Biomimetismo

Biomimetismoak berrikuntza prozesu bat eta ingeniaritza bat adierazten ditu. Bizidunaren hainbat alderditan oinarritzen da; forma, materia, propietate fisiko, prozesu eta funtzioetan. Eskala nanometriko eta biomolekularrei buruzkoa izan daiteke, adibidez informazio genetikoarekin (DNA eta RNA), eta eskala makroskopiko eta ekosistemikoetaraino, zerbitzu ekosistemikoak ere barneratuz. Horrela, naturak sortutako soluzio jasangarrietaz baliatzen dira, hautespen natural bidez denbora luzez hautatuak izan direnak.

Biomimetika biologiaren eta teknika berritzaileen arteko diziplinarteko sormen prozesu bat da, bere helburu nagusia arazo antropozentrikoak ebaztea izanik, eredu biologikoetatik datozen ezagutzak jasoz, transferituz eta gerora egoera berrietara aplikatuz. Gizartearen garapena ahalbidetzeko hainbat erakunde eta prozedura garatu dira. Askotan biomimetismoa bioinspirazioarekin nahasten da, generikoagoa den kontzeptua, "sistema biologikoen behaketan oinarritzen den ikuspegi sortzaile" gisa definitzen baita.

Biomimetismoa ikerkuntzaren eta hainbat arloren artean azaleratzen den eremua da, horien artean, arlo tekniko, mediko, industrial eta bioekonomikoa, gainera bionika, bioasistentzia eta arkitektura biomimetria bezalako azpi eremuak barneratzen ditu. Gizarteen garapen iraunkorrerako aukera ematen duten prozesuak eta erakundeak garatzeko aukera ematen duen garapen bide berri bat ikusten dute, autore askok, jasangarria (jasangarritasun) dena eta biosferan integratua dagoena. Frantzian eta munduan gero eta erakunde gehiago daude – ikerketa-laborategiak, enpresak, aholkularitza-bulegoak – biomimetismoaren hedapenean jarduten dutenak.

Jatorri etimologikoari dagokionez, "biomimetiko" terminoa greziera zaharretik eratortzen da: βίος (bios), bizia, eta μίμνσς (mγmsis), imitazioa. Lotura estua duen eremu bat bionika da.

Historia 
Historiaurrean, gizakiek, mundu biziari begira, hainbat arazori erantzun ugari aurkitu zituzten, bai sinpleei bai konplexuei. Izan ere, naturak, eboluzioaren eta hautespen naturalaren bidez, bioingeniaritzako arazo asko konpondu izan ditu, hala nola hidrobizitatea (uraren atzerapena), haizearen aurkako erresistentzia, energiaren biltegiratzea, hotzeko eta inguruneko presioko biosintesia, eguzki-energiaren automuntaketa eta harrapaketa, eboluzioak sortu eta hautaturiko mekanismoen bidez.

Biomimetismoaren adibide bat gizakiek hegan egin dezaten egiten den hegaztien azterketa da. Leonardo da Vincik (1452-1519) ez zuen "makina hegalaririk"  sortu, baina, hegaztien anatomia eta hegaldia behatzen zituen, makina hegalariak inspiratu zituzten ohar eta zirriborro ugarirekin. Wright anaiek, 1903an airea baino astunagoa izan zen lehen aireontziaren aitzindariek, usoetan inspiratu ziren. Beste asmatzaile batzuek, Clément Aderrek adibidez, saguzarra bihurtu zuten eredu.

Otto Schmidtek, biomimetismo  hitza asmatu zuenak biologiaren prozesuetatik teknologiarako transferentzia deskribatzeko, Schmidten baskula asmatu zuen nerbioen bidez seinaleen transmisioa imitatzen saiatuz.

