martes, 3 de agosto de 2010

Los diseños en la naturaleza entusiasman e inspiran a los inventores.

1 agosto 2010 — La imitación de los diseños que aparecen en la naturaleza —la biomimética— es una de las áreas más activas de la ciencia en nuestro tiempo. Recientes comunicaciones se refieren a equipos investigadores lanzados a la carrera a introducir diseños naturales en el mercado, y no parece que esto tenga visos de acabar.

Los humildes micelios encuentran aplicación como soberbio material para diversas aplicaciones de envasado. Todos los avances tecnológicos humanos quedan eclipsados por las propiedades de unos materiales creados con un ingenio muy superior. Imagen: Abalg


  1. Envases verdes: ¿Has de hacer un paquete? No es cuestión de usar tacos de poliestireno expandido ni envoltorios de burbujas plásticas; ¡es tan de 2009! ¿Por qué fabricar rellenos de plásticos de base de petróleo cuando se puede cultivar algo blando y biodegradable? Dos graduados del Instituto Politécnico Rensselaer han fundado una compañía que está fabricando espuma para empaquetado de fibras de hongos y de desechos agrícolas, según comunicaba Science Daily. Gavin McIntyre decía: «No fabricamos materiales, los cultivamos. Estamos convirtiendo subproductos agrícolas en un producto de valor añadido». Estos productos usan unas raíces fibrosas de hongos llamadas micelios, mezcladas con desechos de plantas de procesamiento de algodón. Todo ello es natural, verde y biodegradable.

Con su compañero de promoción Even Bayer, McIntyre fundó una compañía en Green Island, Nueva York, llamada Ecovative Design, para llevar a cabo su idea. Pueden producir material de espuma para envasado con muy poco gasto energético. La Fundación Nacional de las Ciencias, el Departamento de Agricultura y la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos están dando apoyo a su proyecto. Para 2013, los aficionados al bricolage podrán usar esta tecnología de otra manera: para el aislamiento de sus casas. Esta compañía, que ya ha recibido galardones, también ha inventado Greensulate™: un material de aislamiento basado en fibras de hongos que añade la ventaja de ser ignífugo.

  1. Este avión está hecho un pájaro: «¿Por qué un avión no puede ser más como un pájaro»?, preguntaban los investigadores en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT por sus siglas en inglés). Los pájaros no tienen que tomar tierra y luego dedicar más de un kilómetro a la frenada. Pueden «pasar de un nuevo a toda velocidad a posarse de la manera más ligera sobre un objetivo tan estrecho como un cable telefónico», decía Science Daily. Lo hacen por su dominio del «stall» o entrada en pérdida —una complicada maniobra que involucra turbulencias y estelas. El artículo explica como funciona este «complicado fenómeno»: «Incluso las mejores descripciones del mismo requieren un largo tiempo de computación».

¿Pueden los humanos lograr un vuelo como de pájaro? Es de esperar que sí. «Los investigadores del MIT han experimentado un nuevo sistema de control que permite a un planeador de espuma con un solo motor en la cola aterrizar sobre una percha, igual que un periquito doméstico», decía el artículo. «Este trabajo podría tener importantes implicaciones para el diseño de aviones robotizados, mejorando en gran manera su maniobrabilidad, lo que podría hacer posible que recarguen sus baterías simplemente posándose sobre líneas eléctricas». Imaginemos esto en nuestro próximo viaje de larga distancia. El inventor de este sistema de control recibió el Galardón de Estudiante de Ingeniería del Año, pero el artículo no dice si al periquito se le dieron algunas golosinas extra por proporcionar la inspiración.

  1. Ojo de mosca: ¿Quien hubiera pensado en tiempos pasados que los ojos de las moscas inspirarían a los científicos? ¿Qué vendrá después? ¿Las rodillas de las abejas? Lo cierto es que PhysOrg comunicaba que los ojos de las moscas están siendo la inspiración de las siguientes superficies biomiméticas que podrían revolucionar las células solares y los materiales para «una diversidad de aplicaciones». Los científicos en la Universidad Estatalperfectos para hacer células solares porque recogen más luz solar desde un área mayor en lugar de sólo la luz que cae directamente sobre una superficie plana». de Pennsylvania no se limitan a imitar el ojo de la mosca: lo están duplicando. Han empleado una técnica pionera de galvanoplastia para reproducir exactamente la forma del ojo compuesto, formando así «un patrón maestro que puede usarse bien como matriz para estampar el patrón, o como un molde». En este caso, la mosca empleada es la mosca de la carne —las repulsivas moscas que se ciernen sobre cuerpos muertos. El investigador aseveraba: «Estos ojos son

Este mismo equipo investigador está «actualmente investigando alas de mariposas para comprender cómo las superficies crean colores sin pigmentos». ¡Quién sabe! Para más grandes ideas, quizá deberían echar también un vistazo a las rodillas de las abejas.


