BIOMIMETICA Inspirado en la Naturaleza

Melo Arguello Sindy Daniela1; Ulloa Ospina Daniel Ricardo1; Martínez Leguizamo Leiver Jhann Pool1.

[1] PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD JORGE TADEO LOZANO

Abstract—Biomimesys or biomimetics is the science and art of

conscious emulation of natural strategies that inspire the best ideas

in creating technology to adapt on Earth. It is a way to go beyond

achieving sustainability and regeneration and vigorous growth. It

is looking in nature to imitate its forms, processes and systems to

solve human problems.

Keywords—Biomimetics, biomimesis, nature design, nature

solve problems.

I. INTRODUCCIÓN

Biomímesis es una disciplina de diseño, una rama de la

ciencia, un método para resolver problemas, un ethos de

sostenibilidad, un movimiento, una estrategia para crecer

vigorosamente, una posición frente a la naturaleza, una nueva

manera de ver y de valorar la biodiversidad. En el mundo son

cada vez más las compañías y academias que buscan incorporar

la biomímesis dentro de sus estrategias de innovación

sostenible.

Los seres vivos han solucionado muchos de los problemas

con los cuáles nosotros trabajamos. Animales, plantas, hongos,

protozoarios y bacterias son los ingenieros y diseñadores más

consumados. Los ecosistemas y los metabolismos son

economías fuera de serie. Ellos han encontrado lo que funciona,

lo que es apropiado, y lo que es más importante, lo que perdura

aquí sobre la Tierra. La verdadera noticia que trae la biomímesis

es que después de 3.800 millones de años de investigación y

desarrollo lo que nos rodea guarda el secreto del crecimiento

vigoroso.

La biomímesis no es para extraer de la naturaleza o para

domesticarla, sino para APRENDER de ella. De aprender sobre

la naturaleza a aprender de la naturaleza hay un cambio

fundamental que requiere una metodología distinta, un nuevo

par de lentes y, sobre todo, una nueva humildad.

La emulación de la naturaleza lleva a un camino

regenerativo por las mismas razones por las que, desde sus

comienzos, la vida ha crecido vigorosamente, ha permanecido

y creado condiciones que conducen a la vida en este planeta.

Las que impulsan la tecnología de la vida. Como hacer una fibra

con las características del tejido de una araña, y luego agradecer

a la araña conservando su hábitat y conviviendo con ella en

ecosistemas sanos.

Con la ayuda de la biomímesis podemos crear adhesivos no

tóxicos inspirados en una variedad de ostras, edificios eficaces

energéticamente inspirados en los termiteros, antibióticos libres

de resistencias inspirados en las algas rojas. Estamos

aprendiendo a cultivar comida como lo hacen los ecosistemas

locales, a escalar muros como un geco, a fijar carbono como un

molusco, a crear color como un pavo real y a hacer negocios

como un bosque.

Hay prácticas o disciplinas como la biónica, lo bio-inspirado

y la biognosis que se diferencian de la biomímesis

principalmente en el objetivo de sostenibilidad y conservación,

en la metodología (la biomímesis incluye dos vías

metodológicas, partiendo del reto de diseño o tecnológico y

preguntándole a la naturaleza por sus soluciones; aunque

también puede inspirarse directamente en organismos) y en el

énfasis por la conservación de las especies que nos inspiran y

sus ecosistemas. Sin embargo, su fin es el mismo: la emulación

consciente del genio de la vida.

II. NIVELES DE MIMESIS

A. Como Modelo

Cuando se emula un Sistema, forma, proceso estrategia para crear o resolver un problema.

B. Como Parámetro de Medida

Cuando se toman estándares a partir de ecología o sistemas

naturales.

C. Como Mentor

Cuando se estructuran modelos sociales y se fijan principios

observando el comportamiento de la naturaleza. Generar

cultura a partir de principios naturales.

III. HISTORIA

A lo largo de la historia la humanidad ha inventado

diversas máquinas, sustancias, materiales, etc, que le ha sido

útil y ha colaborado en el desarrollo de la civilización. Pero

muchos de estos inventos han generado un impacto ambiental

destructivo; y vemos que hemos estado agotando los recursos

naturales a un ritmo muy acelerado. Pero en estas últimas

décadas la humanidad ha ido aprendiendo de la evolución de la

naturaleza; y como esta realiza sus procesos naturales sin causar

efectos dañinos en el ambiente. Hoy podemos observar que las

invenciones humanas son más ecológicas: por ejemplo, a igual

que las plantas, podemos obtener la energía del sol para

satisfacer nuestras necesidades energéticas.

