Las “tecnologías” compatibles, que protegen y mejoran el medio ambiente ya están en la propia naturaleza de la evolución. La naturaleza ha desarrollado desde su origen una infinidad de materiales, procesos, estructuras y estrategias, que han sido probados y mejorados durante millones de años.

La seda de la araña es muchísimo más dúctil y cinco veces más resistente en relación a su peso que el acero de mayor grado. La luciérnaga produce luz fría con una pérdida de energía casi nula (una bombilla incandescente normal desperdicia el 98% de su energía en forma de calor). Un escarabajo, que desova en madera recién quemada, ha desarrollado una estructura capaz de detectar la radiación infrarroja exacta que produce un incendio forestal y ubicarlo a cientos de kilómetros de distancia. Ya se está explorando ese talento. Muchísimos procesos, que siguen siendo actualmente una utopía para los técnicos, ya se han materializado de forma óptima en la naturaleza.

La biomímesis es la disciplina científica, que se ocupa de localizarlos y está en auge a nivel internacional. Biólogos e ingenieros están descubriendo desarrollos de trascendencia insospechada.

GUNTER PAULI, fundador y promotor de la red de Iniciativas e Investigaciones para Cero Emisiones, (Zero Emissions Research and Initiative, ZERI), Lleva años difundiendo y fomentando una nueva visión económica, la Economia Azul; una economia basada en la física, la biomímesis y los ciclos de la naturaleza, que partiendo de los recursos existentes logra aprovechar los suspuestos residuos, como materia prima de nuevos procesos y productos, proporcionando más empleo e ingresos, que la superada vieja nocion lineal de producción unica.

La vida resuelve sus problemas con diseños muy bien adaptados, con una química que no es una amenaza para la vida, y con un uso inteligente de los materiales y de la energía. ¿Que mejores modelos podíamos tener?

Crisis como la del agua o la financiera, están haciendo que los investigadores adopten nuevos puntos de vista y nuevas soluciones más sostenibles

JORGE WAGENSBERG director de Cosmocaixa opina que “estas investigaciones se pueden realizar ahora gracias a la nanotecnología, que facilita imágenes muy precisas, vitales para los científicos. A su juicio, esta nueva forma de inspirar a los innovadores y científicos, basada en la naturaleza y su adaptación, puede suponer el inicio de una tercera revolución humana, …el principio de una nueva generación tecnológica”.

“La naturaleza ya ha hecho la investigación básica: sólo debemos aplicarla” sostiene JANINE BENYUS, autora del libro Biomimicry: Innovation Inspired by Nature, líder de la Red de Biomímesis, y fundadora del Biomimicry Institute y de Biomimicry Guild (EEUU).
Por ejemplo, un pequeñísimo marcapasos, inspirado en el sistema bioeléctrico del corazón de la yubarta, la ballena jorobada, está siendo investigado. Será mucho más barato que los actuales y funcionará sin pilas.

Cada año mueren dos millones de niños a causa de enfermedades fácilmente prevenibles con vacunas, y la mitad de éstas se pierden debido a la ruptura de la cadena de frío entre el laboratorio y el lugar de entrega. Inspiradas en el método con el que una planta africana tras secarse, recupera la hidratación, las vacunas que sobreviven sin refrigeración, serán de gran ayuda.

Superficies sin fricción adaptables a los sistemas eléctricos modernos, inspiradas en la piel resbaladiza del pez de arena (scincus scincus), o cómo las escamas de un lagarto del desierto nos enseñan a reducir casi a cero la fricción en engranajes mecánicos.

La observación de un alga roja australiana la delisea pulchra, cuya superficie está libre de biopelículas a pesar de vivir en aguas infestadas de bacterias, ha puesto en evidencia un compuesto conocido como ‘furanona halogenada’ que bloquea las señales químicas que las bacterias utilizan para comunicarse. Inspirandose en ello, una empresa australiana está descubriendo nuevas maneras de crear superficies que repelen a las bacterias, rompen las biopelículas y evitan que las bacterias las formen. Lo que se puede aplicar para evitar infecciones hospitalarias o para nuevas formas de controlar el cólera o la legionella.