Aprovechamiento energético. La función fotosintética de la clorofila sigue sin tener rival en la tecnología humana, muy tosca en comparación. Imagen: The Cat

  1. Recolección de luz: Las algas y las plantas realizan una hazaña que llena de envidia a los ingenieros: la recolección de la energía de la luz solar con un elevado rendimiento. Jeff Tollefson comunicaba en Nature News acerca del «Nuevo Centro Conjunto para Fotosíntesis Artificial» que está usando subvenciones federales «con la ambiciosa meta de desarrollar, escalar industrialmente y en último término comercializar tecnologías que conviertan directamente la luz solar en hidrógeno y otros combustibles». Los laboratorios de Caltech y Lawrence de Berkeley están colaborando para conseguir sacar la tecnología del laboratorio y usarla en productos comercialmente viables. Las plantas producen azúcares y otras moléculas complejas mediante su recolección de luz. Los ingenieros humanos se sentirían satisfechos con conseguir hidrógeno barato para células de combustible. Parecen que están haciendo progresos; el artículo va acompañado de una fotografía de un automóvil de pruebas con este mensaje en el parachoques: «Este híbrido enchufable consigue 100+ MPG» (un gasto de alrededor de 2,5 litros por 100 km).
  2. ¡Serpientes mordedoras!: El pensamiento de una mordedura de serpiente es suficiente para causar escalofríos, pero podría haber beneficios en aprender más acerca de ellas. Science Daily contaba de un equipo japonés que está estudiando el veneno de las serpientes buscando claves acerca de cómo responden al mismo las plaquetas de la sangre. Este no es un verdadero ejemplo de biomimética en el sentido de que los investigadores no están tratando de imitar la toxina de la serpiente, pero creen que mediante el control de sustancias que generan reacciones similares pueden conseguir conocimiento para buenos fines. El artículo comenzaba: «Investigadores que tratan de aprender más acerca de los ataques de apoplejía estudiando cómo el organismo reacciona a las toxinasayudar al desarrollo de terapias para las enfermedades del corazón y, cosa sorprendente, el cáncer». en el veneno de la serpiente están publicando nuevos descubrimientos que esperan que podrán
  3. Premio a la araña: Muchas de nuestras anteriores notas sobre biomimética han mencionado la seda de la araña como el Santo Grial de la ciencia de materiales. una araña puede tomar un fluido acuoso con unas proteínas especiales y proceder a hilarlo para producir uno de los más resistentes materiales flexibles conocidos. «Es también flexible, duradero y biodegradable, y puede resistir unas temperaturas extremadamente altas», añadía Live Science. Por simple que la araña lo haga parecer, es pasmosamente difícil duplicar esta hazaña tecnológica. Después de años de trabajos, varios equipos están realizando progresos en la comprensión e imitación del proceso de producción de seda.

La seda de la araña sigue siendo un material incomparable por sus propiedades mecánicas, que los investigadores siguen estudiando con el deseo de emular su estructura y propiedades. Imagen: Bjørn Christian Tørrissen

Un artículo en Science1 señalaba recientemente que «el desarrollo de hidrogeles, películas, fibras y esponjas de materiales sedosos está haciendo posible avances en fotónica y óptica, nanotecnología, electrónica, adhesivos y microfluídica, así como en ingeniería osteológica y de ligamentos» para técnicas no invasivas y con bajo impacto sobre el medio ambiente, según PhysOrg. Los autores del artículo, de la Universidad de Tufts, dicen (con el juego de palabras probablemente intencionado), «Los materiales de base de seda se han transformado justo durante la última década a partir del mundo de los productos textiles a una creciente red de aplicaciones en dirección de una tecnología más sofisticada». Un fascinante nuevo método para la producción en masa del codiciado material sería mediante plantas modificadas por ingeniería genética que pudiesen ser cosechadas como el algodón. Los países en desarrollo podrían encontrar una nueva fuente de riqueza cultivando el material hecho célebre por los gusanos de seda y por las arañas.