Hubo un intento desde la revolución industrial hasta

fina- les del siglo pasado para que los problemas industriales se

resolvieran con soluciones industriales. Algunas soluciones

industriales son tan malas que ya no nos sirven y hay que

reevaluarlas. Ya se está haciendo este proceso entre las nue- vas

generaciones; entre la gente joven hay más sentimiento

ecológico. Puede que se haya tomado conciencia del cambio

climático, de la necesidad de pararlo.

La naturaleza ha sido fuente de inspiración para

solucio- nar diseños de ingeniería, nos ha dado soluciones

prácticas, eficientes y sostenibles. La biología ha ayudado a

resolver diversos problemas; y por eso nos damos cuenta que el

hombre siempre ha aprendido y seguira aprendiendo de la

naturaleza.

"La Biomimética, es la aplicación de los métodos y

sistemas naturales a la ingeniería y la tecnología, ha

desarrollado un número de innovaciones muy superior al que la

mente humana habría concebido por sí sola. Esto se debe a que

durante millones de años de ensayo y error, la naturaleza ha

producido soluciones efectivas a los problemas del mundo

real."

Durante millones de años animales, plantas y

microbios, a través de la evolución, han desarrollado

mecanismos biológi- cos para hacer frente a los retos del

entorno, con el único fin de sobrevivir.

hace más de un siglo, el avión nació de un intento de

imitar el vuelo de los pájaros de la misma manera que hoy el

morro de los trenes de alta velocidad reproduce la forma de los

picos de algunas aves que se desenvuelven con similar soltura

en el aire y en el agua.

El biólogo evolutivo británico Andrew Parker es uno de los

grandes impulsores de la biomimética. Ha investigado la

iridiscencia de mariposas y escarabajos ayudando a conseguir

pantallas más brillantes para los teléfonos móviles y a

desarrollar sofisticadas técnicas antifalsificación. Ha trabajado

con Procter & Gamble y Yves Saint Laurent para hacer

cosméticos que imitan el brillo natural de las diatomeas, y con

el Ministerio de Defensa de su país para reproducir las

propiedades hidrófugas de estas algas unicelulares. Las

ondulaciones microscópicas que detectó en los ojos de una

mosca de 45 millones de años atrapada en ámbar se aplican hoy

en modernos paneles fotovoltaicos.

"Cada especie, incluso las que se han extinguido, es

una historia de éxito, optimizado por millones de años de

selección natural. ¿Por qué no aprender de lo que la evolución

ha provocado?”, proclama. Y a ello se dedican con entusiasmo

los ingenieros británicos que estudian las protuberancias en el

cuerpo de las ballenas jorobadas tratando de diseñar alas de

avión más eficientes, lo mismo que persiguen trabajos alemanes

sobre las plumas de los dedos de las rapaces. Mientras,

investigadores japoneses se han basado en los aguijones de los

mosquitos para fabricar agujas hipodérmicas que penetran en la

piel de forma menos dolorosa.

IV. PRINCIPIOS DE DISEÑO PARA LA NATURALEZA

A. EFICIENCIA.

La menor cantidad de energía y materia posible,

B. DESECHOS

Todo debe ser reutilizable. Nada debe ser un completo

desperdicio.

C. ADAPTACIÓN

Capacidad de adaptación a una función.

V. NIVELES

A. BIOLOGÍA

- Replicación de métodos naturales de manufactura,

como en la producción de compuestos químicos por

plantas y animales.

- Imitación de los mecanismos encontrados en la

naturaleza, como el velcro y la cinta gecko.

- Imitación de los principios de organización social de

organismos como hormigas, abejas y

microorganismos.

B. MODERNO

- CARACTERÍSTICAS

o Forma, color, transparencia, ritmo.

o Organización y jerarquía.

o Estructura, estabilidad y resistencia a la

gravedad.

o Construcción de materiales y procesos.

o Mutación, crecimiento y ciclo de vida.

o Función y comportamiento.

o Movimiento y aerodinámica.

o Morfología, anatomía

o Movilidad

o Auto ensamblaje

o Curación, recuperación, supervivencia y

mantenimiento

o Homeostasis y mecanismos de regulación

para cambios.

o Sistemas digestivos, circulatorio,

respiratorio, esqueleto, muscular, nervioso,

excretor, sensor y locomotor.