Ekonomia, Gizarte eta Ingurumen Kontseiluak (CESE) 2016an adierazi zuenez, naturaren imitazio hutsaren eta biomimetismoaren arteko aldea jasangarritasunaren eskakizuna da, eta "aurrerapen teknologiko berriek, bereziki eskala nanometrikoan behatzeak, ikerketa itxaropentsuen eremu izugarria ireki digute".

Helburuak 
Biomimetismoak naturaren ereduak aztertu eta giza arazoak konpontzeko diseinuak eta prozesuak imitatzen ditu. Natura ikusteko eta baloratzeko modu berri bat da, ingurune naturalaren ikuspegietan oinarrituz.

Honen helburu nagusienetarikoa gizateriaren bizi-kalitatea hobetzea da. Natura miloika urtez irauteko eredu bakarra dela kontuan hartuz, iraunkortasun sozioekonomikoan oinarritzen da bizi esparru hau.

Biomimetismoak dakarren konpromiso ekologikoa beste helburu garrantzitsu bat bezala hartzen da, arazo ekologikoen konponbidea naturaren optimizazioan baitago. Beste era batera esanda, giza gizarte-sistemak eta sistema ekonomikoak, naturak emandako irtenbideak imitatzean, ingurunearen mende egongo liratekeela esan nahi du, eta ez alderantziz.

Zientziaren adar honetatik abiatuz, plastiko biodegradagarriak sortu ziren. Plastiko hauek, petrolioaren substantzietatik eratorritako polimeroz osatuta daude eta 500 urte inguru behar dituzte degradatzeko. Petrolioa baliabide berriztaezina eta ingurumenaretzat kaltegarria dela kontuan hartuz, plastiko mota berri baten ideia sortzen da, plastikoaren polimeroa osatzen duen oinarrizko fenomeno berri batean oinarritutako material berri bat, biodegradazio- eta konpostaje-prozesuen bidez kutsatzailerik isuri gabe naturara itzultzeko gai dena.

Jorge Riechmannen hitzetan,  hau lortzeko biderik onena materiaren zikloak ixtea da, ziklo naturalen arabera kontsumitzea, garraioa minimizatzea eta tokiko autosufizientzia handitzea, eguzkiaren energia lortzea haren agerpen guztietan, interkonexio biologiko eta gizatiar handia sustatzea, ingurunerako konposatu toxikorik ez ekoiztea (xenobiotikoak), gure abiadura sistema naturalen abiadurari akoplatzea, arlo kolektibotik jardutea eta arreta-printzipioari heltzea.

Azterketa biomimetikorako hurbiltzeko hiru maila

Lehenengo maila 
Naturaren abstrakzio formala eta, besteak beste, inguratzaile, ehundura eta proportzioei aplikatzea. Adibide bat alfonbra bat izan liteke, forma eta koloreen eredu aleatorio bat ematen duena, oihanpea emulatuz. Formula matematikoekin antzeko patroiak aplikatuz, sistema modular bat sor daiteke, piezak sinpletasunez aldatzeko aukera ematen duena eta alfonbra edo moketen hondatzea saihesten duena hondatutako zati bakar batekin.

Bigarren maila 
Izaki bizidun baten analisia eta funtzionamendua, eta egiturei, mekanismoei, fluidoen joan-etorriei, beroaren kontserbazioari eta gehiagori aplikatzea. Adibidez, eta Srinivasanen arabera (1996), "bioegitura jakin batzuen azterketen emaitzak, hala nola hegaztien azterketak, libelulak, zura, marrazo-larrua, intsektuen kutikula, moluskuak, saguzarrak, barne-belarriko koklea eta araknidoak".