La manera en que una especie de escarabajo del desierto de Namibia cosecha el agua de la niebla matutina ha sugerido un nuevo sistema que permite que los edificios recolecten su propia agua del aire, por medio de torres de refrigeración.

El sistema de ventilación de un complejo de oficinas, ubicado en Harare (Zimbabwe) prescinde del aire acondicionado y redistribuye el aire fresco a la manera de las termitas (macrotermes michaelseni), que mantienen estable la temperatura interior de sus nidos a pesar de las variaciones térmicas extremas del exterior. El diseño utiliza sólo una parte de la energía que necesita un edificio convencional de su mismo tamaño, lo que ha permitido ahorrar en sus cinco primeros años más de dos millones y medio de euros en aire acondicionado. El arquitecto sueco ANDERS NYQUIST realizó proyectos similares en Japón y Suecia, incluso una escuela para niños.

Las pinturas convencionales suelen contener elementos tóxicos, pero la naturaleza no pinta: una mariposa o un pez no tienen pigmento ni pintura. Los brillos metálicos y los deslumbrantes colores de las aves tropicales y de los escarabajos no son el resultado de pigmentos, sino de la manera en que nuestros ojos interpretan la reflexión de la luz: microestructuras cuidadosamente espaciadas que reflejan ondas de luz específicas. Esas estructuras, que nunca se destiñen y son más intensas que el pigmento, son de gran interés para los fabricantes de pinturas, cosméticos y los pequeños hologramas de las tarjetas de crédito. Así, ya se han creado cubrimientos de pintura que utilizan las estructuras que forman los colores en las plumas de un pavo real, por ejemplo.

Estos son algunos, de un numero extraordinario de eco-avances que surgen de la imitación de la naturaleza. JANINE BENYUS, afirma convencida que todas las soluciones están en la naturaleza, lo que hace falta es copiarlas. En su instituto se investiga un paliativo para las sequías, “copiamos el diseño de las membranas de peces, aves y plantas para filtrar la sal del agua marina”. Estos diseños mejoran las plantas de desalinización. El conocimiento biológico se dobla cada cinco años y su aplicación práctica es cuestión de I+D.

Hasta lo más superficial es genial

Se están creando pinturas que repelen el agua y las manchas a partir de la estructura de la hoja del loto, que posee unas micro y nanoestructuras, que por su ángulo de contacto con el agua, hacen que ésta forme gotas que limpian la superficie de la hoja a su paso. Actualmente existen materiales que permiten este tipo de recubrimiento. Están ya disponibles pinturas de fachadas, lacas para metales, superficies cerámicas y acristaladas… Un sistema de autolimpieza que permite ahorrar millones en detergentes -nocivos para nuestros ríos – y en horas de limpieza.

“Imitar los moluscos que transforman el CO2 en carbonato de calcio… mediante un simple mecanismo que captura el CO2 del aire… Lo mezclamos con agua de mar y obtenemos… ¡cemento! Un proceso simple, sutil y bello”.

Conociendo cómo usan el dióxido de carbono para construir su concha de carbonato cálcico, una empresa canadiense llamada CO2 Solution, ha desarrollado y patentado una tecnología que convierte las emisiones de CO2 en una solución de iones de bicarbonato en agua, que pueden ser transformados en dióxido de carbono puro (gas) o en carbonato cálcico (sólido). La empresa ha aplicado el proceso a la producción de cemento, reduciendo así las grandes cantidades de CO2 que el proceso necesita. “Las ostras perciben el dióxido de carbono como un material de construcción”, dice JANINE.

Las orejas de mar (abalon) también fabrican su concha con carbonato cálcico, sin embargo, al acomodar este material en paredes de “ladrillos” escalonados a nanoescala, y gracias a una sutil interacción proteínica, crean una coraza tan resistente como el kevlar y 3000 veces más dura que la tiza. El interior de la concha del abalon es de nácar. Ese material irisado es dos veces más resistente que nuestras cerámicas.