- RELACIÓN CON LA COMUNIDAD

o Ténicas de superviviencia.

o Interacción con otros seres.

o Cambio generacional. Enseñanza y

aprendizaje.

o Jerarquía de comunidad

o Administración y coordinación

o Comunicación.

o Colaboración y trabajo en equipo.

o Sistemas de protección

o Reacción a riesgos

- RELACIÓN CON EL ENTORNO

o Función

o Ajuste a los cambios

o Respuesta a los cambios climáticos y

soluciones.

o Respuesta al contexto (camuflaje, higiene)

o Adaptación a los ecosistemas, incluyendo

niveles de luz, sonido, oscuridad y

autoiluminación.

o Refugios.

o Administración de recursos reducidos.

o Manejo de desechos.

o Entradas, salidas de ciclos y procesos.

VI. METODOLOGÍA

A. CON BASE EN EL PROBLEMA

1. Definir el problema.

2. Buscar parecidos con la naturaleza.

3. Identificar los principios apropiados.

4. Abtracción, separación del modelo biológico.

5. Prueba técnica.

B. CON BASE EN LA SOLUCIÓN

1. Investigación.

2. Biomecánica, morfología funcional y anatomía.

3. Entender los principios.

4. Abstracción y separación del modelo.

5. Implementación técnica.

6. Producto

VII. EJEMPLOS

A. CULTIVOS VERTICALES [1]

Los seres humanos se están moviendo en masa en los

entornos urbanos, y la población sigue aumentando a nivel

mundial. La acción finita de la tierra cultivable y la densidad

de la humanidad en las ciudades presenta una oportunidad.

El cambio climático también representa una amenaza para

la seguridad agrícola, como los patrones climáticos y de

plagas rangos cambian. Agricultura vertical permitiría a un

ambiente de cultivo proximal controlado a los

consumidores.

B. ARQUITECTURA BIOMIMÉTICA: UN EDIFICIO QUE

SE TERMORREGULA COMO UN TERMITERO [2]

Las termitas edifican sus nidos teniendo en cuenta los

principios básicos de la termorregulación. Orientan su

disposición en el eje norte-sur, mientras su morfología, similar

a una chimenea, disipa el aire caliente, menos pesado,

renovando el aire más frío -y pesado- en la base, en una

corriente iniciada en la red de conductos subterráneos excavada

por legiones de termitas, que actúan como fuente de

refrigeración.

Es esencial para las colonias de termitas mantener el sistema

de regulación térmica en un funcionamiento preciso y

constante, que varía en apenas un grado a lo largo del día, pese

al drástico cambio térmico en el exterior, ya que muchas

especies cultivan hongos de los que se alimentan, que sólo

sobreviven a la temperatura constante del entorno controlado en

el interior del termitero.

Scott Turner y su equipo escanearon inicialmente los

termiteros y crearon modelos tridimensionales a partir del

diseño de los nidos, y concluyeron que el diseño podía aplicarse

a escala humana e influenciar los sistemas de refrigeración

pasiva.

El arquitecto del Eastgate Centre se interesó en el trabajo de

Turner y Arup Associates debido a las características y el

emplazamiento del edificio de oficinas que se proponía

construir. Los sistemas de aire acondicionado son

especialmente costosos y difíciles de mantener en África;

además, la mayoría de los componentes debían ser importados,

por lo que se optó por la refrigeración pasiva. La decisión

ahorró al promotor 3,5 millones de dólares.

La altitud de Harare convierte su clima en templado, pese a

estar emplazada cerca de los trópicos; pese a ello, su

temperatura varía desde los 10 a los 40 grados Celsius.

Aplicando los principios de termorregulación de los termiteros,

el edificio se mantiene fresco sin aire acondicionado y usa sólo

el 10% de la energía empleada por un edificio de oficinas

convencional de su tamaño.

Además de en el Eastgate Centre, el sistema de ventilación

pasiva emulando el diseño de termiteros es empleado por el

edificio Portcullis House de Londres, edificado en 2001 frente

al palacio de Westminster. El proyecto TERMES, organizado

por Rupert Soar en la Universidad de Loughborough, ha

escaneado digitalmente termiteros y creado modelos

tridimensionales para conocer con el máximo detalle cómo los

túneles y conductos de aire de los nidos gestionan la ventilación

de gases, mantienen la temperatura y regulan las humedades.

