Unele animale și plante își adaptează în mod ingenios corpul la condițiile de mediu, cum ar fi lumina, temperatura și calitatea aerului, modificându-și culoarea sau eliminând gazele nocive. Biomimetismul, o ramură a cercetării științifice, copiază și adaptează aceste soluții naturale și le aplică în proiectare și inginerie.
Această abordare a dat deja multe povești de succes, de la trenul-glonț Shinkansen din Japonia, la costumele de baie inspirate de pielea de rechin și roboții modelați după insecte, pentru a numi doar câteva exemple. De asemenea, există o gamă largă de aplicații în arhitectură, servicii de construcții și chiar senzori de calitate a aerului la nivel de oraș.
Cercetarea în biomimetism necesită mai mult decât doar cunoștințe de biologie. Cercetătorii trebuie să vizualizeze soluții creative la problemele de zi cu zi, aplicând în același timp o metodologie științifică riguroasă pentru a se asigura de funcționarea lor efectivă. Iată patru exemple promițătoare ale potențialului biomimetismului în viitorul apropiat.
Lăcustele cameleon
La fel ca multe nevertebrate, lăcusta cameleon (Kosciuscola tristis) nu are control asupra temperaturii corpului său, dar are o caracteristică foarte specială: la 15°C exteriorul său devine foarte întunecat, aproape negru, iar când temperatura corpului crește peste 25°C, corpul capătă o nuanță de turcoaz-albastru. Această schimbare de culoare este automată și are loc independent de alți factori, cum ar fi metabolismul. Apare chiar la exemplarele moarte pentru un anumit timp.
Există, de asemenea, dovezi că atunci când diferite părți ale corpului au temperaturi diferite, ele își pot schimba culoarea în mod independent. Inspirându-ne de la această lăcustă, am putea proiecta senzori cromatici care raportează temperatura și/sau radiația absorbită de suprafețe. De asemenea, am putea proiecta acoperiri – pentru ferestre și alte suprafețe exterioare – cu reflectivitate variabilă pentru controlul termic pasiv.
Coconii de viermi de mătase filtrează CO₂
Coconii de viermi de mătase (Bombyx mori) permit unor gaze care sunt dăunătoare dezvoltării larvei, cum ar fi CO₂, să părăsească structura coconului atât rapid, cât și constant. Cu toate acestea, alte gaze nepericuloase, cum ar fi oxigenul, pot circula în ambele direcții. De asemenea, s-a observat că omida menține o temperatură internă constantă, chiar și atunci când este expusă la schimbări extreme de mediu.
În plus, cercetările au arătat că este generat un curent electric modulat de temperatură atunci când coconul absoarbe umezeala. Combinând aceste proprietăți, am putea folosi materiale organice pentru a crea senzori de CO₂ foarte sensibili și autoalimentați.
Iguanele de deșert devin palide la soare
Iguana de deșert (Dipsosaurus dorsalis) trăiește în deșertul Colorado și în zonele din California de Sud (SUA) și Baja California (Mexic). Se confruntă cu temperaturi extreme de peste 48°C în timpul zilei, temperaturile scăzând adesea cu 40°C în timpul nopții.
Deși are sânge rece, temperatura ideală a corpului său este de 38,5 °C, dar poate trăi și îndeplini majoritatea funcțiilor sale vitale într-un interval de 5 °C deasupra sau sub acest punct. Pentru a-și regla temperatura, corpul său se deschide la culoare pe măsură ce temperatura crește.
Iguanele de deșert au și pete negre pe tegument. Deși scopul acestora nu este complet clar, se crede că ele pot ajuta la protejarea împotriva anumitor tipuri de radiații solare dăunătoare. Biomimetismul ar putea fi folosit pentru a dezvolta senzori de culoare, inclusiv materiale și/sau fațade care își schimbă culoarea în funcție de temperatura mediului.
Plante care purifică aerul
Plantele pot acționa ca un sistem de filtrare și de curățare a aerului, absorbind CO₂ și eliberând oxigen. Există dovezi că implementarea infrastructurii verzi, cum sunt acoperișurile verzi și pereții verzi, nu numai că îmbunătățește calitatea aerului din mediile urbane, dar contribuie și la reducerea insulelor de căldură.
Pe lângă filtrarea CO₂, unele plante sunt sensibile la alte tipuri de poluanți, cum ar fi ozonul, care pot apărea sub formă de pete albe sau luminoase pe vârful frunzelor. Prezența oxizilor de sulf (SOx) și de azot (NOx) în aer poate provoca, de asemenea, găuri în frunze și o schimbare a culorii frunzelor din cauza pierderii clorofilei. Acesta este un exemplu clar al modului în care plantele ar putea reprezenta nu doar o sursă de inspirație pentru senzorii de poluare a aerului, ci sunt senzori în sine.
Proiectarea în viitor
Aceste exemple oferă doar o mică perspectivă a ceea ce poate oferi biomimetismul, dar arată că acesta este mai mult decât o componentă de design estetică sau superficială. Este o practică ce ne încurajează să regândim modul în care putem aborda problemele în moduri inovatoare, inspirându-ne din natură.
Pe lângă optimizarea sau reconfigurarea sistemelor energetice din clădiri, biomimetismul poate fi aplicat în multe alte domenii. Pe lângă faptul că este un instrument intelectual puternic pentru viitor, însăși existența sa subliniază importanța colaborării interdisciplinare în cercetarea științifică.
Sursa: The Conversation