Trenes con pico de pájaro y coches que hacen la fotosíntesis

«Han pasado 3.800 millones de años desde la aparición en la Tierra de la primera bacteria. En ese tiempo, la naturaleza ha aprendido a volar, dar la vuelta al mundo, vivir en las profundidades del océano y en las cumbres más altas, fabricar materiales extraordinarios, iluminar la noche, aprovechar la energía del sol… Es decir, los organismos han conseguido todo lo que los humanos queremos lograr, pero sin consumir combustibles fósiles, contaminar el planeta ni comprometer su futuro. ¿Qué mejores modelos de inspiración puede haber? Nuestro desafío es tomar estas ideas probadas por el tiempo y hacerlas eco en nuestras propias vidas. Hay más por descubrir que por inventar».

Así comienza Janine Benyus, en su libro ‘Biomimicry: Innovation Inspired by Nature’, a describir el concepto de biomímesis, cuyo significado etimológico es «imitación de la vida». Se trata de una disciplina que gira en torno a la idea de que la naturaleza, innovadora por necesidad, ha resuelto ya muchos de los retos humanos actuales, por lo que lo más «natural» es emularla. En la práctica encontramos, por ejemplo, sistemas de cierre como el velcro, que se adhiere igual que lo hacen los cardos alpinos, o cristales inspirados en las telarañas que reflejan la luz ultravioleta para evitar las colisiones de las aves.

Si bien es una ciencia que ha alcanzado mayor repercusión en las últimas décadas, especialmente a raíz de que Benyus inaugurara el Instituto de Biomimética en Montana (EE UU) en 2006, germen de su popularización, ya Aristóteles profetizó sobre ella en el siglo IV a. C. «Si un camino es mejor que otro, tened por seguro que es el de la naturaleza», decía. Es más, la biomimética se remonta incluso a la época primitiva, pues «la biofilia o el vínculo que tenemos con la naturaleza y sus organismos como resultado evolutivo de la selección natural, y de la cual depende nuestra supervivencia, ha existido siempre dentro de nosotros», expresa Manuel Quirós, doctor en biología, director del Foro por el Clima y cofundador de la Red Internacional de Biomimesis RI3.

Sin embargo, tuvieron que pasar millones de años para darnos cuenta de que el mundo natural tiene las respuestas a muchos de nuestros dilemas. El caso más representativo es el del polímata italiano Leonardo Da Vinci, cuyas máquinas voladoras imitaban las alas de los pájaros, ejemplos gráficos pioneros de la observación de la naturaleza con carácter científico. A partir de ahí encontramos casos de biomímesis en innumerables áreas de conocimiento, como la ingeniería, robótica, nanotecnología, medicina, arquitectura, aeronáutica, óptica o informática, entre muchas otras.

Tres escalas de innovación

«La biomimética se acerca al entendimiento de la naturaleza a tres escalas diferentes: diseño, proceso y sistemas», señala Beatriz Inglés Gosálbez, profesora de Arquitectura en la Universidad Europea. La escala de diseño se centra en la morfología, geometría y composición del mundo natural y ha dado lugar a inventos como las botellas de agua de Vitalis, cuyo envase simula el crecimiento espiral que siguen los troncos de algunos árboles cuando se enfrentan a grandes esfuerzos mecánicos (fuertes vientos y nieve), o la estructura de la Sagrada Familia, de Antoni Gaudí, que simula un bosque.

La escala de proceso emula un procedimiento natural, como el proceso de limpieza de la flor de Lotto, cuyos mecanismos para repeler el agua imita la pintura Lotusán y los abrigos impermeables; o como la fotosíntesis, en la que se basan los coches fotosintéticos, como el vehículo chino Ye Zi, propulsado por pilas de hidrógeno que absorben CO2 de la atmósfera y expulsan oxígeno. Por su parte, la escala de sistemas estudia el comportamiento de un conjunto de elementos, por ejemplo, el funcionamiento de las colonias de termitas o la capacidad del escarabajo de Namibia para extraer agua de la humedad ambiental del desierto sin más ayuda que la textura de su cuerpo). A partir del análisis de las termiteras se construyó un sistema de ventilación en el centro de oficinas Eastgate Centre de Harare, en Zimbabue, que utiliza un 90% menos de energía para ese fin que un edificio convencional.

Todas ellas son soluciones sostenibles y ecológicas, características cada vez más demandadas. «Tenemos la obligación moral de cambiar nuestra relación con la naturaleza y tratarla como un aliado, no como un enorme vertedero global», destaca Quirós. «Si los humanos representamos el 1% del total de especies clasificadas en el planeta (unos 8,7 millones) y surgimos casi 500 millones de años después que la primera especie, según un nuevo estudio escrito por Derek Tittensor y Boris Worm con el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), y además, somos los únicos que necesitamos de tecnología para adaptarnos al medio, ¿por qué no aprender del resto de las especies para resolver nuestros problemas?», reflexiona Gosálbez.

Aunque la biomimética es un campo aún en vías de desarrollo, hay naciones que cada vez apuestan más por ella. Los países nórdicos, en Europa, o Estados Unidos, lideran el camino con empresas innovadoras, equipos de investigación y formación escolar y superior en la materia. Sin embargo, en España llegamos tarde a nuestra cita con el medio ambiente. «Hay algunas iniciativas no gubernamentales con escasa repercusión, algunos profesionales de varias universidades o departamentos de innovación empresarial, pero nada sistematizado o reglado como en otros países», lamenta Quirós.

