Invenzioni ispirate dalla natura

La scienza della biomimetica è ora in una fase iniziale di sviluppo. Biomimetica è la ricerca e il prestito di varie idee dalla natura e il loro uso per risolvere i problemi che l'umanità deve affrontare. L'originalità, l'insolita, l'accuratezza impeccabile e l'economia delle risorse, in cui la natura risolve i suoi problemi, semplicemente non possono che deliziare e suscitare il desiderio di copiare in una certa misura questi incredibili processi, sostanze e strutture. Il termine biomimetica è stato coniato nel 1958 dallo scienziato americano Jack E. Steele. E la parola "bionica" è diventata di uso generale negli anni '70 del secolo scorso, quando sono apparse in televisione le serie "The Six Million Dollar Man" e "The Biotic Woman". Tim McGee avverte che la biometria non deve essere direttamente confusa con la modellazione bioispirata perché, a differenza della biomimetica, la modellazione bioispirata non enfatizza l'uso economico delle risorse. Di seguito sono riportati esempi dei risultati conseguiti dalla biomimetica, dove queste differenze sono più pronunciate. Durante la creazione di materiali biomedici polimerici, è stato utilizzato il principio di funzionamento del guscio oloturiano (cetriolo di mare). I cetrioli di mare hanno una caratteristica unica: possono cambiare la durezza del collagene che forma la copertura esterna del loro corpo. Quando il cetriolo di mare avverte un pericolo, aumenta ripetutamente la rigidità della sua pelle, come se fosse strappata da un guscio. Al contrario, se ha bisogno di infilarsi in uno spazio ristretto, può indebolirsi così tanto tra gli elementi della sua pelle che praticamente si trasforma in una gelatina liquida. Un gruppo di scienziati della Case Western Reserve è riuscito a creare un materiale a base di fibre di cellulosa con proprietà simili: in presenza di acqua, questo materiale diventa plastica e quando evapora si solidifica nuovamente. Gli scienziati ritengono che tale materiale sia più adatto per la produzione di elettrodi intracerebrali, utilizzati, in particolare, nel morbo di Parkinson. Quando vengono impiantati nel cervello, gli elettrodi realizzati con tale materiale diventeranno di plastica e non danneggeranno il tessuto cerebrale. La società di packaging statunitense Ecovative Design ha creato un gruppo di materiali rinnovabili e biodegradabili che possono essere utilizzati per l'isolamento termico, imballaggi, mobili e custodie per computer. McGee ha già un giocattolo realizzato con questo materiale. Per la produzione di questi materiali vengono utilizzate le bucce di riso, grano saraceno e cotone, su cui viene coltivato il fungo Pleurotus ostreatus (fungo ostrica). Una miscela contenente cellule di funghi ostrica e perossido di idrogeno viene posta in appositi stampi e tenuta al buio in modo che il prodotto si indurisca sotto l'influenza del micelio dei funghi. Il prodotto viene quindi essiccato per fermare la crescita del fungo e prevenire allergie durante l'uso del prodotto. Angela Belcher e il suo team hanno creato una batteria novub che utilizza un virus batteriofago M13 modificato. È in grado di attaccarsi a materiali inorganici come l'oro e l'ossido di cobalto. Come risultato dell'autoassemblaggio del virus, è possibile ottenere nanofili piuttosto lunghi. Il gruppo di Bletcher è stato in grado di assemblare molti di questi nanofili, ottenendo la base di una batteria molto potente ed estremamente compatta. Nel 2009, gli scienziati hanno dimostrato la possibilità di utilizzare un virus geneticamente modificato per creare l'anodo e il catodo di una batteria agli ioni di litio. L'Australia ha sviluppato l'ultimo sistema di trattamento delle acque reflue Biolytix. Questo sistema di filtraggio può trasformare molto rapidamente le acque reflue e i rifiuti alimentari in acqua di qualità che può essere utilizzata per l'irrigazione. Nel sistema Biolytix, i vermi e gli organismi del suolo fanno tutto il lavoro. L'uso del sistema Biolytix riduce il consumo di energia di quasi il 90% e funziona in modo quasi 10 volte più efficiente rispetto ai sistemi di pulizia convenzionali. Il giovane architetto australiano Thomas Herzig crede che ci siano enormi opportunità per l'architettura gonfiabile. A suo avviso, le strutture gonfiabili sono molto più efficienti di quelle tradizionali, per la loro leggerezza e il minimo consumo di materiale. Il motivo sta nel fatto che la forza di trazione agisce solo sulla membrana flessibile, mentre la forza di compressione è contrastata da un altro mezzo elastico, l'aria, presente ovunque e completamente libera. Grazie a questo effetto, la natura utilizza da milioni di anni strutture simili: ogni essere vivente è costituito da cellule. L'idea di assemblare strutture architettoniche da moduli