La aerodinámica depuradísima de la caracola

“Copiando la forma de la caracola en las aspas de los ventiladores que tenemos por doquier -en cada ordenador y en cada motor, suele haber uno- ahorramos un 75 por ciento de energía y además resultan más silenciosos”. El diseño de las caracolas, que en realidad es el fruto de un millón de años de ensayos, errores y aciertos, es de una depuradísima aerodinámica.

Mucha gente todavía cree que somos capaces de fabricar materiales artificiales mejores que cualquier material natural. Pero lo cierto es que, cuando nosotros fabricamos nailon o kevlar -el material de los chalecos antibalas por ejemplo; o cualquiera de nuestras maravillosas fibras, necesitamos mucha energía para alcanzar temperaturas increíblemente altas, hervimos las fibras en ácido sulfúrico, las sometemos a todo tipo de presiones en un caro y contaminante proceso tecnoquímico. La araña fabrica fibras cinco veces más resistentes que son además increíblemente elásticas, y lo hace a temperatura ambiente y sin contaminar.

A pesar de la sofisticación de la naturaleza, muchos de sus diseños más ingeniosos utilizan materiales simples como la queratina (que forma pelos o uñas), el carbonato de calcio (el material de la tiza), el sílice (superabundante en la arena de las playas), que manipulan para crear estructuras de complejidad, fuerza y resistencia fantásticas, y lo hacen a temperatura ambiente. Un caracol por ejemplo, construye su caparazón, que es una suerte de hormigón natural, a base de elementos normales que encuentra en su camino. Para ello no necesita destrozar montañas ni la gran cantidad de energía que el cemento industrial precisa.

La ingeniería y la técnica aún recurren a lo artificial, cuando las soluciones hay que buscarlas en las que ya nos da la naturaleza. ¡Hay miles!, afirma JANINE. Hemos creado una web de recursos on line (2) para que ingenieros y diseñadores aprendan de las soluciones que ha encontrado la naturaleza durante millones de años de evolución, para los problemas que tenemos hoy y no podemos resolver solos”.

A partir de la estructura de la piel del tiburón, se han ideado nuevos revestimientos para buques y para prendas deportivas que reducen la resistencia al agua y mejoran la velocidad.

Aspas de molinos eólicos, inspirados en la forma de las aletas pectorales de las ballenas jorobadas, generan más energía con menos velocidad que las aspas convencionales y con menos ruido. Superadhesivos naturales resistentes al agua inspirados en la resina que generan los mejillones, son sólo algunis ejemplos.

Agricultura permanente

“Un importante reto actual es pasar de una agricultura que imita la industria a una agricultura que imite a la naturaleza, nos cuenta JANINE. Tenemos enormes campos de monocultivos, que hay que reponer cada año, y que, además, hay que proteger con pesticidas basados en hidrocarburos, de manera que, en términos generales, tenemos que aportar unas 10 kilocalorías de petróleo para sacar una kilocaloría equivalente de alimentos”
Los campos con plantas anuales y monocultivos requieren mucho mantenimiento. Porque las plagas pueden sobrevenir y, si encuentran la manera de afectar a una de esas plantas, de atacarla, entonces pueden ir a la planta de al lado y atacarla también. Y, por el camino, van teniendo crías… ¡es así como empiezan estas enormes epidemias! Por eso las plagas requieren una gran lucha por nuestra parte. En cambio, en una pradera salvaje, tenemos varias plantas distintas una al lado de la otra, así que si la plaga llega a la planta de al lado, ¡tal vez no pueda atacarla! Tal vez se detenga de modo natural. Por tanto, estas mezclas silvestres son mucho más autosuficientes.

Así que WES JACKSON en The Land Institute, lo primero que intenta es convertir los cultivos anuales en perennes. De hecho, solían ser perennes y sobrevivir al invierno. Pero ya desde el inicio de la agricultura, los cambiamos, para poder extraer las semillas y poder desplazarnos con ellas, llegar al siguiente sitio y plantarlas. Él y sus investigadores intentan partir de las variedades salvajes de trigo y de zahína y devolverles la capacidad de invernar, de sobrevivir al invierno. “Intentamos ir a unas praderas multicultivo en las que hay cantidad de cultivos distintos, y que sea una agricultura que, en lugar de ser extractiva y que imita a la industria, fuera una agricultura que se renovara a sí misma y que imita a la naturaleza”.