En otro frente, Live Science y PhysOrg informaban acerca de un trabajo publicado en PNAS2 acerca del éxito logrado en la manipulación por ingeniería genética de una bacteria, la E. coli, para inducirla a producir proteína de la seda de las arañas que imita las propiedades del artículo original. PhysOrg mencionaba algunos de los usos que pudieran proceder de la producción en masa de seda de arañas: sólo para empezar se pueden mencionar las cuerdas para paracaídas, prendas protectoras (chalecos antibala) y materiales compuestos para aviación: «Los investigadores han envidiado durante largo tiempo la capacidad de las arañas de producir una seda que es ligera a la vez que resistente y fuerte como el acero o el Kevlar», comenzaba el artículo. «Lo cierto es que más fina que el cabello humano, cinco veces más resistentes por peso que el acero, y tres veces más fuerte que la fibra de gran calidad de fabricación humana conocida como Kevlar, la seda de la fibra de arrastre de la araña es un material ideal para numerosas aplicaciones».

El resumen del artículo en Science1 mencionaba el valor estético así como el práctico del producto de la araña. El primer párrafo sirve como una declaración modelo de la visión que informa a toda la investigación bioinspirada:

Las arañas y los gusanos de seda general fibras de proteína de seda que incorporan resistencia y hermosura. Las telarañas son unas fascinantes proezas de la bioingeniería en la naturaleza, y exhiben unas espléndidas arquitecturas a la vez que proporcionan una utilidad esencial para la supervivencia de las arañas. La excepcional combinación de alta resistencia y extensibilidad es una característica que no se puede encontrar actualmente en materiales sintéticos, pero se obtiene en la naturaleza con una proteína relativamente simple procesada mediante agua. Este patrón biológico sugiere nuevas direcciones a emular en la búsqueda de nuevos materiales de altas prestaciones y polivalentes generados con unos unos procesos químicos con bajo impacto ambiental. Estos materiales bioinspirados de alta tecnología pueden llevar a plataformas de materiales polivalentes que se integren con sistemas vivos para la obtención de materiales médicos y una multitud de otras aplicaciones.


1. Omenetto and Kaplan, «New Opportunities for an Ancient Material», Science, 30 de julio de 2010: Vol. 329. no. 5991, pp. 528-531, DOI: 10.1126/science.1188936.

2. Xia, Qian et al, «Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber», Proceedings of the National Academy of Sciences, publicado en línea el 26 de julio de 2010, doi: 10.1073/pnas.1003366107.

La biomimética es un tema predilecto en estas notas y reseñas, y ello por muchas razones: el ofrecimiento de nuevos y maravillosos productos, la maravilla de aprender de las proezas de plantas y animales, el hecho de que la biomimética tiene su mejor contexto en la tesis de un plan deliberado y trascendente para la vida, y la realidad de que los científicos no tienen por qué rendir ningún homenaje a Charles Darwin para participar, conseguir financiación, y conseguir grandes descubrimientos. Durante los años en que hemos estado informando de noticias sobre biomimética, raras veces ha sucedido que los investigadores mencionasen ninguna evolución. Y cuando lo hacen, es de pasada y de puntillas, diciendo cosas como «las arañas evolucionaron esta fantástica capacidad hace 300 millones de años», o alguna otra afirmación carente de sustancia, y que no soportaría un examen detenido. Se han establecido departamentos enteros de universidades para trabajar en biomimética, y el futuro es prometedor. Es hora de descartar el darwinismo, la tesis de un origen de las estructuras biológicas por azar y selección carente de dirección, y abordar el futuro de la ciencia basada en un origen debido a un designio consciente.

Las arañas no inventaron la seda; los pájaros no inventaron el aterrizaje súbito sobre un cable; las plantas no decidieron un día recolectar luz y buscar la manera perfecta de hacerlo. Estas cosas no aparecen por procesos sin planificación ni dirección de azar y necesidad. Lo que tenemos ante nosotros es ingeniería —y arte. Resistencia y hermosura, arquitecturas espléndidas, altas prestaciones, elevados rendimientos —las maravillas de la naturaleza deberían estimular a cualquier persona con una mente abierta a ponderar acerca de la Mente maestra que creó estas tecnologías y las incorporó en seres vivientes. Este es un primer buen paso para conocer a Aquel que ha manifestado su poder y deidad por las cosas hechas.


Fuente: Creation·Evolution HeadlinesNature’s Designs Excite Inventors 1/08/2010
Redacción: David Coppedge © 2010 Creation Safaris -
www.creationsafaris.com
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 - www.sedin.org Usado con permiso del traductor para: www.culturacristiana.org

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