El estudio TERMES podría proporcionar valiosos patrones

de refrigeración pasiva para edicicios humanos. Debido a que

el funcionamiento de los edificios representa el 40% de toda la

energía usada por la humanidad, el uso de sistemas de

refrigeración que reduzcan el consumo energético o no usen

electricidad supondría un ahorro para promotores y

propietarios, privados y públicos.

La refrigeración pasiva obedece a un principio conocido por

constructores desde la Antigüedad: el calor que es almacenado

durante el día puede ser ventilado de noche, cuando las

temperaturas descienden:

- Inicio del día: el edificio está fresco.

- Mañana y mediodía: la actividad de máquinas y gente

generan calor, que se añade a la radiación solar. El

calor es absorbido por el edificio, diseñado con una

porosidad premeditada para almacenarlo, de manera

que la temperatura se incrementará, pero no

dramáticamente.

- Tarde: mientras la temperatura exterior desciende, el

aire interno caliente es ventilado a través de las

chimeneas, asistido por ventiladores. Al ser menos

denso, el aire caliente tiende a ascender de manera

natural, dejando espacio para el aire fresco de la base

del edificio.

- Noche: el ciclo de refrigeración pasiva continúa, con

aire frío concentrándose en las cavidades del suelo

hasta que la estructura porosa del edificio ha

alcanzado una temperatura ideal para el día siguiente.

C. CAPTURA DE CO2 A PARTIR DE MODELO

PULMONAR [3]

Para entender cómo funciona realmente este proceso nos

fijamos en el desarrollo de un tipo específico de filtro de CO2.

El campo de la biomimética se centra en el aprecio por las

muchas funciones increíbles que se producen de forma natural,

pero lo que tendemos a olvidar es que somos animales bastante

increíbles nosotros mismos. Una compañía llamada Carbozyme

Inc. miró hacia el interior; literalmente. Esta empresa en

particular ha logrado crear filtros que eliminan más del 90% del

CO2 que viajó a través de pilas de combustión. Pilas de

combustión son los tubos de altura que arrojan CO2 y otros

contaminantes en el aire a un ritmo indefinido. "Los gases de

combustión se producen cuando el carbón, petróleo, gas natural,

madera o cualquier otro combustible se quema en un horno

industrial, vapor de una central eléctrica Generando caldera, u

otro dispositivo de combustión de gran tamaño. " [3] Es fácil

olvidar que no somos más que animales en la tierra, lo que

conduce a un modo de pensar que carece de cualquier noción

de una mentalidad consciente y consciente del medio ambiente.

Los investigadores de Carbozyme Inc. fueron capaces de

evadir esta caída común por la determinación del alcance de la

relación y la identificación de la homogeneidad contextual entre

el funcionamiento del pulmón humano y el mundo thural.

Después de que los investigadores identificaron que la

capacidad del pulmón humano podría tener efectos favorables

para el medio ambiente en los niveles de CO2 en una forma

mecanizada, se descubrieron las funciones exactas que

permiten que el pulmón humano para operar. Estas funciones

son: una membrana muy delgada que permite que el CO2 viaja

a través de y salir rápidamente, un área de superficie enorme, y

un traductor sustancia química llamada anhidrasa carbónica ,

lo que permite dióxido de carbono para ser removido de nuestro

torrente sanguíneo a una tasa que es vital para nuestra

supervivencia . A continuación, la empresa emuló el pulmón

humano mediante la creación de un filtro con una apariencia

llamativa a órgano real. Luego procedieron a medir la eficacia

de su producto a través de un experimento que se centró en la

colocación de uno de sus filtros sobre una pila de combustión.

El resultado fue que se eliminó más del 90% del CO2 viaja a

través de las pilas de combustión. Este es un ejemplo exitoso de

cómo "La vida crea las condiciones propicias para la vida".

¿Cómo esta el desarrollo ayudar al medio ambiente? El

objetivo de estos investigadores es que los tubos de la capa

porosa con la enzima humana antes mencionado, que,

naturalmente, la captura de CO2. Aparte de captura de CO2,

este método usará mucha menos energía que los métodos

contemporáneos de secuestrante de CO2. Así, a partir de un

pulmón humano que hemos sido capaces de crear un producto

sintetizado que reduce las emisiones de CO2, ahorra energía, y

cuesta menos dinero que los sistemas contemporáneos.