pneumocell in PVC si basa sui principi della costruzione di strutture cellulari biologiche. Le celle, brevettate da Thomas Herzog, sono estremamente economiche e consentono di creare un numero pressoché illimitato di combinazioni. In questo caso, il danneggiamento di una o anche più pneumocelle non comporterà la distruzione dell'intera struttura. Il principio di funzionamento utilizzato dalla Calera Corporation imita in gran parte la creazione del cemento naturale, che i coralli usano durante la loro vita per estrarre calcio e magnesio dall'acqua di mare al fine di sintetizzare carbonati a temperature e pressioni normali. E nella creazione del cemento Calera, l'anidride carbonica viene prima convertita in acido carbonico, da cui poi si ottengono i carbonati. McGee afferma che con questo metodo, per produrre una tonnellata di cemento, è necessario fissare all'incirca la stessa quantità di anidride carbonica. La produzione del cemento in modo tradizionale porta all'inquinamento da anidride carbonica, ma questa tecnologia rivoluzionaria, al contrario, sottrae anidride carbonica dall'ambiente. L'azienda americana Novomer, che sviluppa nuovi materiali sintetici rispettosi dell'ambiente, ha creato una tecnologia per la produzione di materie plastiche, in cui anidride carbonica e monossido di carbonio sono utilizzate come materie prime principali. McGee sottolinea il valore di questa tecnologia, poiché il rilascio di gas serra e altri gas tossici nell'atmosfera è uno dei principali problemi del mondo moderno. Nella tecnologia delle materie plastiche di Novomer, i nuovi polimeri e plastiche possono contenere fino al 50% di anidride carbonica e monossido di carbonio e la produzione di questi materiali richiede molta meno energia. Tale produzione aiuterà a legare una quantità significativa di gas serra e questi materiali stessi diventano biodegradabili. Non appena un insetto tocca la foglia cattura di una pianta carnivora acchiappamosche di Venere, la forma della foglia inizia immediatamente a cambiare e l'insetto si ritrova in una trappola mortale. Alfred Crosby e i suoi colleghi dell'Università di Amherst (Massachusetts) sono riusciti a creare un materiale polimerico in grado di reagire in modo simile ai minimi cambiamenti di pressione, temperatura o sotto l'influenza di una corrente elettrica. La superficie di questo materiale è ricoperta da lenti microscopiche riempite d'aria che possono cambiare molto rapidamente la loro curvatura (diventare convessa o concava) con variazioni di pressione, temperatura o sotto l'influenza della corrente. La dimensione di queste microlenti varia da 50 µm a 500 µm. Più piccole sono le lenti stesse e la distanza tra loro, più velocemente il materiale reagisce ai cambiamenti esterni. McGee afferma che ciò che rende speciale questo materiale è che viene creato all'incrocio tra micro e nanotecnologia. Le cozze, come molti altri molluschi bivalvi, sono in grado di attaccarsi saldamente a una varietà di superfici con l'aiuto di filamenti proteici speciali e resistenti, i cosiddetti bisso. Lo strato protettivo esterno della ghiandola bissale è un materiale versatile, estremamente resistente e allo stesso tempo incredibilmente elastico. Il professore di chimica organica Herbert Waite dell'Università della California ha svolto ricerche sulle cozze per molto tempo, ed è riuscito a ricreare un materiale la cui struttura è molto simile a quella prodotta dalle cozze. McGee afferma che Herbert Waite ha aperto un campo di ricerca completamente nuovo e che il suo lavoro ha già aiutato un altro gruppo di scienziati a creare la tecnologia PureBond per il trattamento delle superfici dei pannelli di legno senza l'uso di formaldeide e altre sostanze altamente tossiche. La pelle di squalo ha una proprietà completamente unica: i batteri non si moltiplicano su di essa e allo stesso tempo non è ricoperta da alcun lubrificante battericida. In altre parole, la pelle non uccide i batteri, semplicemente non esistono su di essa. Il segreto sta in uno schema speciale, formato dalle più piccole squame di pelle di squalo. Collegandosi tra loro, queste squame formano uno speciale motivo a forma di diamante. Questo motivo è riprodotto sulla pellicola protettiva antibatterica Sharklet. McGee ritiene che l'applicazione di questa tecnologia sia davvero illimitata. In effetti, l'applicazione di una tale trama che non consente ai batteri di moltiplicarsi sulla superficie degli oggetti negli ospedali e nei luoghi pubblici può eliminare i batteri dell'80%. In questo caso, i batteri non vengono distrutti e, quindi, non possono acquisire resistenza, come nel caso degli antibiotici. La tecnologia Sharklet è la prima tecnologia al mondo in grado di inibire la crescita batterica senza l'uso di sostanze tossiche. secondo bigpikture.ru