Los ecosistemas naturales, contienen un notable sistema de producción de alimentos: es productivo, resistente, auto-enriquecedor y, en definitiva, sostenible. Las modernas prácticas agrícolas de la humanidad son también muy productivas, pero sólo en el corto plazo: el riego, fertilizantes, plaguicidas y los insumos de los que los cultivos alimentarios modernos dependen tanto, agotan y contaminan el agua y los recursos del suelo, que son cada vez más escasos. El Land Institute ha venido trabajando con éxito en la revolución de las bases conceptuales de la agricultura moderna, mediante el uso de praderas naturales como modelo. Han demostrado que el uso de plantas con raíces profundas que sobreviven de un año a otro (perennes) en los sistemas agrícolas que imitan los ecosistemas naturales estables -en lugar de la maleza común en muchos modernos sistemas de cultivo agrícola- pueden producir rendimientos equivalentes en grano y mantener, e incluso mejorar, el agua y los recursos del suelo de los que depende la agricultura del futuro. Hoy ya están “perennializados” el trigo, el centeno y el sorgo.

“A la hora de construir una célula solar y generar electricidad, ¿por qué no fijarse en una hoja y en la fotosíntesis? Aunque parezca mentira, no lo habíamos hecho antes… De hecho, hasta mediados de los ochenta no sabíamos cómo funcionaba realmente la fotosíntesis… Sigue habiendo algún misterio. El caso es que, a medida que íbamos entendiéndolo mejor, nos percatamos de que esta manera de obtener energía solar difiere de la de las células fotovoltaicas. De repente, tenemos biomimetismo, tenemos ingenieros que empiezan a descubrir, gracias a los biólogos, cómo lo ha solucionado la vida, y hemos llegado a un punto en el que pueden decir: «bueno, tal vez podamos emular ese principio. ¡Tal vez haya una manera distinta de hacerlo!”.

Tenemos científicos que estudian la hoja y su funcionamiento, descifran el puzzle pieza a pieza. Pero luego, cuando sostienen una hoja en la mano lo único que me preguntan los ingenieros es su eficacia a la hora de obtener energía solar. Y, en este sentido, la hoja no es tan eficaz como los paneles solares de la Estación Espacial. Sin embargo, esta hoja está hecha de materiales locales. Se basa en la luz del sol, pero hace mucho más que capturar luz solar, también se encarga de la protección frente a plagas, es un radiador de calor, distribuye fluidos de la forma más adecuada matemáticamente en un esquema de ramas; cuando azota el viento, la hoja se contrae formando un cilindro…

LEONARDO DA VINCI un precursor

La idea de imitar a la naturaleza no es nueva. Muchos pueblos indígenas y en la antigüedad, conscientemente o no, diversas creaciones humanas tenían tras de sí una fuerte inspiración natural. LEONARDO DA VINCI, entre otros fenómenos, analizó el vuelo de los pájaros e intentó traspasar sus estudios a máquinas de vuelo. El concepto se ha desarrollado en una tradición que tiene en LEWIS MUMFORD, RAMON MARGALEF, H. T. ODUM o BARRY COMMONER algunos de sus eslabones esenciales.

Los orígenes modernos de la Biomímesis suelen atribuirse al ingeniero RICHARD BUCKMINSTER FULLER, diseñador, ingeniero, visionario e inventor estadounidense, que se hacia la pregunta: “¿Tiene la humanidad una posibilidad de sobrevivir final y exitosamente en el planeta Tierra y, sí es así, cómo?”. En las últimas décadas la biónica ha pasado a ser una auténtica ciencia, gracias a la mejora de métodos: potencia de los ordenadores, microfotografía, microscopio electrónico de barrido.

Un posterior y más actual desarrollo conceptual corresponde a la científica JANINE BENYUS, que en 1997 publicó el libro de referencia Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. En su investigación para el libro, examinó docenas de ejemplos de sus colegas, recogidos de la literatura científica, y halló que la biomímesis es una disciplina floreciente en el ámbito científico.