Más nos vale ponernos las pilas, pues estudios desarrollados por el Instituto de Negocios de la Universidad Point Loma-Nazarene de California calculan que, para 2025, la biomímesis representará más de 300.000 millones de dólares anuales del PIB de Estados Unidos en aplicaciones industriales de todo tipo, supondrá un ahorro potencial de otros 50.000 millones en recursos naturales y generará alrededor de dos millones de empleos.

Ejemplos de biomimética

Ventiladores y ballenas jorobadas

Allá por los años 80, el biomecánico Frank Fish vió en una tienda una figura de una ballena jorobada y le extrañó ver unas protuberancias en la parte frontal de sus aletas. Pensó que era un error del diseñador, pero más tarde descubrió, y demostró, que dichos tubérculos permitían a este animal de 36 toneladas subir a la superficie más fácilmente, reducir la resistencia del agua contra su cuerpo para nadar más ágilmente y realizar giros cerrados en torno a sus presas. Viendo el potencial de su descubrimiento, patentó la ‘Tubercle Technology’ (tecnología tuberculosa, en español) y creó la empresa WhalePower. Actualmente, su invento está presente en las turbinas de los aviones, las hélices de los aerogeneradores o los ventiladores, tanto los de uso doméstico como los de los procesadores informáticos.

«Telarañas» en las ventanas

Se calcula que millones de aves mueren anualmente por impactos contra ventanas. El problema es el reflejo, que les lleva a pensar que el paisaje continua o que su propia imagen es un enemigo y atacan. Como consecuencia, reciben tal golpe que se fracturan la columna vertebral y mueren. En su búsqueda de una solución, la compañía alemana Arnold Glas se preguntó por qué las aves no sorteaban los vidrios pero sí las telas de araña en medio de un bosque, algo mucho menos visible. Al investigarlo, descubrieron que era porque las telas reflejan la luz ultravioleta, una especie de señalización que las aves ven y evitan. Así nació Ornilux, un tipo de vidrio que lleva integrado un patrón capaz de reflejar la luz ultravioleta que nosotros no vemos pero que a las aves les ayuda a evitar la colisión.

Trenes con pico de pájaro

Cuando Japón puso en marcha su famoso tren bala se dio cuenta de un problema, a la velocidad de 300 km/h a la que circulaba dentro de los túneles comprimía el aire y cada vez que emergía de estos generaba un estruendo similar a una explosión que podía escucharse a 400 metros de distancia. Las protestas de los pasajeros y los vecinos de las localidades cercanas, más el inconveniente de la contaminación acústica, les obligó a buscar una solución. Esta llegó de la mano de Eiji Nakatsu, un ingeniero aficionado a las aves que rediseñó el testero (parte delantera) del aparato inspirándose en el aerodinámico pico del pájaro martín pescador, consiguiendo hacer que la máquina fuera casi silenciosa y consumiera menos energía. La serie 102 del AVE también fue diseñada siguiendo este modelo.

Bañadores con «piel» de tiburón

La piel de los tiburones está cubierta por dentículos (dientes diminutos) que ayudan a dirigir el flujo del agua alrededor de sus cuerpos, reduciendo así la resistencia y aumentando la velocidad del nado. Inspirándose en ella, el fabricante australiano de bañadores Speedo diseñó unos trajes de baño pensados para la natación competitiva. El invento causó sensación en los Juegos Olímpicos de 2008, pues el 98% de los medallistas de natación lo llevaban. Sin embargo, no estuvo exento de críticas, pues muchos lo consideraron ‘doping tecnológico’. Finalmente, su uso en competición fue prohibido en 2010. La piel del tiburón también ha servido de inspiración para disminuir la resistencia aerodinámica y evitar que las bacterias se adhieran en la superficie del casco de los barcos y los submarinos.

Piolet cual pájaro carpintero

Los pájaros carpinteros son capaces de picotear hasta 25 veces por segundo la corteza de un árbol, unas 2 millones de veces al día, aproximadamente. ¿Cómo es esto posible sin que acaben con un horrible dolor de cabeza? La solución está en su anatomía, que dispone de un mecanismo de absorción de choque. Se trata de un músculo que rodea su cráneo, que sirve de unión entre la lengua y la garganta, cuya finalidad es distribuir de manera uniforme el impacto generado por los picoteos y proteger el cerebro. El diseñador industrial Franco Lodato fabricó un piolet (herramienta de alpinismo que sirve como agarradera) para la marca CAMP basado en el pico del pájaro carpintero. El resultado fue un utensilio con mejor ángulo para su manipulación, mejor ‘swing’, más equilibrado y con un golpe más eficiente.

Cardo alpino y velcro

En 1948, el ingeniero suizo George de Mestral observó, al regresar a casa tras un día de caza con su perro, que su ropa y el pelo de su mascota estaban plagados de flores de cardo alpino. Era algo que le pasaba a menudo y, aquel día, harto de desenganchar flores de sus pantalones, decidió analizar una de ellas bajo el microscopio. Descubrió así que estaban cubiertas de pequeños ganchos flexibles capaces de adherirse en cualquier cosa que tuviese curvas o bucles (telas, pelaje…). Fue tan visionario que su hallazgo le llevó a inventar un novedoso sistema de cierre compuesto de dos tejidos, uno con bucles y otro con ganchos. Había nacido el ‘velcro’. La marca se registró en 1951 y para 1959 los telares ya fabricaban 60 millones de metros de velcro al año. La NASA ayudó a popularizarlo tras incluirlo en sus trajes espaciales.

Ideas españolas

Biomimicry Iberia es una red profesional española que promueve la aplicación de la biomimética. Biomival, una de las empresas que la integran y a la que pertenece el biólogo Manuel Quirós, desarrolló una hélice cuyas paletas están inspiradas en los picos de los flamencos rojos.