D. TURBINAS Y ALAS CON MUESCAS COMO LA ALETA

DE UNA BALLENA [4]

El biomecánico Frank Fish ha construído para la

empresa canadiense WhalePower Corp unas aspas para

molinos eólicos inspirándose en las aletas pectorales de las

ballenas jorobadas (o yubarta).

Las ballenas jorobadas se encuentran entre los

animales más grandes del planeta y, sin embargo, son

sorprendentemente ágiles. El secreto reside en la capacidad

de maniobra que les permiten las protuberancias, llamadas

tubérculos, que se encuentra en sus aletas pectorales. Aletas

que pueden alcanzar hasta un tercio de la longitud de la

ballena.

El diseño se está probando en el Instituto de Energía

Eólica de Canadá (WEICan).

Las pruebas tratan de demostrar que estas aspas

consiguen generar más potencia a menor velocidad de giro

que las aspas tradicionales, y, además, con menos ruido y

vibraciones.

E. CREAR CORRIENTE SIN FRICCIÓN [5]

Los ventiladores refrigeran diseños que se recalientan

fácilmente, lo que ha llevado a arquitectos y diseñadores

industriales, como William McDonough, a preguntarse si,

en lugar de mejorar los ventiladores para hacerlos más

eficientes, lo que deberían hacer los diseñadores es crear

objetos que, simplemente, no se recalienten, lo que evitaría

el uso de parches de refrigeración.

Entendidos como dispositivos rotatorios que

refrigeran y a menudo dependen de una fuente energética

externa, los ventiladores persisten en buena parte de los

diseños que componen el entorno humano. La biomimética

trata de aprender de la naturaleza para crear refrigeración

sin que sea necesario usar fricción, o aparatos accionados

mecánicamente para que, con su movimiento, garanticen un

flujo constante y confiable.

Las buenas noticias acerca de los ventiladores (o

diseños que no los requieran) del futuro: el Biomimicry

Institute de Janine Benyus explica que las corrientes de

fluidos, gases y calor fluyen en la naturaleza a partir de un

patrón geométrico común. Las malas noticias: los

ventiladores humanos han usado a lo largo de la historia una

geometría que difiere del patrón natural.

La naturaleza, explica el Biomimicry Institute, mueve

el agua y el aire usando una espiral que crece logarítmica o

exponencialmente, como puede observarse en las caracolas

de mar. Nota personal: ¿explicaría este principio de la

refrigeración universal, usado por la vida, la admiración

sentida por el arquitecto catalán Antoni Gaudí por las

formas espirales? ¿Había intuido Gaudí el principio

universal que albergaban? Cierro la nota personal.

El patrón de refrigeración en forma de espiral

logarítmica aparece constantemente en la naturaleza: en la

cola de los camaleones, la forma de numerosas galaxias, la

morfología de varias especies de algas, en el interior de

nuestro oído o en los mismos poros de nuestra piel. No debe

extrañar que el ser humano destaque con respecto a los otros

mamíferos superiores por la extraordinaria eficiencia de su

organismo para transpirar.

La firma PAX Scientific Inc. se inspiró en los

movimientos del aire y el agua para aplicar principios

geométricos primigenios a dispositivos rotacionales

humanos, y los aplica en ventiladores, turbinas, bombas o

propulsores. Dependiendo de la aplicación, los diseños de la

firma reducen el uso energético entre un 10% y un 85% en

rotores convencionales, y el ruido en un 75%.

Los ventiladores incluidos en motores, compresores y

bombas de todo tipo, tamaño y usos representan el 15% de

toda la energía consumida en Estados Unidos.

F. SENSORES DE TSUNAMIS [6]

Los delfines son capaces de reconocer sonidos

específicos o "silbidos" a 25 Km de distancia. Esto

demuestra una habilidad única para comunicarse sin

importar el medio acuoso.

Los delfines utilizan varias fecuencias en cada transmisión.

Los delfines han encontrado una forma de comunicación

eficiente y ágil utilizando altas frecuencias.

Simulando la frecuencia de los delfines, EvoLogics a

desarrollado modems de alto desempeño bajo el agua para

transmisión de información. Estos modems permiten avisar

a tiempo a la población costera del Oceano Indico la

formación de Tsunamis.