Hirugarren maila 
Izaki bizidun bat osatzen duten zatien funtzionamendua aztertzea maila mikrozelularrean, ekarpen teknologiko garrantzitsuak sortzeko. Vincent-en (2011)  hitzetan, "Haritz-zurezko zelulen zuloak, diametro txikiagoa erakusten dutenak, parenkima zelulak eta trakeida handiak aztertzen dira. Ondorioztatu zen zuloak ingeniaritzan arretarik gabeko baliabidea direla, ospe txarrekoa, ez baitakigu beti abantailaz nola erabili. Tentsiopeko plaka batean dagoen zulo batek inguru angeluar bat badu, edo beste zulo batetik gertuegi badago, edo handiegia bada, pitzadura bat has daiteke eta material guztian zehar zabal daiteke (Atkins eta Mai, 1985). Biologiak erabilera eta diseinu aukera askoz zabalagoa erakusten du ikasketa horietatik abiatuta, eta teknologian sar daiteke ".

Arkitektura biomimetikoa 
Arkitektura biomimetikoak forma naturalen arauak ulertzea bilatzen du, hau da, inspirazio berberak aztertuz, obra arkitektoniko bat ezartzeko arazoak konpondu ahal izateko. Garapen horren abiapuntua da gizakia nola sar daitekeen ingurune naturalean, haren konfigurazioa errespetatuz eta hura aldatu gabe. Arkitektura horren bilakaera, obra berrien iraunkortasuna garatzera eraman zuena. Hori guztia iraganera eramanez, inspirazioa estilistikoa zela esan dezakegu, funtzionala baino gehiago, hau da, esanahi sinbolikoagoa zuten arrazoiak errepikatzen zirela, gizakia bere ingurunearekin berriz konektatu nahian.

Biomimetismoaren erabilerak

Biomimetismoa ekosistemetan 
Ikuspegi hau ez da baliabide naturalen erabileran edo elementu naturalak imitatzean oinarritzen. Izan ere, biosferaren funtzionamenduan, haren elikadura-sareen eta espezieen  eta ekosistemen eboluzio eta egokitzapenean sakondu eta aztertzean oinarritzen baita. Ikuspegi holistikoagoa bilatzen du; ikuspegi berri bat, naturaren eta biodibertsitatearen balioa eta honek ematen dituen zerbitzuak kalkulatzeko modu berriak sortuz.

Janine Benyus biologoak, 1990eko hamarkadaren hasieran, ikuspegi berri hau proposatu zuen Biomimicry: Innovation Inspired by Nature liburuan. Haren arabera, naturak ematen dizkigun irakaspenak honako hauek dira:

 Energia-iturri nagusi baten erabilera: eguzki-energia
 Behar duen energia kantitatea soilik erabiltzea
 Morfologia funtziora egokitzea
 Guztia birziklatzea
 Lankidetza saritzea (sinbiosia eta interakzio iraunkorrak barne)
 Biodibertsitatearen aldeko apustuak
 Inguruko esperientziaren beharra (adibidez, zoofarmakonosia animalietan; beharrezko medikamentuak beraien ingurunean aurkitzeko eta behar dituztenean kontsumitzeko gai izatea)
 Gehiegikeriak barrutik mugatzea
 Mugak erabiltzea sormen-iturri gisa

Janine Benyusek naturak materia organikoa edo minerala (adibidez, maskorra) biosintetizatzeko eta egituratzeko duen gaitasuna azpimarratzen du, biosintesi molekularreko prozesuen bidez.

Makroegitura bizien erreplikazioa 
Zenbait ekohabitatek, naturan aurkitzen diren material-ereduak, arkitekturak edo/eta klimatizazio-sistema pasiboak hartzen dituzte eredutzat. Honen adibide dira termiteroak; izan ere, termita-muinoak inspirazio zuzena izan ziren Eastgate Center-entzat. Honek, 1996an Hararen (Zimbabwe) , termita-muinoen egitura eredutzat hartuz,  supermerkatu bat eraiki zuen zeinaren egiturari esker, bero uniformea mantentzea posible zen. Klimatizazio-sistema pasibo hau, aireztapen eta isolamendu eredu bat da. Hainbat irekidurek eraikinaren behealdetik airea sartzea ahalbidetzen dute, eta tximinia handiek, berriz, konbekzio bidez igotzen den aire beroa kanporatzea ahalbidetzen dute. Instalazio honek aire naturaleko korronte bat sortzen du eta hala, gauean, eraikinak biltegiratutako beroa barreiatzen du. Horrela, eraikinak batez bestekoak baino %90 energia gutxiago kontsumitzen du.

