Ali di cicala per le energie rinnovabili, pelle di lucertola replicata su silicio, acciaio o leghe di titanio. La scienza che studia la natura ci aiuta a trovare idee e progetti che possano offrire prodotti più efficienti e green
La natura insegna e ci offre idee per affrontare meglio la vita di tutti i giorni e migliorare i processi industriali, rendendoli più ecosostenibili. Prendiamo la biomimetica: è una disciplina che utilizza strutture presenti in natura proprio per risolvere problemi quotidiani. E qui entrano in gioco lucertole, meduse e anche il becco del martin pescatore. Ecco come e con quali vantaggi.
Biomimetica: nel campo delle energie rinnovabili, sono allo studio le ali delle cicale in quanto la loro nanostruttura offre una riflettività davvero bassa: una caratteristica riprodotta in laboratorio per creare superfici anti riflesso che, anziché riflettere la luce, la trattiene, Foto: Pixabay
Cose la biomimetica?
Per capire meglio cos’è la biomimetica bisogna partire innanzitutto dal concetto di biomimesi, ovvero il processo creativo attraverso il quale si trae ispirazione e insegnamento dalla natura per risolvere problematiche prettamente umane. La biomimesi esiste da sempre, e una delle personalità più celebri che l’ha adottata è sicuramente Leonardo da Vinci che, osservando il volo degli uccelli e l’anatomia di corpo e piumaggio, progettò lo schizzo di una vera e propria macchina volante.
La biomimetica moderna, tuttavia, si deve essenzialmente a Otto Schmitt, biofisico e matematico statunitense che fondò il suo lavoro sull’ideazione di meccanismi e dispositivi capaci di imitare i sistemi naturali, portando al trasferimento dai processi biologici ai sistemi tecnologici.
Esempi di biomimetica
Oggi la biomimetica è una disciplina fa parte della nostra vita ed è alla base di molti processi o oggetti che utilizziamo quotidianamente. Qualche esempio, anche legato ai progetti più innovativi, ci aiuterà a capire meglio di che si tratta.
Lucertole e cicale per migliorare auto e farmaci
Cominciamo dalle lucertole, o meglio i sauri, in particolare quelli che vivono in ambienti molto secchi come le aree desertiche. Diversi scienziati stanno studiando le caratteristiche della loro pelle e il modo in cui essi raccolgono la rugiada attraverso di essa. Nello stesso modo hanno preso in considerazione particolari insetti che vivono sulle cortecce degli alberi che si scuriscono quando vengono bagnati. Qualsiasi microstruttura governa questi processi potrebbe essere molto utile per migliorare la resistenza delle macchine e di conseguenza la loro efficienza energetica.
Questo è l’oggetto del progetto europeo LiNaBioFluid, acronimo di “Laser-induced Nanostructures as Biomimetic Model of Fluid Transport in the Integument of Animals” ovvero “Nanostrutture indotte dal laser come modello biomimetico del trasporto di fluidi nel tegumento degli animali”. È un progetto compreso nel programma Horizon 2020 e raduna specialisti di sette enti di quattro Paesi, tra cui il Fraunhofer Institute.
In pratica gli scienziati, mediante il microscopio elettronico, esaminando le strutture della pelle dei sauri e degli insetti, hanno scattato micro immagini della loro superficie e hanno duplicato la loro conformazione su materiali quali silicio, acciaio o leghe di titanio, testando la loro riduzione dell’attrito. Hanno scoperto che le superfici, così trattate, hanno minore attrito rispetto alle superfici perfettamente lisce: un principio simile ai super costumi per il nuoto che imitavano la pelle dello squalo, talmente performanti da essere vietati. In effetti la riduzione dell’attrito è stata superiore del 90%. Questo studio e gli eccellenti risultati possono essere molto utili, per esempio nello studio di cuscinetti presenti in vari organi meccanici delle auto. Ma dei loro benefici potrebbero giovare anche il settore farmaceutico per medicinali a rilascio transdermico.
Ali delle cicale per rinnovare i pannelli fotovoltaici
Di esempi come questi ve ne sono molti e interessanti per svariati settori. Per esempio, nel campo delle energie rinnovabili, sono allo studio le ali delle cicale in quanto la loro nanostruttura, offre una riflettività davvero bassa, una caratteristica riprodotta in laboratorio per creare superfici anti riflesso che, anziché riflettere la luce, la trattiene. Tale specialità, abbinata ai pannelli fotovoltaici aumenterebbe la loro efficienza.
Grazie alla biomimetica, gli scienziati stanno studiando le caratteristiche della pelle dei sauri e il modo in cui essi raccolgono la rugiada duplicandone la loro conformazione su materiali quali silicio, acciaio o leghe di titanio, testando la loro riduzione dell’attrito, Foto: Unsplash/Conor Rees
La nascita del Biomimicry Institute
Proprio per questo è nato nel 2006 negli Stati Uniti il Biomimicry Institute, per condividere il design della natura con progettisti e ricercatori di tutto il mondo.
L’ente ha lanciato un’iniziativa per premiare idee interessanti sul tema: in ballo ci sono 100mila dollari e otto team in tutto il mondo finalisti. C’è un gruppo di ricercatori della Georgia Tech, che sta studiando la particolare forma della medusa per rendere più efficiente ed efficace un progetto legato all’energia marina. Il team della Cornell University ha trovato ispirazione su come prevenire le malattie trasmesse dalle zanzare nella struttura delle piante carnivore. Per una squadra dalla Cina, la palpebra del martin pescatore ha fornito un modo completamente nuovo di pensare a prevenire l’erosione del suolo. A Taiwan, una squadra sta assicurando che la loro comunità possa respirare più facilmente imitando la formica d’argento sahariana.
L’istituto statunitense nello spiegare le finalità del Biomimicry Global Design Challenge afferma: “Le idee rivoluzionarie cominciano vedendo le possibilità di un mondo sostenibile che si riflette nei sistemi viventi che ci circondano. Questo è ciò che celebriamo ogni anno nella competizione che chiede nella capacità degli innovatori di creare progetti umani radicalmente sostenibili ispirati al mondo naturale.”