G. MERCEDES BENZ COPIA UN PEZ [7]

DaimlerChrysler está utilizando un vehículo nuevo del

concepto para examinar el gran potencial de la biónica para

el desarrollo del automóvil, y ha alcanzado los resultados

excepcionales para la consumición de combustible y las

emisiones con una combinación de iniciar tecnología del

motor diesel y métodos de control innovadores de emisión.

El estudio bionic del coche de Mercedes-Benz tendrá su

premier de mundo en el simposio relativo a este año de la

innovación de DaimlerChrysler en Washington.

Realizar el coche bionic de Mercedes-Benz, los

ingenieros en el centro de la tecnología de Mercedes-Benz

y el departamento de la investigación de DaimlerChrysler

han buscado por primera vez un ejemplo específico en la

naturaleza que no sólo aproxima a la idea de un coche

aerodinámico, seguro, cómodo y ambientalmente

compatible en términos de detalles, sino como un entero

formal y estructural. El ejemplo llegó era el boxfish.

A pesar de su boxy, el cuerpo cubo-formado, este

pescado tropical es de hecho outstandingly aerodinámico y

por lo tanto representa un ideal aerodinámico. Con un

modelo exactamente construido del boxfish los ingenieros

en Stuttgart podían alcanzar un coeficiente de resistencia del

viento de apenas 0.06 en el túnel de viento.

Para utilizar este gran potencial para los propósitos del

desarrollo del automóvil, los especialistas en

DaimlerChrysler primero crearon un modelo del coche de

1:4 que forma fue basada substancialmente en el boxfish.

Durante pruebas en el túnel de viento, un coeficiente de

resistencia de 0.095 - un valor previamente sin precedente

en la ingeniería automotora - fue medido para este modelo

de la arcilla. Corresponde a los valores alcanzados con las

formas altamente aerodinámicas (Cd 0.09) y otras formas

aerodinámico ideales.

DaimlerChrysler utilizó los resultados de esta

investigación durante el desarrollo del coche bionic de

Mercedes-Benz, completamente de un funcionamiento y del

coche compacto roadworthy con una longitud de 4.24

metros y del espacio para cuatro inquilinos más el equipaje.

Con un valor del Cd de apenas 0.19, este vehículo del

concepto está entre el lo más aerodinámico posible eficiente

de esta categoría del tamaño.

20 por ciento bajan la consumición de combustible y

emisiones de hasta 80 por ciento más bajas del óxido del

nitrógeno

Además de la aerodinámica magnífica y de la

construcción ligera un concepto derivó de la naturaleza, el

motor diesel y la tecnología innovadora del SCR (reducción

catalítica selectiva) de 103 kW/140-hp contribuyen

grandemente a la economía de combustible y a otra

reducción en emisiones del extractor. En el EU que conduce

el ciclo el coche del concepto tiene una consumición de

combustible de 4.3 litros por 100 kilómetros - 20 menos que

un coche comparable de la serie-producción. De acuerdo

con el método que mide de los E.E.U.U. (ftp 75) la gama es

alrededor 70 millas por el galón de los E.E.U.U.

(combinado), que es cerca de 30 por ciento más que para un

coche de la estándar-producción. En un de velocidad

constante de 90 kilómetros por hora la unidad diesel de la

dirigir-inyección consume solamente 2.8 litros por 100

kilómetros que corresponden a un radio de acción de 84

millas por galón en el ciclo de la prueba de los E.E.U.U.

DaimlerChrysler está probando actualmente su

tecnología del SCR por todo el mundo. Por este los medios,

y con el "AdBlue flúido de funcionamiento adicional", las

emisiones del óxido del nitrógeno del motor diesel de la

dirigir-inyección se pueden reducir por hasta 80 por ciento.

La puntería de estos ensayos es evitar las desventajas de la

consumición de combustible optimizando los procesos de la

combustión del en-motor. Aquí es donde los ingenieros del

coche de Mercedes-Benz están beneficiando de la

experiencia ganada por sus colegas en el sector comercial

del vehículo, donde está la tecnología del SCR ya en uso

acertado. DaimlerChrysler también se prepone utilizar el

gran potencial de este proceso para los coches de pasajeros

diesel en futuro, y ofrecerá inicialmente tecnología del SCR

en los E.E.U.U. cuando se han terminado los ensayos.