No disponemos de materiales infinitos. Por tanto, debemos encontrar la manera de reducir nuestro consumo de combustibles fósiles y utilizar la cantidad mínima de energía, y disminuir nuestro uso de materiales, nos estamos ahogando en nuestro propio veneno; tenemos que dejar de utilizar tóxicos. Cuando sales al mundo natural, cuando caminas por la naturaleza, estás en un variado y hermoso laboratorio de química en el que no hay que llevar mascarilla, ni gafas protectoras, porque la vida ha descubierto la manera de hacer lo que intentamos hacer nosotros ahora: ser sostenibles“.

De modo que, si nuestros diseños y nuestra economía imitaran al mundo natural, seríamos una especie más amigable para el planeta.

La biomímesis es una estrategia de reinserción de los sistemas humanos dentro de los sistemas naturales, para reintegrar la tecnoesfera en la biosfera. Estudiar esta última nos indica como reformar el mal diseño de aquella, para reconstruir los sistemas humanos haciéndolos compatibles con la biosfera, de manera que encajen armoniosamente, sin inconsistencias, con los sistemas naturales.

No sólo se trata de una aplicación de ingeniería o arquitectura… Se trata de comprender los principios de funcionamiento de la vida en sus diferentes niveles (en particular al nivel de ecosistema), de manera que el espacio urbano, industrial y agrario, se parezca más al funcionamiento de los ecosistemas naturales. La naturaleza, “la única empresa que nunca ha quebrado en unos 4.000 millones de años” según el biólogo FREDERIC VESTER, nos proporciona el modelo para una economía sostenible y de alta productividad. ¿Podrá la biomímesis inspirarnos para una reconstrucción ecológica de la economía?

“Claro, comenta GUNTER PAULI. En epoca de crisis la industria recorta los gastos y despide empleados. Las Nuevas tecnologías tienen más oportunidades de entrar en el mercado gracias a los emprendedores, que encuentran menos resistencia de la guardia industrial tradicional”.

Jordi Alemany

JANINE BENYUS, líder de la Red de Biomímesis, y fundadora del Biomimicry Institute y de Biomimicry Guild (EEUU). “La Biomímesis es ciencia puntera en la economía del siglo XXI y está basada en 3,8 billones de años de evolución. Obviamente, la manera en que la naturaleza crea substancias nuevas, genera energía y sintetiza estructuras excepcionales son indicadores de cómo los seres humanos podemos sobrevivir y prosperar en este planeta”.

GUNTER PAULI, fundador y director de ZERI “El vapor y el carbón transformaron el siglo XIX, las telecomunicaciones y la electrónica, el siglo XX. Ahora estamos al borde de una revolución basada en la biología”.

La naturaleza como modelo: Biomímesis es una nueva ciencia que estudia los modelos de la naturaleza y luego los imita, o toma inspiración de esos diseños y procesos para resolver los problemas humanos.
La naturaleza como mentor: Biomímesis usa un estándar ecológico para juzgar la certeza de las innovaciones. Después de 3.800 millones de años de evolución, la naturaleza ha aprendido: lo que funciona, lo que es apropiado, lo que perdura. Sólo vive lo que funciona.
La naturaleza como medida: La Biomímesis es una nueva forma de ver y juzgar la naturaleza. Inicia una era basada, no en qué podemos extraer del mundo natural, sino en qué podemos aprender de él.

continua en  Aprender de la Naturaleza. Biomímesis (y II)

Para saber más :
Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. Janine Benyus. 1997. Adaptado y reeditado en 2002 y finalmente traducido al castellano y publicado en 2012 por Tusquets editores, Biomímesis, col. Metatemas.
La Economía Azul. Gunter Pauli 2011. Tusquets editores, col. Metatemas.

En la red :
Zero Emissions Research and Initiatives
The Blue Economy
Biomimicry 3.8

Biomímesis y Bioinspiración para el desarrollo sostenible

2 thoughts on “Biomímesis. Aprender de la naturaleza (I)

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