Biomimética: cómo la naturaleza inspira soluciones tecnológicas

La biomimética, o biomimesis es un área que estudia las estructuras, procesos y sistemas naturales con el objetivo de adaptar estas soluciones al diseño y desarrollo de tecnologías humanas. Se basa en la premisa de que, a lo largo de 3.800 millones de años, las especies de la Tierra han perfeccionado estrategias para adaptarse.

Al analizar y rediseñar estas respuestas adaptativas, es posible encontrar respuestas eficaces y sostenibles a problemas complejos. La observación de plantas, animales y microorganismos inspira la creación de materiales, procesos y productos que buscan reducir el impacto ambiental y aportar nuevas soluciones.

Algo de historia

Desde las primeras civilizaciones, la naturaleza ha sido un modelo. La representación de animales como dioses refleja el reconocimiento de los atributos de estas criaturas, que inspiraron tanto mitologías como aplicaciones prácticas.

Un hito en este aprendizaje fue el estudio de Leonardo Da Vinci. Este genio observó la anatomía de las aves y usó sus hallazgos como base para desarrollar mecanismos de vuelo. El paso definitivo se dio en 1903, cuando los hermanos Wright lograron el primer vuelo humano inspirado en la aerodinámica de las águilas.

El término “biomimética” fue acuñado por OH Smith en 1957. En 1997, Janine M. Benyus publicó la obra “Biomimicry”. En ella promovía el uso de la naturaleza como modelo para crear productos y servicios. Esta obra condujo a la creación de Biomimicry 3.8, la primera organización dedicada a compartir conocimientos y técnicas biomiméticas.

Ejemplos de biomimética en la tecnología

• Velcro y las espinas de cardo: el inventor suizo Georges de Mestral se inspiró en las espinas de cardo que se adherían a su ropa y al pelaje de su perro. Observando cómo funcionaban, desarrolló el sistema de cierre conocido como Velcro, que hoy en día se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde calzado hasta equipos médicos.
• Las alas de los murciélagos y los aerogeneradores: investigadores han estudiado la estructura de las alas de los murciélagos para crear aerogeneradores más eficientes. Las alas de los murciélagos tienen un diseño flexible que les permite aprovechar mejor el viento, lo cual se ha aplicado en la mejora de las turbinas eólicas.
• La forma de los termiteros y los edificios: los termiteros, que pueden mantener temperaturas interiores estables a pesar de las condiciones exteriores extremas, han servido de inspiración para diseñar edificios ecológicos. Arquitectos y ingenieros han estudiado su ventilación natural y su estructura para mejorar la eficiencia energética en la construcción.
• Pinturas autolimpiables y las hojas de loto: la superficie de las hojas de loto tiene una estructura micro y nano que repele el agua y la suciedad. Esto ha llevado al desarrollo de pinturas y recubrimientos que se limpian solos, reduciendo la necesidad de productos químicos y mantenimiento constante.

Grandes innovaciones

La biomimética ha sido adoptada en distintos sectores que buscan inspiración en la naturaleza para resolver problemas de manera innovadora. Los siguientes son algunos ejemplos.

Trenes bala Shinkansen de Japón

Los trenes bala Shinkansen de Japón son conocidos por su gran velocidad. Sin embargo, generaban altos niveles de ruido al entrar en túneles. Para resolver esto, Eiji Nakatsu se inspiró en el pico del martín pescador, un ave que se sumerge en el agua sin causar salpicaduras. Así, rediseñó la parte delantera del tren con esta forma.

Aerogeneradores silenciosos 

La capacidad del búho de cazar en silencio sirvió de modelo para los ingenieros que pretendían reducir el ruido en las turbinas eólicas. Los búhos tienen franjas y bordes irregulares en sus plumas; así minimizan las turbulencias. Al aplicar estos principios a las aspas, los aerogeneradores se han vuelto menos ruidosos.

Superficies antibacterianas

La piel de los tiburones presenta una estructura natural que evita el crecimiento de organismos como crustáceos. Sharklet Technologies se inspiró en esto y desarrolló superficies antibacterianas.

Arquitectura bioclimática

La construcción de la Oficina del Fiscal del condado de Pinal (Arizona) utilizó un diseño inspirado en el cactus saguaro para optimizar la eficiencia energética. Se creó una estructura tridimensional del cactus que permite un autosombreado continuo y redistribuye el calor, ayudando a mantener temperaturas frescas en el interior.

Otras innovaciones

Existen muchos otros ejemplos de productos y tecnologías inspiradas en la naturaleza: pinturas autolimpiables que imitan la hoja de loto, materiales que recolectan agua de la humedad como el escarabajo del desierto de Namib, hologramas anti-falsificación basados en las nanoestructuras de las alas de mariposa, etc.

Uno de los sectores más prometedores dentro de la biomimética es la nanotecnología. Un gran ejemplo es el estudio de los fosfolípidos, unas moléculas que pueden auto ensamblarse en agua. La investigación ha llevado al diseño de nanopartículas y nanoestructuras que ya se utilizan en la administración de fármacos.

Así mismo, se han efectuado estudios sobre cómo los lagartos, regeneran sus colas, o cómo los ciervos renuevan sus cuernos cada año. Esto ha enriquecido el desarrollo de técnicas de regeneración de tejidos en humanos. Además, se estudian las propiedades adhesivas y regenerativas de las telarañas y mucho más.

La biomimética tiene un enorme potencial. La naturaleza responde a preguntas clave sobre grandes problemas como la producción de alimentos, el desarrollo de materiales y la organización de sistemas. En lugar de explotar sus recursos, deberíamos aprender de ella.

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