H. EL EFECTO LOTUS [8]

Las plantas de Loto ( Nelumbo nucifera ) permanecen

libre de suciedad, una ventaja evidente para una planta

acuática que vive en hábitats típicamente barrosas, y lo

hacen sin necesidad de utilizar detergente o gastar energía.

La cutícula de la planta, como la de otras plantas, se

compone de lípidos solubles embebidas en una matriz de

poliéster - cera - pero el grado de su repelencia al agua es

extrema (superhidrofóbica). Esto se logra a través de la

micro-topografía de sus superficies de las hojas, mientras

que muestran una variedad de estructuras, todos comparten

un conjunto matemático similar de proporciones asociados

con superhydrophobicity. Hojas de loto, por ejemplo,

exhiben amplias plegables (es decir, las células epidérmicas

papilosa) y cristales de cera epicuticulares que sobresale de

la superficie de la planta, resultando en una superficie

rugosa microescala. Como el agua y el aire se adhieren

menos bien que el agua y sólidos, superficies rugosas

tienden a reducir la fuerza adhesiva en las gotitas de agua,

como aire atrapado en los espacios intersticiales de la

superficie rugosa resultado en un área de contacto líquido-

sólido reducida. Esto permite que el auto-atracción de la

molécula polar de agua para expresar más completamente,

haciendo que para formar esferas. Las partículas de

suciedad sobre la superficie antiadherente de la hoja a estas

gotitas, tanto debido a la adherencia natural entre el agua y

los sólidos y porque el contacto con la superficie de la hoja

se reduce en más del 95% a partir de micro-topografía de la

hoja. El ángulo mínimo en la superficie de la hoja (por

ejemplo, causada por una brisa que pasa) y luego hace que

las bolas de agua a rodar fuera debido a la gravedad,

teniendo las partículas de suciedad conectados con ellos y

la limpieza de la hoja sin utilizar detergente o gastar energía.

Superficie acabados inspirados en el mecanismo de auto-

limpieza de plantas de loto y otros organismos (por ejemplo,

muchos insectos grandes alas) ahora se han aplicado a las

pinturas, vidrio, textiles, y mucho más, lo que reduce la

necesidad de detergentes químicos y mano de obra costosa.

Este vídeo da que una mirada más cercana a la superficie de

la hoja de loto.

I. TREN BALA QUE REDUCE SU FRICCIÓN IMITANDO

EL CHAPUZÓN DEL MARTÍN PESCADOR [9]

El mundo del transporte, desde el diseño de navíos

hasta el aeronáutico, pasando por los vehículos terrestres

como automóviles o trenes, es uno de los que más se

beneficiará de los diseños biomiméticos.

El martín pescador o alcedino, del que existen 90

especies de tres familias de ave estrechamente

emparentadas, han evolucionado para sacar el máximo

partido de su especializada técnica de supervivencia:

zambullirse en ríos y arroyos para atrapar pequeños peces.

Para zambullirse con la mayor rapidez y precisión

posible, el martín pescador adopta una aerodinámica que

reduce al máximo la fricción con el agua.

El tren bala japonés Shinkansen, de la compañía West

Japan Railway Company, es uno de los trenes regulares más

rápidos del mundo, aunque sus trayectos regulares tenían un

problema: el ruido causado por la presión del aire cuando el

tren salía de los numerosos túneles a través de lo que

transcurre el recorrido.

El ingeniero Eiji Nakatsu, avistador de aves

aficionado, recurrió a los diseños de la naturaleza para

solucionar el problema. ¿Había algo que viajara tan

rápidamente entre distintos medios sin causar estruendo al

cambiar del túnel a la intemperie, o de la intemperie al agua?

Encontró la respuesta en el martín pescador, cuyo

zambullido es tan aerodinámico que no causa ruido.

Nakatsu modeló la cabina del tren al modo del pico y la

disposición del cuello y la cabeza del martín pescador, en el

momento de entrar en el agua. El rediseño consiguió un tren

menos ruidoso que emplea un 15% menos de energía

mientas viaja un 10% más rápido.

J. NANOTECNOLOGÍA [10]

Las proteínas, a través de sus interacciones únicas y

específicas con otras macromoléculas y compuestos

inorgánicos, estructuras de control y funciones de todos los

tejidos duros y blandos biológicos en los organismos.

Biomimética molecular es un campo emergente en el que

las tecnologías híbridas se desarrollan mediante el uso de las

herramientas de la biología molecular y la nanotecnología.