Landareen biomimetika eta fisiologia 
Landareak biomimetismoaren inspirazio-iturri  garrantzitsuak dira. Izan ere, hardware, software, sentsore, eragingailu eta robotak barne hartzen dituzten proiektuek inspirazioa bilatzen dute landare-munduan; bereziki, fototaktismo, kimiotaxi, fotosintesi eta biosintesi prozesuetan. Haien sustrai-sistemek, lurzoruek eta sedimentuek besteak beste, esplorazio,  monitorizazio edo ustiaketa-sistema robotikoak inspiratu ditzakete, beharbada indar osmotikoa  erabiliz edo baliabide edo baldintza bereziak hautemanez.

Bestalde, landareek erabakiak hartzeko unitate zentralizaturik ez dutenez, hauetako gehienek sistema autonomo deszentralizatuak dituzte hainbat organo eta ehunetan. Beraz, hainbat estimuluren aurrean erreakzionatzen dute; hala nola, argia, beroa eta hezetasuna.

Biomimetikaren adibide bat Pollia condensata-rena litzateke; marmolezko baia bezala ere ezagutzen dena. Espezie honen zelulosaren mihiztadura kirala baliatu izan da optikoki aktiboak diren biofilmak egiteko. Film hauek zelulosazkoak dira, eta hau, zuretik edo kotoitik lortutako baliabide biodegradagarria eta oinarri biologikoduna da. Honi esker lorturiko egiturazko kolore hauek, potentzialki betirako izan daitezke, eta argiaren xurgapen kimikotik lortzen direnak baino kolore biziagoak izan ditzakete.

Beste adibide bat Bird-Of-Paradise flower gisa ezagutzen denaren kasua da. Izan ere, polinizatzaile bat Strelitzia reginae lorearen (Bird-Of-Paradise flower) zorro formako pertxa-zatian pausatzen denean gertatzen den deformazio elastikoaren analisiak, Friburgo eta Stuttgarteko Unibertsitateetako arkitekto eta zientzialariak inspiratu zituen Flectofin  izenarekin saltzen diren produktu bioinspiratuak asmatzeko. Hauek, posizio-doikuntzak ahalbidetzen dituzte beraien egituran, espazioak eguzki-argitik babesteko.

Beste sistema bioinspiratu batzuk Flectofold deiturikoak dira. Hauek,  Aldrovanda vesiculosa landare haragijaleak garatutako harrapaketa-sisteman oinarrituta daude.

Horren ezaguna den belkroa ere, lapa-belarraren (Arctium lappa) haziak gordetzen dituen propaguluaren kakoetan oinarrituta dago.

Biomimetika nanoeskalan 
Nanobiomimetika egitura biologikoen imitazioa da, eskala mikroskopikoan edo nanometrikoan. Naturak, egitura sorta zabala eskeintzen die eskala horiei, material berrietarako inspirazio-iturri  direlarik.

Izan ere, egitura edo kolorea ematen dieten organismo batzuen gainazaleko egiturek, karrozeria, kamuflaje, kristal, zirkuitu optiko eta abarretarako erabili daitezke, baita bereizmen handiko eta potentzia txikiko pantailak sortzeko ere.

Nanobiomimetikak lankidetza estua eskatzen du biologo, ekologo, ingeniari, fisikari eta nanoteknologiaren adituen artean.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Biologia ebolutiboa
Bioteknologia
Biomimetika
Bioinformatika
Bioingeniaritza
Biofisika
ekologia industriala
Bionika
Uraren kontserbazioa
Energia berriztagarriak
Mugikortasun iraunkorra