Invents inspirats en la natura

La ciència de la biomimètica es troba ara en una fase inicial de desenvolupament. Biomimètica és la recerca i el manlleu de diverses idees de la natura i el seu ús per resoldre els problemes als quals s'enfronta la humanitat. L'originalitat, la inusualitat, la precisió impecable i l'economia de recursos, en què la natura resol els seus problemes, simplement no poden deixar de delectar i provocar el desig de copiar fins a cert punt aquests processos, substàncies i estructures sorprenents. El terme biomimètica va ser encunyat l'any 1958 pel científic nord-americà Jack E. Steele. I la paraula "biònica" es va generalitzar als anys 70 del segle passat, quan van aparèixer a la televisió les sèries "The Six Million Dollar Man" i "The Biotic Woman". Tim McGee adverteix que la biometria no s'ha de confondre directament amb el modelatge bioinspirat perquè, a diferència de la biomimètica, el modelatge bioinspirat no posa èmfasi en l'ús econòmic dels recursos. A continuació es mostren exemples dels assoliments de la biomimètica, on aquestes diferències són més pronunciades. En crear materials biomèdics polimèrics, es va utilitzar el principi de funcionament de la closca holothuriana (cogombre de mar). Els cogombres de mar tenen un tret únic: poden canviar la duresa del col·lagen que forma la coberta exterior del seu cos. Quan el cogombre de mar detecta el perill, augmenta repetidament la rigidesa de la seva pell, com si es tractés d'una closca. Per contra, si necessita estrènyer en un buit estret, es pot debilitar tant entre els elements de la seva pell que pràcticament es converteix en una gelea líquida. Un grup de científics de Case Western Reserve va aconseguir crear un material a base de fibres de cel·lulosa amb propietats similars: en presència d'aigua, aquest material es converteix en plàstic i, quan s'evapora, torna a solidificar-se. Els científics creuen que aquest material és el més adequat per a la producció d'elèctrodes intracerebrals, que s'utilitzen, en particular, en la malaltia de Parkinson. Quan s'implanten al cervell, els elèctrodes fets d'aquest material es convertiran en plàstic i no danyaran el teixit cerebral. L'empresa nord-americana d'envasos Ecovative Design ha creat un grup de materials renovables i biodegradables que es poden utilitzar per a l'aïllament tèrmic, embalatges, mobles i estoigs d'ordinador. McGee fins i tot ja té una joguina feta amb aquest material. Per a l'elaboració d'aquests materials s'utilitzen les closques d'arròs, blat sarraí i cotó, sobre les quals es cultiva el fong Pleurotus ostreatus (bolet ostra). Una barreja que conté cèl·lules de bolets d'ostra i peròxid d'hidrogen es col·loca en motlles especials i es manté a la foscor perquè el producte s'endureixi sota la influència del miceli dels bolets. A continuació, s'asseca el producte per aturar el creixement del fong i prevenir al·lèrgies durant l'ús del producte. Angela Belcher i el seu equip han creat una bateria novub que utilitza un virus bacteriòfag M13 modificat. És capaç d'unir-se a materials inorgànics com l'or i l'òxid de cobalt. Com a resultat de l'autoassemblatge del virus, es poden obtenir nanocables més aviat llargs. El grup de Bletcher va poder muntar molts d'aquests nanocables, donant lloc a la base d'una bateria molt potent i extremadament compacta. El 2009, els científics van demostrar la possibilitat d'utilitzar un virus modificat genèticament per crear l'ànode i el càtode d'una bateria d'ions de liti. Austràlia ha desenvolupat l'últim sistema de tractament d'aigües residuals Biolytix. Aquest sistema de filtre pot convertir molt ràpidament les aigües residuals i els residus alimentaris en aigua de qualitat que es pot utilitzar per al reg. En el sistema Biolytix, els cucs i els organismes del sòl fan tota la feina. L'ús del sistema Biolytix redueix el consum d'energia gairebé un 90% i funciona gairebé 10 vegades més eficient que els sistemes de neteja convencionals. El jove arquitecte australià Thomas Herzig creu que hi ha grans oportunitats per a l'arquitectura inflable. Segons la seva opinió, les estructures inflables són molt més eficients que les tradicionals, per la seva lleugeresa i el mínim consum de material. La raó rau en el fet que la força de tracció només actua sobre la membrana flexible, mentre que la força de compressió s'oposa a un altre medi elàstic: l'aire, que està present a tot arreu i completament lliure. Gràcies a aquest efecte, la natura fa milions d'anys utilitzant estructures semblants: cada ésser viu està format per cèl·lules. La idea de muntar estructures arquitectòniques a partir de mòduls pneumocel·lulars fets de PVC