Tomando lecciones de la biología, los polipéptidos pueden

ahora ser diseñados genéticamente para unirse

específicamente a compuestos inorgánicos seleccionados

para aplicaciones en nano y biotecnología. Esta revisión

describe protocolos combinatorios biológicos, es decir, de

la superficie celular bacteriana y tecnologías de

presentación en fagos, en la selección de secuencias cortas

que tienen afinidad a metales (nobles), óxidos

semiconductores y otros compuestos tecnológicos. Estas

proteínas genéticamente modificadas para inorgánicos

(GEPIS) se pueden utilizar en el montaje de nanoestructuras

funcionales. Sobre la base de los tres principios

fundamentales de reconocimiento molecular, auto-

ensamblaje y manipulación de ADN, destacamos usos

exitosos de GEPI en nanotecnología.

VIII. CONCLUSIONES

- Muchas de las invenciones del hombre han creado de

alguna manera daños ambientales, pero la biomimética

es una de las soluciones para este problema, mediante

esta ciencia imitamos la manera de como la naturaleza

ha solucionado problemas similares; y sin daños al

ambiente. La biomimética ha aportado con muchas

ideas para la ingeniería y le debemos muchos diseños

ingeniosos. Esta ciencia es una herramienta para el

progreso tecnológico del hombre, brinda a los

científicos modelos de como la naturaleza a subsistido

a lo largo de la historia.

- Pensamiento Biomimetismo proporciona un contexto

a dónde, cómo, qué, y por qué el biomimetismo se

inscribe en el proceso de cualquier disciplina o

cualquier escala de diseño. Aunque similar a una

metodología, Biomimetismo Pensar es un marco que

se destina a ayudar a las personas practican el

biomimetismo, mientras que el diseño de cualquier

cosa. Hay cuatro áreas en las que una lente

biomimetismo proporciona el mayor valor para el

proceso de diseño (independientemente de la

disciplina en la que se integra): definición del alcance,

el descubrimiento, la creación, y la evaluación.

Siguiendo los pasos específicos dentro de cada fase

ayuda a asegurar el éxito de la integración de las

estrategias de la vida en los diseños humanos.

- La metodología de creación son exactamente iguales

para Nanotecnología y Biomimética.

- Los fenómenos naturales tienen una explicación lógica

desde la escala nano.

Desde nuestro punto de vista es necesario enfocarse en

entender los fenómenos y luego crear aplicaciones en

los sitemas.

IX. REFERENCIAS

[1] D. Despommier, «Vertical Farm,» 2003. [En línea].

Available: http://www.verticalfarm.com/. [Último

acceso: 27 Octubre 2014].

[2] C. G. G. J. L. Gould, Animal Architects: Building and

the Evolution of Intelligence, Basic Books, 2007.

[3] M. C. Trachtenberg y D. A. S. D. A. H. M. D. J. J. D. L.

A. P. V. H. C. L. W. X. W. Robert M. Cowan,

«Membrane-based, enzyme-facilitated, efficient carbon

dioxide capture,» Greenhouse Gas Control Technologies

9, vol. 1, nº 1, pp. 353-360, 2009.

[4] F. E. F. Philip Watts, «Scalloped wing leading edge». US

Patente US6431498 B1, 13 Agosto 2002.

[5] C. Fresneda, «La espiral de la vida,» EL MUNDO, 07

Marzo 2012.

[6] K. K. Rudolf Bannasch, «Process and system for

information transfer». US Patente US 6628724, 30 Sep

2003.

[7] B. IK, G. MS, G. M y W. P. Hove JR, «Flow Patterns

Around the Carapaces of Rigid-bodied, Multi-propulsor

Boxfishes (Teleostei: Ostraciidae),» Integrative and

Comparative Biology, vol. 1, nº 42, pp. 971-980, 2002.

[8] W. Barthlott y C. Neinhuis, «Purity of the sacred lotus, or

escape from contamination in biological surfaces,»

Planta, vol. 1, pp. 1-8, 1997.

[9] «asknature,» The Biomimicry Institute, 2008. [En línea].

Available:

http://www.asknature.org/product/6273d963ef015b98f64

1fc2b67992a5e. [Último acceso: 29 Oct 2014].

[1

0]

C. T. A. K. -Y. J. K. S. &. F. B. Mehmet Sarikaya,

«Molecular biomimetics: nanotechnology through

biology,» Nature, vol. 2, pp. 577 - 585, 2003.