Innovación tecnológica inspirada en la naturaleza

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Laura Calonge

@Lauracalc

Carl Sagan, una de las mentes más brillantes del siglo XX, estaba en lo cierto al afirmar que «en algún lugar, algo increíble está esperando a ser descubierto». Esto es aplicable no solo al cosmos, sino también a la naturaleza, que lleva millones de años en constante evolución, incluso antes de la llegada de los seres humanos al planeta. Por eso, muchos inventos humanos no son tales, sino más bien copias de mecanismos que llevan poniéndose en práctica con eficiencia por organismos como los vegetales o algunas especies animales. Algunos ya se están aplicando y otros, como apuntaba Sagan, están esperando ser descubiertos para proporcionar la base de futuras innovaciones que tal vez puedan garantizar una civilización más sostenible.

La biomímesis (de bio, «vida», y mimesis, «imitación») toma la naturaleza como modelo para crear tecnologías innovadoras basadas en procesos mecánicos o químicos que ya están funcionando con éxito entre el reino animal, vegetal u otros organismos. Las soluciones propuestas teniendo en cuenta este modelo se basan en principios sostenibles y ecológicos, adaptando estructuras que optimizan la naturaleza. Es una tecnología inspirada en aquello que ya existe en el medio natural, como es el caso de los materiales biodegradables. Se trata de imitar el entorno utilizando sus mismos mecanismos, en contraposición a una cultura de producción que ha tratado de alterarlo y manipularlo.

El velcro, un invento pionero

El ingeniero suizo Georges de Mestral (1907-1990) inventó el velcro en 1941, basándose en la observación de las semillas de bardana que se adherían a la piel de su perro y a su propia ropa en los paseos por el campo. Examinó estas semillas con microscopio para descubrir su funcionamiento, y después de patentar su invento en 1951, la gran demanda de este le hizo multimillonario.

Recubrimientos antiadherentes y tejidos hidrofóbicos

La superficie cerosa de las hojas de loto, que provoca que el agua resbale, ha sido la inspiración para crear materiales y recubrimientos que no dejan penetrar agua y otros líquidos en las superficies. Esta sencilla tecnología basada en la flor de loto se utiliza en recubrimientos antiadherentes como los utensilios de cocina y mobiliario.

La observación de distintos organismos que repelen el agua ha permitido emplear nanotecnología para crear tejidos sintéticos que no se mojan y que tienen multitud de usos en la vida cotidiana: desde calzado y ropa deportiva, hasta batas médicas y ropa de cama en hospitales.

La capacidad de autorregenerarse podría cambiar por completo el concepto de obsolescencia o incluso el de envejecimiento

Sensores bioinspirados

El radar es uno de los inventos más conocidos basado en el vuelo de los murciélagos, a través de la ecolocalización, que también usan cetáceos como la ballena. Un sistema de radar de rescate de alta precisión desarrollado por ingenieros de la Universidad de Southampton está basado en el sonar de los delfines, que emite dos pulsos específicos que aumentan su eficiencia.

Los sensores bioinspirados se componen de sistemas electrónicos con un hardware configurado, que imitan el funcionamiento neuronal y visual de organismos vivos como los insectos o los reptiles. En la actualidad, la innovación sigue avanzando y estos sensores se aplican a redes neuronales artificiales que imitan las biológicas, computación evolutiva basada en la capacidad adaptativa de los animales, o en la visión artificial. Esta última toma como modelo la visión de determinados insectos y reptiles, como los ojos compuestos de las libélulas, que les otorgan una visión panorámica, o el gecko, un reptil capaz de detectar nítidamente colores en condiciones de oscuridad gracias a su visión multifocal. El uso de estas tecnologías de visión artificial se emplea, entre otras funciones, para recopilar datos en condiciones de oscuridad total, como en sistemas de alcantarillado y tuberías.

Termodinámica y materiales de aislamiento térmico

En este campo, es impresionante descubrir la cantidad de animales diversos que han inspirado las distintas innovaciones que están surgiendo. Por ejemplo, el descubrimiento de que los camellos pueden soportar las diferencias tan extremas de temperatura gracias a sus jorobas, que están compuestas de un tejido adiposo que actúa como aislante térmico y les ayuda a mantener una temperatura estable. Así, se han desarrollado unos materiales capaces de imitar esta estructura a través de pequeñas cápsulas llenas de aire o gas dentro de un material sólido. Estas cápsulas reducen la transferencia de calor, manteniendo la temperatura más estable en el interior. La piel del camello también sirve de modelo para crear un hidrogel capaz de mantener el frío.

El recubrimiento del caparazón del escarabajo Stenocara, original del desierto de Namibia, le permite recoger el agua para autoabastecerse, y ha inspirado la construcción de un tejido para la regulación de la humedad.

Materiales autorreparables y medicina regenerativa

Tomando como base organismos que tienen la capacidad de autorrepararse, como la hidra, el caracol, la salamandra e incluso la piel humana, se está avanzando en investigaciones para conseguir imitar esta capacidad de los organismos vivos para su supervivencia.

Las aplicaciones van desde las células madre y factores de crecimiento en medicina regenerativa, hasta dispositivos miomiméticos con capacidad para autorrepararse y que tendrían una aplicación en aparatos como prótesis. Esta área de investigación ofrece un campo de soluciones respetuosas con el entorno ya que la capacidad de autorregenerarse podría cambiar por completo el concepto de obsolescencia o incluso el de envejecimiento.

Los materiales autorreparables y la ingeniería de tejidos serían otro de sus usos. El primero, en la industria automovilística, eléctrica y en materiales de construcción. El segundo podría ofrecer soluciones a enfermedades y lesiones. Los moluscos como los caracoles, que tienen capacidad de reparar sus conchas secretando una baba compuesta de biominerales, sirven de ejemplo en estos avances que se espera que traigan una revolución en usos médicos y estéticos.