Instituto de Ecología, A.C.

Biomimetismo: innovación inspirada en la naturaleza

Dr. José Luis Olivares Romero*

Actualmente existe una tendencia internacional por imitar a la naturaleza para optimizar e innovar varios procesos que nos permiten ahorrar energía, disminuir la resistencia mecánica e inclusive son innovaciones medicas amigables. Es decir, copiamos de la naturaleza soluciones a problemas que esta ha resuelto eficazmente después de millones de años de evolución y el principal objetivo es mejorar la calidad de vida de la humanidad. De hecho, el termino Biomímesis proviene de Bio que significa vida y mimesis, imitar. Pues bien, ingenieros, arquitectos y diseñadores industriales es lo que han hecho y aquí se presentan algunos de los ejemplos más representativos.

Corriente sin fricción

Este concepto ha sido desarrollado por Biomimicry Institute, y está basado en la naturaleza abstracta de los organismos vivos. Por ejemplo, la forma logarítmica o exponencial que puede observarse en las caracolas de mar y que la naturaleza usa eficientemente para mover agua o aire, podría ser empleado para generar dispositivos rotatorios que refrigeren con una mínima cantidad de energía, garantizando un flujo constante y confiable.

Traje de buzo que reducen la fricción al aguan imitando la piel del tiburón

Este diseño está inspirado en la figura aerodinámica y la composición hidrofóbica (que repele el agua) de la piel del tiburón. Varios grupos de investigación se dieron a la tarea de estudiar tejidos, polímeros y recubrimientos que imitan la capacidad de repeler el agua justo como lo hace la epidermis del tiburón, estos recubrimientos se aplicaron a los cascos de barcos, submarinos y al fuselaje de aviones. Finalmente, este tecnología se aplico en los trajes de buzos y nadadores olímpicos con la finalidad de reducir la fricción al agua.

Tren bala

El diseño inicial de los trenes bala, al viajar tan rápido acumulaban aire en la parte delantera y esto ocasionaba un explosión sónica tan fuerte que perturbaba el ecosistema que lo rodeaba ó a las personas que viajaban en el. A finales de la década de los 90’s ingenieros japoneses se dieron a la tarea de imitar el diseño aerodinámico del pájaro Martín pescador. El pico de este pájaro esta diseñado para entrar al agua, con un clavado y sin resistencia al agua para pescar eficazmente. De la imitación de esta observación se construyeron trenes bala mucho mas rápidos, sin boom sónico, y además por ser tan aerodinámicos permiten ahorran energía.

Hotel Qatar Sprouts: Tecnología inspirada en un cactus

Arquitectos de la empresa Aesthetics Architectural GO group construyeron un edificio que en lugar de emplear sistemas de refrigeración de alto consumo, imita los estomas de un cactus (los estomas son los poros que las plantas usan para transpirar). Así, este edificio construido en el desierto hace frente al clima árido y caliente. Los cactus suelen abrir sus estomas solo en la noche cuando el ambiente es mas fresco. Derivado de este cuidadoso análisis el edificio biomimético se diseño para poseer persianas inteligentes en su superficie exterior, las cuales se abren y se cierran automáticamente para mantener la temperatura interna del edificio siempre confortable.

Turbinas con forma de aleta de ballena

Antes de comenzar con este ejemplo primero analicemos como se alimentan las ballenas. Estas son el mamífero mas grande del planeta Tierra y posee un método sumamente eficiente para capturar grandes cantidades de kril (pequeño crustáceo parecido al camarón que mide entre 3 a 5 cm). Bien, su elevada destreza para alimentarse de este crustáceo tan pequeño se debe fundamentalmente al diseño de sus extremidades, la ballena al mover sus aletas genera corrientes que se convierten en un sinfín de vórtices turbulentos, y en estos vórtices queda atrapado su alimento. Así, ingenieros de la empresa Whalepower aplicaron el mismo principio y diseñaron nuevas turbinas eólicas para aumentar su eficiencia y a la vez ahorran energía.

Edificio que regula su temperatura como un termitero

Continuando con edificios biomimeticos, el Eastgate Centre es un gran complejo que contiene una plaza comercial y oficinas, y se encuentra situado en Zimbabwe. Este edificio imita el diseño de los enormes termiteros que construye la especie de termita africana Macrotermes michaelseni, dichos termitero están constituidos por un característico túmulo en forma de chimenea que puede medir varios metros de diámetro y altura. Así, el complejo edificio copia el diseño de los termiteros y mantiene en su interior una temperatura constante y refrigerada.

