendo sus pétalos limpios y relucientes. Si alguna vez has mirado una hoja de loto bajo un microscopio, has visto un mar de diminutas protuberancias en forma de uñas que pueden defenderse de las motas de polvo. Cuando el agua rueda sobre una hoja de loto, recoge cualquier cosa en la superficie, dejando atrás una hoja limpia.
Una empresa alemana, Ispo, pasó cuatro años investigando este fenómeno y ha desarrollado una pintura con propiedades similares. La superficie microrrugosa de la pintura empuja el polvo y la suciedad, lo que reduce la necesidad de lavar el exterior de la casa.
Error = recolección de agua
El escarabajo Stenocara es un maestro recolector de agua. El pequeño insecto negro vive en un ambiente desértico duro y seco y puede sobrevivir gracias al diseño único de su caparazón. El lomo de la Stenocara está cubierto de pequeñas protuberancias suaves que sirven como puntos de recolección de agua condensada o niebla. Todo el caparazón está cubierto de una cera resbaladiza similar al teflón y se canaliza para que el agua condensada de la niebla matutina se canalice hacia la boca del escarabajo. Es brillante en su sencillez.
Los investigadores del MIT han podido desarrollar un concepto inspirado en el caparazón de Stenocara y descrito por primera vez por Andrew Parker de la Universidad de Oxford. Han creado un material que recoge el agua del aire de manera más eficiente que los diseños existentes. 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.