es basa en els principis de construcció d'estructures cel·lulars biològiques. Les cèl·lules, patentades per Thomas Herzog, tenen un cost extremadament baix i permeten crear un nombre gairebé il·limitat de combinacions. En aquest cas, el dany a una o fins i tot diverses pneumocel·les no comportarà la destrucció de tota l'estructura. El principi de funcionament utilitzat per la Corporació Calera imita en gran mesura la creació de ciment natural, que els coralls utilitzen durant la seva vida per extreure calci i magnesi de l'aigua de mar per sintetitzar carbonats a temperatures i pressions normals. I en la creació del ciment Calera, primer es converteix el diòxid de carboni en àcid carbònic, del qual després s'obtenen carbonats. McGee diu que amb aquest mètode, per produir una tona de ciment, cal fixar aproximadament la mateixa quantitat de diòxid de carboni. La producció de ciment de la manera tradicional condueix a la contaminació per diòxid de carboni, però aquesta tecnologia revolucionària, per contra, treu diòxid de carboni del medi ambient. L'empresa nord-americana Novomer, que desenvolupa nous materials sintètics respectuosos amb el medi ambient, ha creat una tecnologia per a la producció de plàstics, on el diòxid de carboni i el monòxid de carboni s'utilitzen com a matèries primeres principals. McGee destaca el valor d'aquesta tecnologia, ja que l'alliberament de gasos d'efecte hivernacle i altres gasos tòxics a l'atmosfera és un dels principals problemes del món modern. En la tecnologia de plàstics de Novomer, els nous polímers i plàstics poden contenir fins a un 50% de diòxid de carboni i monòxid de carboni, i la producció d'aquests materials requereix molt menys energia. Aquesta producció ajudarà a unir una quantitat important de gasos d'efecte hivernacle i aquests materials es tornen biodegradables. Tan bon punt un insecte toca la fulla atrapadora d'una planta carnívora Venus atrapamosques, la forma de la fulla comença a canviar immediatament i l'insecte es troba en una trampa mortal. Alfred Crosby i els seus col·legues de la Universitat d'Amherst (Massachusetts) van aconseguir crear un material polimèric capaç de reaccionar de manera semblant als més petits canvis de pressió, temperatura o sota la influència d'un corrent elèctric. La superfície d'aquest material està coberta amb lents microscòpiques plenes d'aire que poden canviar molt ràpidament la seva curvatura (esdevenir convexes o còncaves) amb canvis de pressió, temperatura o sota la influència del corrent. La mida d'aquestes microlents varia de 50 µm a 500 µm. Com més petites siguin les lents i la distància entre elles, més ràpid reaccionarà el material als canvis externs. McGee diu que el que fa que aquest material sigui especial és que es crea a la intersecció de la micro i la nanotecnologia. Els musclos, com molts altres mol·luscs bivalves, són capaços d'adherir-se fermament a una varietat de superfícies amb l'ajuda de filaments proteics especials i resistents, l'anomenat byssus. La capa protectora exterior de la glàndula byssal és un material versàtil, extremadament durador i alhora increïblement elàstic. El professor de Química Orgànica Herbert Waite de la Universitat de Califòrnia fa molt de temps que investiga els musclos i va aconseguir recrear un material l'estructura del qual és molt semblant al material produït pels musclos. McGee diu que Herbert Waite ha obert un camp d'investigació completament nou i que el seu treball ja ha ajudat a un altre grup de científics a crear la tecnologia PureBond per tractar superfícies de panells de fusta sense l'ús de formaldehid i altres substàncies altament tòxiques. La pell de tauró té una propietat completament única: els bacteris no es multipliquen i, al mateix temps, no està coberta amb cap lubricant bactericida. En altres paraules, la pell no mata els bacteris, simplement no existeixen en ella. El secret rau en un patró especial, que està format per les escates més petites de pell de tauró. Connectant-se entre si, aquestes escales formen un patró especial en forma de diamant. Aquest patró es reprodueix a la pel·lícula protectora antibacteriana Sharklet. McGee creu que l'aplicació d'aquesta tecnologia és realment il·limitada. De fet, l'aplicació d'una textura que no permet que els bacteris es multipliquin a la superfície dels objectes d'hospitals i llocs públics pot desfer-se dels bacteris en un 80%. En aquest cas, els bacteris no es destrueixen i, per tant, no poden adquirir resistència, com passa amb els antibiòtics. La tecnologia Sharklet és la primera tecnologia del món per inhibir el creixement bacterià sense l'ús de substàncies tòxiques. segons bigpikture.ru