Escarabajo como modelo para recolectar agua de niebla y humedad ambiental

Este ejemplo está basado en un escarabajo africano Stenocara gracilipes que ha sobrevivido durante millones de años al clima extremo del desierto de Namib, en el oeste de África, ya que ha adaptado hasta el mas mínimo detalle de su morfología para capturar durante la niebla matutina humedad que termina en su boca, así el insecto se alimenta en una zona donde el agua escasea. Imitando esta forma de cosechar agua el científico del MIT Sheerang Chhatre ha creado un dispositivo que utiliza una fina malla conectada a recipientes que capturan la humedad que genera la niebla. Este proyecto permitirá crear una forma asequible para que los pobres o zonas marginadas tengan acceso a agua limpia.

Piel de tiburón antibacterial

Sin lugar a dudas los tiburones tienen muchos secretos que pueden ser empleados en beneficio de la humanidad. En este caso, la piel del tiburón de Galápagos es capaz de mantener la superficie de su cuerpo libre de bacterias a través de sus elevaciones y un patrón microscópico muy particular que evita la adhesión de las bacterias a su superficie. Derivado de esto, la empresa Sharklet Technologies se ha dado a la tarea de fabricar recubrimientos antibacteriales, que tiene dos beneficios inmediatos, el primero consiste en evitar el uso de bactericidas químicos, y el segundo evita que las bacterias generen resistencia a los antibióticos. ¿Imaginemos las batas de médicos cirujanos o instrumental quirúrgico con esta tecnología?

Vehículo 100% ecológico

La empresa Shanghai Automotive Industry Corporation ha creado un prototipo de vehículo que tiene como principal característica generar más energía de la que consume. El auto nombrado Ye Zi (hoja) es capaz de recolectar la energía del viento por medio de generadores en sus ruedas y la del sol mediante sus paneles en el techo. Además, el armazón tendría componentes orgánicos para absorber dióxido de carbono del aire. Es importante mencionar que se trata de un prototipo, pero si llegara a comercializarse sin lugar a dudas seria un éxito.

Velcro

El último ejemplo está dado por una de las aplicaciones mas empleadas actualmente. Se trata de la observación realizada en 1941 por el Ingeniero Geeorge de Mestral. Luego de un día de caza con su perro por los Alpes, se detuvo a analizar los cientos de semillas de la planta bardana que tenia incrustados en su ropa y en el pelaje de su perro. Al observarlas de cerca para entender porque era tan difícil sacarlas, notó que se trataba de diminutos ganchos. Con esto en mente se dio a la tarea de replicarlo en un sistema de cierre con dos cintas: una de gancho y otra de un tejido donde pudieran anclarse. De hecho, el nombre de Velcro proviene del francés velours que significa terciopelo y crochet que significa gancho. Años después este producto biomimético se patento y dio lugar a un numero ilimitado de usos que van desde cierres hasta juegos de construcción para niños, y también la NASA lo comenzó a usar en la ropa de los astronautas.

Sin lugar a dudas existe un sinfín de potenciales aplicaciones que podemos imitar de la naturaleza para vivir mas cómodamente sin afectar nuestro entorno. La tarea de los futuros científicos consistirá en seguir adaptando estos procesos y diseños que parecen ciencia ficción, ¡el área de oportunidades es infinito!. Por ejemplo, la exploración de muchos de los compuestos que las plantas usan para combatir hongos e insectos, deja abierta una ventana hacia una nueva era en la medicina moderna.

*El Dr. José Luis Olivares realizo su doctorado en Ciencias Químicas en el CINVESTAV, posteriormente realizo una estancia postdoctoral en la Universidad de Chicago. Actualmente, es Investigador Titular del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic® en el Instituto de Ecología y pertenece al Sistema Nacional de Investigadores. Su actual interés se centra en la síntesis de moléculas quirales con potencial actividad biológica.

Instituto de Ecología, 43 años de hacer ciencia

Biomimetismo: innovación inspirada en la naturaleza

Dr. José Luis Olivares Romero*